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DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN Y RECOLECCIÓN DE AGUAS LLUVIAS PARA SUMINSITRO DE AGUA POTABLE: CASO ESTUDIO DEPARTAMENTO DE BOLÍVAR MIGUEL ANGEL CUESTA PEÑA UNIVERSIDAD DE CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE MAESTRÍA EN INGENIERÍA QUÍMICA CARTAGENA DE INDIAS, D. T. Y C. 2020

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DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN Y

RECOLECCIÓN DE AGUAS LLUVIAS PARA SUMINSITRO DE AGUA

POTABLE: CASO ESTUDIO DEPARTAMENTO DE BOLÍVAR

MIGUEL ANGEL CUESTA PEÑA

UNIVERSIDAD DE CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE MAESTRÍA EN INGENIERÍA QUÍMICA

CARTAGENA DE INDIAS, D. T. Y C.

2020

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DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN Y

RECOLECCIÓN DE AGUAS LLUVIAS PARA SUMINSITRO DE AGUA

POTABLE: CASO ESTUDIO DEPARTAMENTO DE BOLÍVAR

Tesis para optar al título de Magister en Ingeniería Química

MIGUEL ANGEL CUESTA PEÑA

Director:

KARINA ANGÉLICA OJEDA DELGADO, PHD.

Ingeniería Química

Grupo de investigación en Diseño de Procesos y Aprovechamiento de Biomasas

Línea de Investigación: Integración y análisis de procesos

UNIVERSIDAD DE CARTAGENA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE MAESTRÍA EN INGENIERÍA QUÍMICA

CARTAGENA DE INDIAS, D. T. Y C.

2020

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3

Nota de aceptación:

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

____________________________________________

Firma del presidente de jurado

____________________________________________

Firma del jurado

____________________________________________

Firma del jurado

Cartagena de Indias D. T. y C. Marzo 11 de 2020

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4

DEDICATORIA

Dedico esta tesis a Dios ser superior que inspira y orienta mi vida, por darme fuerza para

culminar este proceso y poder obtener uno de los anhelos más deseados…

A mi padre Q.E.P.D. quien desde arriba me impulsa y orienta, mi madre que por su amor,

consejo, sacrificio siempre está y estará en mi corazón…

A mi Esposa Judith por su cariño y compresión…

A mis hijos quienes permanentemente me apoyaron con su espíritu alentador….

A mi familia en Quibdó por su constate apoyo incondicional…

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5

AGRADECIMIENTOS

No tengo palabras para expresar mi gratitud a la Universidad de Cartagena especialmente a

la facultad de Ingeniería por permitir estudiar y terminar con éxito esta Maestría….

A mi Tutora Ingeniera Karina Angélica Ojeda delgado, quien desde el primer momento me

brindó su amistad, su bondad, paciencia y sus palabras fueron de gran apoyo en momentos,

en que mi vida pasaba por el dolor de haber perdido a mi padre....

A la Fundación Universitaria Tecnológico Comfenalco, por su aporte económico….

A José Cortez por su apoyo en la consecución de los datos, a Jesús David Frías, por su

enorme aporte a este trabajo….

Mi agradecimiento a todos, mi familia, mis amigos que de una u otra manera me brindaron

su colaboración y se involucraron en este trabajo….

Page 6: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

6

CONTENIDO

GLOSARIO .......................................................................................................................... 12

RESUMEN ........................................................................................................................... 13

ABSTRACT ......................................................................................................................... 14

INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 15

1. OBJETIVOS ..................................................................................................................... 17

1.1 OBJETIVO GENERAL .............................................................................................. 17

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS...................................................................................... 17

2. ALCANCE Y DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN......................................... 18

3. MARCO REFERENCIAL ............................................................................................... 19

3.1 MARCO TEORICO CONCEPTUAL ........................................................................ 19

3.1.1 Información pluviométrica. .................................................................................. 19

3.1.2 Oferta de agua en el mes (OAM). ........................................................................ 19

3.1.3 Coeficiente de escorrentía. ................................................................................... 20

Por esta consideración de perdida, es conveniente realizar un recalculo de la oferta

mensual de agua con el porcentaje de perdida considerado, tal cual como se indica en

la siguiente ecuación: .................................................................................................... 21

3.1.4 Demanda de agua en el mes (DAM) .................................................................... 21

3.1.5 Índice de Riesgo de la Calidad del Agua (IRCA). ............................................... 21

3.1.6 Índice de calidad de aguas para la preservación de flora y fauna (ICAMPFF). .. 22

3.1.7 Índice de riesgo municipal por abastecimiento de agua para consumo humano

(IRABA) ........................................................................................................................ 23

3.1.8 Desalinización ...................................................................................................... 27

3.1.9 Procesos de Desalinización. ................................................................................. 27

3.1. 10 Captación de aguas pluviales. ........................................................................... 29

Page 7: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

7

3.1.11 Procesos de captación de agua lluvia. ................................................................ 30

3.1.12 Modelos matemáticos ......................................................................................... 31

3.2 ANTECEDENTES ..................................................................................................... 32

3.3 ESTADO DEL ARTE................................................................................................. 35

4. METODOLOGIA ............................................................................................................. 38

4.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN ..................................................................................... 38

4.2 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN .......................................... 38

4.2.1. Fuentes de información primaria......................................................................... 38

4.2.2 Fuentes de información secundaria ...................................................................... 38

4.3 VARIABLES DE PROCESO ..................................................................................... 39

4.3.1 Variables independientes...................................................................................... 39

4.3.2 Variables dependientes ......................................................................................... 39

4.3.3 Variables intervinientes ........................................................................................ 39

4.4 PROCEDIMIENTO .................................................................................................... 40

4.4.1 Análisis de la precipitación de agua lluvia en el departamento de Bolívar. ......... 40

4.4.2 Perfil de saneamiento básico e índice de calidad del agua ................................... 41

4.4.3 Selección de tecnologías de captación de agua lluvia .......................................... 42

4.4.4 Selección de tecnologías de Desalinización de agua de mar ............................... 42

4.4.5 Formulación del modelo de optimización ............................................................ 43

5. RESULTADOS Y DISCUSIONES ................................................................................. 45

5.1 Perfil de saneamiento básico ....................................................................................... 45

5.2 Índice de calidad de agua (IRCA) ............................................................................... 51

5.3 Análisis estadístico de la precipitación en el departamento de Bolívar. ..................... 55

5.3.1 Análisis del comportamiento de la precipitación por municipio. ......................... 57

Page 8: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

8

5.4 Distancia al mar .......................................................................................................... 61

5.5 Selección de la zona con mayor potencial para la implementación de un sistema de

red integrado para agua potable ........................................................................................ 64

5.5.1 Oportunidades y debilidades de las zonas escogidas ........................................... 68

5.6 Recolección de agua lluvias ........................................................................................... 69

5.6.1 Tecnología de captación de agua lluvia ............................................................... 70

5.6.2 Estudio de factibilidad de la captación de agua pluvial en techo. ........................ 71

5.7 Desalinización de agua de mar ................................................................................... 73

5.7.1 Evaluación y selección de las tecnologías de desalinización de agua de mar ...... 73

5.8 Resumen técnico y económico de las metodologías de tratamiento de agua ............. 75

5.9 Diseño del modelo de la red integrada de agua potable. ............................................. 77

5.9.1 Modelo matemático .............................................................................................. 79

5.9.2 Red de integración ................................................................................................ 93

6. CONCLUSIONES ........................................................................................................ 96

7. RECOMENDACIONES .................................................................................................. 98

8. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ............................................................................. 99

9. ANEXOS ........................................................................................................................ 106

Page 9: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

9

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Coeficiente de escorrentía en diferentes superficies en el área de captación ......... 20

Tabla 2. Clasificación del nivel de riesgo y acciones según IRCA por muestra e IRCA

mensual ................................................................................................................................. 22

Tabla 3. Escalas de valoración del índice de calidad de aguas marinas y costeras

(ICAMPFF) .......................................................................................................................... 23

Tabla 4. Clasificación del nivel del riesgo en salud por IRABAm ...................................... 26

Tabla 5. Variables operativas ............................................................................................... 40

Tabla 6. Clasificación de la intensidad de las lluvias ........................................................... 41

Tabla 7. Indicadores de cobertura por servicios en el Departamento de Bolívar. ................ 45

Tabla 8. Cobertura de agua potable en Cartagena de indias ................................................. 46

Tabla 9. Índice de continuidad del servidor que suministra y distribuye agua para consumo

humano. ................................................................................................................................ 48

Tabla 10. Promedio continuidad del servicio de acueducto por municipio.......................... 50

Tabla 11. Longitud del litoral a los municipios del departamento de Bolívar ..................... 62

Tabla 12. Selección de los municipios para el estudio ......................................................... 66

Tabla 13. Cuadro de oportunidades y debilidades de cada municipio ................................. 68

Tabla 14. Sistema de captación de agua según finalidad del uso ......................................... 70

Tabla 155. Ponderación de madurez tecnológica ................................................................. 73

Tabla 166. Ponderación de costo de equipo ......................................................................... 73

Tabla 177. Ponderación de energía de tecnología de desalinización de agua de mar .......... 74

Tabla 18. Ponderación para madurez Tecnológica ............................................................... 74

Tabla 19. Ponderación de costo de agua............................................................................... 75

Tabla 20. Criterios, ponderación y resultados de las tecnologías de captación de agua lluvia

.............................................................................................................................................. 75

Tabla 21. Criterios, ponderación resultados para escoger la tecnología de desalinización de

agua de mar ........................................................................................................................... 76

Tabla 22. Comparación de las principales tecnologías de desalinización de agua de mar ... 77

Tabla 23. Registro de demanda por municipio y déficit de cobertura en m3/día ................. 84

Tabla 24. Promedio mensual de lluvia en cada municipio seleccionado para la red de

integración ............................................................................................................................ 85

Tabla 25. Cantidad de flujo requerido mensualmente desde la planta de desalinización en

m3 ......................................................................................................................................... 86

Tabla 26. Demanda de carros tanques y costo de transporte de agua en municipios de

Bolivar para la red de integración......................................................................................... 93

Page 10: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

10

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Superestructura para distribución de agua a nivel macroscópico ......................... 43

Figura 2. Mapa de cobertura agua potable por municipio en el departamento de Bolívar ... 47

Figura 3. Porcentaje de continuidad del servicio de agua en el departamento de Bolivar ... 49

Figura 4. Cobertura de alcantarillado en departamento de Bolívar ...................................... 51

Figura 5. Clasificación de riesgo de calidad de agua en Colombia, año 2017 ..................... 52

Figura 6. Comportamiento IRCA 2017 ................................................................................ 52

Figura 7. Promedio de niveles de IRCA 2015-2017, departamento de Bolívar ................... 54

Figura 8. Análisis de dispersión IRCA, departamento de Bolívar ....... ¡Error! Marcador no

definido.

Figura 9. Mapa de Bolívar de precipitaciones medias totales anuales ................................. 56

Figura 10. Comportamiento de precipitación en el municipio de Arjona 2013-2017 .......... 57

Figura 11. Promedio mensual de precipitación en el municipio de Arjona 2013-2017 ....... 58

Figura 12. Comportamiento de precipitación en el municipio de San Jacinto 2013-2017 ... 59

Figura 13. Promedio mensual de precipitación en el municipio de San Jacinto 2013-2017 59

Figura 14. Comportamiento de precipitación en el municipio de San Jacinto del Cauca

2013-2017 ............................................................................................................................. 60

Figura 15. Promedio mensual de precipitación en el municipio de San Jacinto del Cauca

2013-2017 ............................................................................................................................. 60

Figura 16. Delimitación espacial del territorio marino costero de Bolívar .......................... 61

Figura 17. Relación de la distancia en línea recta al litoral de los municipios del

departamento de Bolívar. ...................................................................................................... 63

Figura 18. Municipios seleccionados para el estudio ........................................................... 67

Figura 19. Diagrama de Nodos para red integrada de distribución de agua en Bolívar ....... 80

Figura 20. Diagrama de Nodos y Arcos enumerado. ........................................................... 82

Figura 21. Macro sistema de integración - distribución de aguas desalinizadas, pluviales y

potabilizadas en Bolívar ....................................................................................................... 95

Page 11: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

11

LISTA DE ANEXOS

Anexo A. Tabla de datos de cobertura de agua potable de municipios de Bolívar entre los

años 2016-2018................................................................................................................... 106

Anexo B. Nomenclatura de Municipios para Figura 2 ....................................................... 107

Anexo C. Cobertura de alcantarillado en Bolívar............................................................... 108

Anexo D. Valores de IRCA en el departamento de Bolívar ............................................... 109

Anexo E. Análisis estadístico de precipitación de agua lluvia en el departamento de

Bolívar. ............................................................................................................................... 110

Page 12: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

12

GLOSARIO

• Antropogénico: Se refiere al efecto ambiental causado por el hombre, a diferencia

de los que son causados por la naturaleza.

• Cobertura: Hace referencia a la capacidad de prestación de los servicios básicos

presentados a las comunidades.

• Escorrentía: Agua de lluvia que circula libremente sobre la superficie de un terreno.

• Hidrófobo: Hace alusión a la característica de una membrana que permite el paso del

vapor y no del agua.

• Litoral: Franja de terreno que esta junto al mar.

• Pluviosidad: Cantidad de lluvia que cae en un lugar y un periodo determinado.

• Saneamiento: Dotación de las condiciones necesarias de sanidad de un lugar.

Page 13: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

13

RESUMEN

En el departamento de Bolívar a través de informes presentados por entidades públicas, se

evidencian altos índices de insuficiencia en la cobertura de los servicios de agua potable para

consumo humano y saneamiento básico, además del alto riesgo en la calidad del agua en

algunos municipios estudiados en la presente investigación. Esta problemática fomentó la

necesidad de investigar y proponer metodologías eficientes y económicamente viables que

contribuyan a mejorar las condiciones actuales de calidad de vida de los habitantes de

comunidades vulnerables en los municipios del departamento de Bolívar. Por lo anterior, la

presente investigación tuvo como objetivo diseñar un sistema de redes de agua integrando un

proceso de desalinización y un mecanismo de captación de aguas pluviales, con la finalidad

de aumentar el suministro de agua potable en zonas críticas del departamento.

Para llevar a cabo el desarrollo del sistema, fue necesario inicialmente elaborar un perfil del

saneamiento básico, índices de calidad del agua y realizar el análisis estadístico de

precipitación de agua en el departamento de Bolívar. Para seleccionar la zona con mayor

potencial de implementación de un sistema de red integrado para agua potable y

desalinización, se seleccionaron 7 municipios del norte de Bolívar por sus condiciones

geográficas, por la precipitación de agua lluvia y por su cercanía al litoral costero, que

permiten ser integrados en un esquema de distribución de aguas desalinizadas y pluviales

económicamente viable; además se seleccionaron los sistemas de captación de agua lluvia en

techo y desalinización de agua de mar implementando tecnologías de osmosis inversa

mediante criterios técnicos y económicos para la aplicación en dichas redes integradas.

Finalmente, la presente investigación propuso una estructura de integración de aguas para

aumentar la cobertura y suministro en los municipios estudiados que resalta como centro de

distribución a una planta de desalinización cuya ubicación propuesta es el municipio de

Arjona por su cercanía al mar y facilidad de conexión con los demás municipios

seleccionados para la red de integración.

Palabras claves: Cobertura, desalinización, integración, litoral, osmosis inversa.

Page 14: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

14

ABSTRACT

In the department of Bolívar through reports presented by public entities, high levels of

insufficiency in the coverage of drinking water services for human consumption and basic

sanitation are evidenced, in addition to the high risk in water quality in some municipalities

studied in the present investigation. This problem fostered the need to investigate and propose

efficient and economically viable methodologies that contribute to improving the current

conditions of quality of life for the inhabitants of vulnerable communities in the

municipalities of the department of Bolívar. Therefore, the objective of this research was to

design a water network system integrating a desalination process and a rainwater harvesting

mechanism, in order to increase the supply of drinking water in critical areas of the

department.

To carry out the development of the system, it was initially necessary to prepare a basic

sanitation profile, water quality indices, and perform a statistical analysis of water

precipitation in the Bolívar department. To select the area with the greatest potential for the

implementation of an integrated network system for drinking water and desalination, 7

municipalities in the north of Bolívar were selected for their geographical conditions, for the

precipitation of rainwater and for their proximity to the coastal coastline, which allow be

integrated into an economically viable desalination and stormwater distribution scheme; In

addition, the systems for collecting rainwater on the roof and desalination of seawater were

selected, implementing reverse osmosis technologies using technical and economic criteria

for application in these integrated networks. Finally, the present investigation proposed a

water integration structure to increase coverage and supply in the studied municipalities,

which stands out as a distribution center for a desalination plant whose proposed location is

the municipality of Arjona due to its proximity to the sea and ease of connection. with the

other municipalities selected for the integration network.

Keywords: Coverage, desalination, integration, littoral, reverse osmosis.

Page 15: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

15

INTRODUCCIÓN

El agua es uno de los recursos de la naturaleza más importante del planeta, integrante de los

ecosistemas naturales, fundamental para el sostenimiento y la reproducción de la vida ya que

constituye un factor indispensable para el desarrollo de los procesos biológicos que la hacen

posible.

En Colombia, la potabilización y el suministro del agua que se toma en su mayoría de ríos,

represas y diques, está a cargo de los entes públicos gubernamentales como las Alcaldías,

Gobernaciones y Presidencia. Según la Sentencia T-740/11 de la Corte Constitucional en

Colombia: "El agua se considera como un derecho fundamental y, se define, de acuerdo con

lo establecido por el Comité de Derechos Económicos, Sociales y Culturales, como “el

derecho de todos de disponer de agua suficiente, salubre, aceptable, accesible y asequible

para el uso personal o doméstico”. El agua se erige como una necesidad básica, al ser un

elemento indisoluble para la existencia del ser humano. El agua en el ordenamiento jurídico

colombiano tiene una doble connotación pues se erige como un derecho fundamental y como

un servicio público. En tal sentido, todas las personas deben poder acceder al servicio de

acueducto en condiciones de cantidad y calidad suficiente y al Estado le corresponde

organizar, dirigir, reglamentar y garantizar su prestación de conformidad con los principios

de eficiencia, universalidad y solidaridad".

La Constitución Política de Colombia establece como uno de los fines principales de la

actividad del Estado, la solución de las necesidades básicas insatisfechas, entre las que está

el acceso al servicio de agua potable, que es fundamental para la vida humana. El

abastecimiento adecuado de agua de calidad para el consumo humano es necesario para evitar

casos de morbilidad por enfermedades como el cólera y la diarrea, entre otras (OMS, 2015).

Sin embargo, en algunas regiones del país y como es el caso de estudio de la presente

investigación, en el Departamento de Bolívar, dichas necesidades no son cubiertas, puesto

que no se cuentan con sistemas de distribución y potabilización que brinden acceso al servicio

de agua potable en algunas comunidades vulnerables. De aquí la necesidad de ampliar la

Page 16: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

16

cobertura y la eficiencia de la distribución, implementando planes estratégicos que permitan

mejorar la calidad de vida de los habitantes de dichas comunidades.

En el departamento de Bolívar, el problema no es sólo la calidad del agua; también es

importante que la población tenga acceso a una cantidad mínima de agua potable al día. En

promedio una persona debe consumir entre 1,5 y 2 litros de líquido al día dependiendo de su

masa, de lo contrario se pueden presentar algunos problemas de salud (OMS, 2015). Por esto,

es importante que el servicio de acueducto no sólo tenga una cobertura universal, sino que

sea continuo.

Teniendo en cuenta lo anterior, esta tesis de grado busco desarrollar un modelo de

optimización para la definición de redes de agua de abastecimiento que integren las fuentes

actuales de captación de agua de los acueductos de los municipios de Bolívar, con procesos

de desalinización de agua mar utilizando alguna técnicas como la Osmosis Inversa (Ramilo,

Gómez y Coppari, 2013) y la recolección de aguas lluvias utilizando la metodología de

captación de aguas pluviales a través de la instalación de sistemas de recolección en techo

aprovechando la precipitación anual de algunos municipios de Bolívar. Esto permitirá brindar

alternativas de abastecimiento de agua a comunidades que no cuentan con procesos de

potabilización disponible o los cuales no tienen la capacidad para alcanzar una cobertura

completa en diferentes regiones del departamento, determinando así una importante

alternativa de mejora de calidad de vida para la población bolivarense.

Además de lo anterior la presente investigación puede servir de modelo para futuras

investigaciones sobre integración de aguas de mar desalinizada y de lluvia a sistemas de

distribución de agua potable en zonas costeras donde se presente déficit de cobertura y

continuidad del servicio de agua potable, representando así un importante avance en el

estudio de modelo de redes de integración.

Page 17: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

17

1. OBJETIVOS

1.1 OBJETIVO GENERAL

Diseñar un sistema de redes de agua integrando procesos de desalinización y recolección de

agua lluvia con potencial para el suministro de agua potable en zonas críticas del

departamento de Bolívar mediante optimización de procesos.

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Elaborar un perfil del saneamiento básico, índices de calidad del agua y análisis

estadístico de precipitación de agua en el Departamento de Bolívar, para seleccionar la

zona con mayor potencial de implementación de un sistema de red integrado para agua

potable.

• Seleccionar los sistemas de captación de agua lluvia y desalinización de agua de mar

mediante criterios técnicos y económicos para la aplicación en redes integradas.

• Formular un modelo de optimización para el diseño de redes de agua que contemple el

uso de agua lluvia y desalinizada para la elección e implementación de los sistemas en la

zona de estudio seleccionada del Departamento de Bolívar.

Page 18: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

18

2. ALCANCE Y DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN

La presente investigación se desarrolló en la sala de simulación del programa de Ingeniería

Química de la Universidad de Cartagena campus piedra de Bolívar, durante un periodo de

doce 24 meses. Esta permitió desarrollar un modelo de integración de aguas de mar y agua

lluvia al sistema de acueducto existentes, guiados en un modelo de optimización multi

objetivo para diseñar y operar más sistemas sostenibles de gestión del agua para una ciudad

en México (Rojas, Nápoles, Ponce & Serna, 2015). El modelo considera explícitamente el

aumento de la demanda de agua y el cambio en los patrones de precipitación debidos al

cambio climático, que se predijo a partir de datos históricos. Igualmente se evaluaron

tecnologías de desalinización desde criterios técnicos y económicos que permitan la

selección de alternativas viables para la implementación a nivel regional. El modelo

determinó también la ubicación óptima de los sistemas de suministro enfocado al

departamento de Bolívar como caso de estudio, donde se seleccionaron los municipios

propicios para llevar a cabo la integración de las metodologías de tratamiento de agua a la

red de agua potable intermunicipal. Esta investigación hizo énfasis en algunos municipios,

corregimientos o veredas del departamento de Bolívar que presentan deficiencia en su

saneamiento básico; sin embargo, esta investigación no cubre diseño de estructuras de

acueductos, ni plantas de tratamientos, así como tampoco la implementación experimental

de la tecnología de desalinización seleccionada como favorable. Como producto final de la

presente investigación, esta aporta información clave sobre cómo debería ser operada la

conexión integral de la red para aumentar los suministros de aguas en los municipios

estudiados en términos de cantidad de agua desalada y sistemas de captación pluviales en

caso de poder llevar a cabo su aplicación, aportando así nuevos conocimientos en el área de

integración y análisis de procesos del Grupo IDAB y comunidad científica en general, local

y nacional al evaluar alternativas que posibiliten el aprovechamiento del elevado potencial

hídrico que poseen las regiones de Colombia favorecidas por su ubicación geográfica y que

permitan mitigar las problemáticas ambientales y sociales asociadas al bajo acceso y mala

calidad de los recursos de agua potable en regiones vulneradas.

Page 19: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

19

3. MARCO REFERENCIAL

3.1 MARCO TEORICO CONCEPTUAL

El centro panamericano para ingenierías sanitarias y ciencias del medio (CEPIS) plantea el

desarrollo del sistema de recolección de agua pluvial identificando los siguientes aspectos

técnicos.

3.1.1 Información pluviométrica.

La elaboración de los sistemas de captación de agua lluvia, son posibles debido a la

información que se recolecta de las mediciones de precipitaciones medias en las zonas de

estudio o de influencias de proyectos de pluviometría, donde se cuentan con informacion de

mínimo 5 años de los historiales de lluvia. Con esta información, se puede realizar el cálculo

de los promedios mensuales de precipitación a través de la siguiente ecuación:

𝑃𝑝𝑚 = ∑𝑃𝑖

𝑛 𝐸𝑐. 1

Con los resultados conseguidos es posible identificar la disposición o no del agua, y la lluvia

suficiente para la implementación de sistemas de captación de agua pluvial.

Dónde:

𝑃𝑝𝑚: Precipitación promedio mensual de los años evaluados.

𝑛: Número de meses evaluados.

𝑃𝑖: Valor de precipitación del mes.

3.1.2 Oferta de agua en el mes (OAM).

La cantidad de la oferta de agua es uno de los aspectos técnicos que son calculados con el

promedio mensual de precipitaciones de los años evaluados, el área de captación y el

coeficiente de escorrentía.

Page 20: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

20

𝑂𝐴𝑀 =𝑃𝑝𝑚 ∗ 𝐶𝑒 ∗ 𝐴𝐶

1000 𝐸𝑐. 2

Dónde:

𝑂𝐴𝑀: Oferta de agua en el mes (m3)

𝑃𝑝𝑚: Precipitación promedio mensual de todos los años evaluados (m3/m2)

𝐶𝑒: Coeficiente de escorrentía

𝐴𝐶: Área de captación (m2)

3.1.3 Coeficiente de escorrentía

El volumen de captación del agua lluvia del sistema depende del coeficiente de escorrentía

de los materiales con que está elaborado el área de captación. Este puede variar de 0,0 a 0,9,

dependiendo de las características de su granulometría, estructura, textura, grado de

compactación, pendiente y rugosidad. En la tabla 1 se encuentran los coeficientes de

escurrimiento (Ce) de los diferentes materiales en el área de captación.

Tabla 1. Coeficiente de escorrentía en diferentes superficies en el área de captación

Tipo de captación Ce (Coeficiente de

escorrentía)

Cubiertas superficiales

Concreto 0.6 – 0.8

Pavimento 0.5 – 0.6

Geo membrana de PVC 0.85 – 0.90

Azotea

Azulejos, teja 0.8 - 0.9

Hojas de metal acanaladas 0.7 - 0.9

Orgánicos ( hojas de barro) < 0.2

Captación en tierra

Suelo con pendientes menores al 10% 0.0 – 0.3

Superficies naturales rocosas 0.2 – 0.5

Fuente: (CIDECALLI-CP). México, 2007. p. 51-52.

De acuerdo con los lineamientos, muchos diseñadores de este tipo de sistemas asumen hasta

una pérdida del 20% de las precipitaciones anuales, principalmente por los materiales del

área de captación. (Abdulla-Al-Shareef, 2009).

Page 21: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

21

Por esta consideración de perdida, es conveniente realizar un recalculo de la oferta mensual

de agua con el porcentaje de perdida considerado, tal cual como se indica en la siguiente

ecuación:

𝑂𝐴𝑀′ = 𝑂𝐴𝑀 − (𝑂𝐴𝑀 ∗0.2

12) 𝐸𝑐. 3

Donde:

𝑂𝐴𝑀′: Oferta de agua en el mes, teniendo en cuenta las pérdidas (m3).

3.1.4 Demanda de agua en el mes (DAM)

Según CEPIS la demanda de agua mensual se calcula teniendo en cuenta la dotación obtenida

por persona, el número de personas favorecidas y el número de días del mes:

𝐷𝐴𝑀 =(𝑁𝑢 ∗ 𝑁𝑑 ∗ 𝐷𝑜𝑡)

1000 𝐸𝑐. 4

𝑁𝑢: Número de usuarios que se benefician del sistema.

𝑁𝑑: Número de días del mes analizado

𝐷𝑜𝑡: Dotación (L/persona*día)

3.1.5 Índice de Riesgo de la Calidad del Agua (IRCA)

En el Decreto 1575 de 2007, establece el sistema para la protección y control de la calidad

del agua para consumo humano. En el Artículo 12 define el IRCA como el grado de riesgo

de ocurrencia de enfermedades relacionadas con el no cumplimiento de las características

físicas, químicas y microbiológicas del agua para consumo humano. En la Tabla 2 se clasifica

el nivel de riesgo de agua para consumo humano, que consiste en ponderar el puntaje de

riesgo asignado para cada una de las características obtenidas de los muestreos de agua.

Page 22: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

22

Tabla 2. Clasificación del nivel de riesgo y acciones según IRCA por muestra e IRCA mensual

Clasificación

IRCA (%)

Nivel de

Riesgo

IRCA por muestra

(notificaciones que

adelantará la

autoridad sanitaria de

manera

inmediata)

IRCA mensual

(acciones para mejora de la

calidad)

80.1 - 100

INVIABLE

SANITARIAMENTE

Informar a la persona

prestadora, al COVE, Alcalde,

Gobernador, SSPD, MPS, INS,

MAVDT, Contraloría General y

Procuraduría General.

Agua no apta para consumo

humano, gestión directa de

acuerdo a su competencia de la

persona prestadora, alcaldes,

gobernadores y entidades del

orden nacional

35.1 - 80

ALTO

Informar a la persona

prestadora, COVE, Alcalde,

Gobernador y a la

SSPD.

Agua no apta para consumo

humano,

Gestión directa de acuerdo con

su competencia de la persona

prestadora y de los alcaldes y

gobernadores respectivos.

14.1 - 35

MEDIO

Informar a la persona

prestadora,

COVE, Alcalde y Gobernador

Agua no apta para consumo

humano,

Gestión directa de la persona

prestadora.

5.1 - 14

BAJO

Informar a la persona prestadora

y

al COVE.

Agua no apta para consumo

humano, susceptible de

mejoramiento.

0 - 5

SIN RIESGO

Continuar el control y la

vigilancia.

Agua apta para consumo

humano.

Continuar la vigilancia

Fuente: MPS y MAVDT, 2007.

Donde:

COVE: Comité de vigilancia epidemiológica

SSPD: Súper intendencia de servicios públicos domiciliarios

MPS: Ministerio de protección social

INS: Instituto nacional de salud

MAVDT: Ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial.

3.1.6 Índice de calidad de aguas para la preservación de flora y fauna (ICAMPFF)

Es un indicador de estado que facilita la interpretación de las condiciones naturales y el

impacto antropogénico sobre el recurso hídrico marino. Este indicador, permite integrar la

información de variables (oxígeno disuelto, pH, nitratos, sólidos suspendidos, hidrocarburos

Page 23: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

23

disueltos y dispersos, y Coliformes termo tolerantes) que representan según sus valores de

aceptación o rechazo una calidad o condición del agua para la preservación de la flora y fauna

como se muestra en la Tabla 3.

Tabla 3. Escalas de valoración del índice de calidad de aguas marinas y costeras (ICAMPFF)

Escala

calidad

Categorías Descripción Opciones de medidas a optar

Optima 100 -90 Calidad excelente del agua Continuar con el monitoreo

Adecuada 90-70 Agua con buenas condiciones para la

vida acuática

Caracterización, diagnóstico y

verificación

Aceptable 70-50 Agua que conserva buenas

condiciones y pocas restricciones de

uso

Monitoreo y evaluación

fisicoquímicos y tóxicos semestral

Inadecuada 50-25 Agua que presenta muchas

restricciones de uso

Monitoreo/ bioensayos/medidas de

control y vigilancia. Evaluación:

fisicoquímica y tóxicos, plan de

contingencia trimestral

Pésima 25-0 Aguas con muchas restricciones que

no permiten un uso adecuado

Monitoreo y seguimiento/ bioensayos/

evaluación: fisicoquímicos y tóxicos /

plan de contingencia / aplicación de

medidas de choques trimestral.

Fuente: (INVEMAR 2016)

3.1.7 Índice de riesgo municipal por abastecimiento de agua para consumo humano

(IRABA)

Este índice tiene por objeto asociar el riesgo a la salud humana causado por los sistemas de

abastecimiento y establecer los respectivos niveles de riesgo, tanto a nivel de la persona

prestadora (IRABApp) como a nivel de municipio (IRABAm), en donde se tiene en cuenta

la sumatoria de los índices de riesgo de todas las personas prestadoras del municipio, según

la resolución 2115 de 207 del Ministerio de Ambiente.

Para el cálculo del Índice de Riesgo Municipal por Abastecimiento de Agua IRABAm se

tendrán en cuenta los procesos de tratamiento, distribución y continuidad del servicio y se

realizará dando aplicación a la siguiente fórmula:

𝐼𝑅𝐴𝐵𝐴𝑚 = (∑ 𝐼𝑅𝐴𝐵𝐴𝑝𝑝

𝑡𝑝𝑝) ∗ (0.6) + (𝐼𝑅𝐷𝑚) ∗ (0.4) 𝐸𝑐. 5

Page 24: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

24

Dónde:

m = Municipio.

𝑝𝑝 = Persona prestadora.

𝑡𝑝𝑝 = Total de personas prestadoras en el municipio que calcularon el 𝐼𝑅𝐴𝐵𝐴𝑝𝑝.

𝐼𝑅𝐴𝐵𝐴𝑝𝑝 = Índice de riesgo por abastecimiento de agua de la persona prestadora.

𝐼𝑅𝐷𝑚 = Índice de riesgo por distribución en el municipio. Es un indicador que tiene por

objeto determinar el riesgo en salud humana por la forma como se distribuye el agua en el

municipio. El máximo puntaje equivale a 100 puntos.

IRDm = 100-[(E1x%Red) + (E2x%Pilas) + (E3x%Carrotanque) + (E4xOtros) + (G * F)]

Los puntajes se asignarán al municipio con los siguientes criterios, donde:

% Red = Fracción porcentual del total de la población en el municipio que recibe agua para

consumo humano por medio de una red de distribución.

% Pilas = Fracción porcentual del total de la población en el municipio que recibe agua para

consumo humano por medio de pilas públicas.

% Carrotanques = Fracción porcentual del total de la población en el municipio que recibe

agua para consumo humano por medio de carrotanques.

% Otros = Fracción porcentual del total de la población en el municipio que recoge agua para

consumo humano directamente de pozos, lluvias, fuentes superficiales, garrafas, baldes, etc.

G = Número de total de conexiones domiciliarias/ Número de viviendas

F = Constante, valor de 10.

Page 25: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

25

Puntajes asignados para calificar cada forma de distribución:

E1 = 90 puntos

E2 = 50 puntos

E3 = 10 puntos

E4 = 5 puntos

Para el cálculo del índice de riesgo por abastecimiento de agua por parte de la persona

prestadora (IRABApp), se tendrá en cuenta la siguiente fórmula:

𝐼𝑅𝐴𝐵𝐴𝑝𝑝 = 100 − (𝐼𝑇 + 𝐼𝐶) 𝐸𝑐. 6

Dónde:

IT = Índice de tratamiento: Es el puntaje que se asigna al evaluar los procesos de tratamiento,

ensayos básicos de laboratorio en planta de tratamiento y trabajadores certificados de la

persona prestadora. El máximo puntaje equivale a ochenta (80) puntos.

IC = Índice por continuidad: Es el puntaje que se asigna a la persona prestadora, con la

información de continuidad de su área de influencia. El máximo puntaje equivale a veinte

(20) puntos.

Teniendo en cuenta el promedio de los IRABApp e IRABAm, se define la siguiente

clasificación del nivel de riesgo a la salud humana, las acciones según el tratamiento, la

continuidad por parte de las personas prestadoras y la distribución a nivel municipal, esta

clasificación se muestra en la Tabla 4. Clasificación del nivel del riesgo en salud por

IRABApp e IRABAm, construida por los Ministerio de la protección social, Ministerio de

ambiente, vivienda y desarrollo territorial en su resolución 2115 de 2007.

Page 26: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

26

Tabla 4. Clasificación del nivel del riesgo en salud por IRABAm

CLASIFICACIÓN

IRABA %

NIVEL DE

RIESGO DE LA

SALUD

ACCIONES

IRABApp IRABAm

70.1 -100

MUY ALTO

Requiere la formulación

inmediata de un plan de

cumplimiento a corto,

mediano y largo plazo por

parte de la persona

prestadora, bajo la

verificación de la SSPD

El Alcalde con el apoyo del

Gobernador, propondrá un

plan de cumplimiento a

corto, mediano y largo

plazo para disminuir el

índice de riesgo por

distribución, bajo la

verificación de las entidades

de control y la SSPD

40.1 - 70

ALTO

Requiere la formulación e

implementación de un plan

de acción a corto, mediano y

largo plazo, bajo la

verificación de la SSPD

El Alcalde con el apoyo del

Gobernador propondrá un

plan de acción a corto,

mediano y largo plazo, para

disminuir el índice de riesgo

por distribución, bajo la

verificación de las entidades

de control y la SSPD

25.1 - 40

MEDIO

La persona prestadora debe

disminuir, mediante gestión

directa, las deficiencias en el

tratamiento y continuidad del

servicio

El Alcalde propondrá y

ejecutará acciones

correctivas a mediano y

largo plazo, para disminuir

el índice de riesgo por

distribución

10.1 - 25

BAJO

La persona prestadora, debe

eliminar mediante gestión

directa las deficiencias en el

tratamiento y continuidad del

servicio

El Alcalde propondrá y

ejecutará acciones

correctivas para eliminar el

índice de riesgo por

distribución

0 - 10

SIN RIESGO

La persona prestadora

cumple con las disposiciones

legales vigentes en materia

de agua para consumo

humano. Continuar con la

prestación del servicio

El municipio cumple con

las disposiciones legales

vigentes en materia de agua

para consumo humano.

Continuar con la prestación

del servicio en toda el área

de su jurisdicción

Fuente: MPS y MAVDT, 2007.

Page 27: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

27

3.1.8 Desalinización

La purificación de agua de mar se da en las plantas desalinizadoras o desaladoras. En sus

inicios, este proceso se realizaba por medio de la evaporación, el agua se calentaba hasta

evaporarse y posteriormente se condensaba para así obtener agua carente de sales. Sin

embargo, mediante este proceso se consumían grandes cantidades de energía, por lo que los

costes de agua obtenida resultaban bastante elevados. El elevado coste del agua obtenida por

medio de este proceso, motivó a los investigadores a buscar nuevos procesos de obtención

de agua (Contreras, 2012).

En la actualidad, debido a los últimos avances tecnológicos en los métodos de desalinización,

como maquinaria más competitiva y menos contaminante, está la introducción de la ósmosis

inversa, donde han conseguido disminuir considerablemente el consumo energético y por

tanto, el coste de agua desalinizada, lo que supone un verdadero impulso en el aumento de la

capacidad de producción. Los sistemas de desalación utilizados hasta ahora se suelen

clasificar en dos grandes grupos en razón del tipo de proceso de separación en que se basan.

Los dos grandes grupos son: los de sistemas de destilación y los físico-químicos. Estos dos

grupos se basan en técnicas de evaporación y en procesos químicos o de permeabilidad a

través de membranas (Mentís et al., 2016).

3.1.9 Procesos de Desalinización

A continuación, se relacionan algunas de las tecnologías utilizadas en la desalinización de

agua de mar.

• Destilación súbita por efecto flash (MSF)

El proceso de destilación súbita por efecto flash es el primer proceso de desalado por

destilación digno de mencionar. La desalación obtenida por destilación consiste en evaporar

agua para conseguir vapor que no contiene sales (éstas son volátiles a partir de 300º C): el

vapor se condensa posteriormente en el interior o exterior de los tubos de la instalación. Los

sistemas desaladores suelen funcionar por debajo de la presión atmosférica, por lo que

Page 28: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

28

necesitan un sistema de vacío (bombas o eyectores), además de extracción del aire y gases

no condensables (Ibric, Ahmetovic & Kravanja, 2010).

• Destilación por múltiple efecto (MED).

Al contrario que en el proceso MSF por efecto flash, en la destilación por múltiple efecto

(MED) la evaporación se produce de forma natural en una cara de los tubos de un

intercambiador aprovechando el calor latente desprendido por la condensación del vapor en

la otra cara del mismo. Una planta MED (Multi-Effect Distillation) tiene varias etapas

conectadas en serie a diferentes presiones de operación, dichos efectos sucesivos tienen cada

vez un punto de ebullición más bajo por el efectos de dicha presión. Esto permite que el agua

de alimentación experimente múltiples ebulliciones, en los sucesivos efectos, sin necesidad

de recurrir a calor adicional a partir del primer efecto. El agua salada se transfiere luego al

efecto siguiente para sufrir una evaporación y el ciclo se repite, utilizando el vapor generado

en cada efecto. (Ramilo, Gomez de soler & Coppari, 2013)

• Destilación solar

Hay varias formas de producir agua dulce usando la energía solar. En este párrafo nos

ceñiremos a la destilación por colectores. El principio básico es el del efecto invernadero: el

sol calienta una cámara de aire a través de un cristal transparente, en cuyo fondo tenemos

agua salada en reposo. Dependiendo de la radiación solar y otros factores como la velocidad

del viento (que enfría el vidrio exterior), una fracción de esta agua salada se evapora y se

condensa en la cara interior del vidrio. Como dicho vidrio está colocado inclinado, las gotas

caen en un canal que va recogiendo dicho condensado evitando que vuelvan a caer en el

proceso de condensación a la lámina inferior de salmuera. (Valero et al., 2001)

• Destilación por membranas

Es un proceso combinado de evaporación y filtración. El agua salada bruta se calienta para

mejorar la producción de vapor, que se expone a una membrana que permite el paso de vapor

pero no del agua. Después de atravesar la membrana el vapor se condensa, sobre una

Page 29: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

29

superficie más fría, para producir agua desalada. En estado líquido, esta agua no puede

retroceder atravesando la membrana por lo que es recogida y conducida hacia la salida.

Desgraciadamente, este proceso sólo ha sido desarrollado a nivel de laboratorio por varios

grupos de investigación científica (uno de ellos español, de la Universidad de Málaga; García

y Florido, 2000).

Osmosis inversa

La Osmosis es un proceso natural que ocurre en los tejidos de plantas y animales. Se

denomina osmosis inversa por el paso de las soluciones en sentido contrario a los procesos

osmóticos normales. En este proceso las soluciones menos concentradas se desplazan por

diferencia de energía potencial, hacia las más concentradas a través de una membrana

semipermeable que impide el paso de los solutos (sales). Por tanto, cuanto mayor sea la

salinidad del agua, mayor será su presión osmótica a superar (Isiordia, Enríquez &

Fernández, 2012).

3.1. 10 Captación de aguas pluviales.

La recolección de agua lluvia es un mecanismo que se ha implementado desde épocas

antiguas, que consiste en captar el agua lluvia teniendo en cuenta la climatología del sector.

La principal función de este sistema es la de almacenar el mayor volumen de agua producido

por las precipitaciones para posteriormente ser distribuida en diferentes necesidades básicas

de uso doméstico y/o agrícola (Campisano & Modica, 2014). La importancia de este tipo de

sistemas cada vez aumenta, especialmente donde el agua potabilizada resulta inaccesible y

las condiciones climáticas son favorables (Correa et al., 2017) como ocurre en el

departamento de Bolívar, donde gran parte de los municipios que lo integran presentan déficit

en el sistema de saneamiento básico y calidad del agua.

Como técnica de captación y aprovechamiento de agua de lluvia se entiende a la práctica,

obra o procedimiento técnico capaz de individualmente o combinadas con otras, aumentar la

disponibilidad de agua. Según la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación

Page 30: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

30

y la Agricultura (FAO) en el 2013, en su libro <<Captación y Almacenamiento de aguas

lluvias>>, existen seis grandes técnicas de captación de agua lluvia:

1. Micro captación

2. Macro captación

3. Derivación de manantiales y cursos de agua mediante bocatomas

4. Cosecha de agua de techos de vivienda y otras estructuras impermeables

5. captación de aguas subterráneas y freáticas

6. Captación de aguas atmosféricas (Nieblas). Esta última muy poco usada.

En definitiva, la captación de agua de lluvia es una tecnología mediante la cual se habilitan

cubiertas y áreas impermeables con el fin de captar el agua de lluvia, para posteriormente

conducirla a lugares donde pueda almacenarse (depósitos, cisternas) y finalmente darle un

uso (humano, agrícola o pecuario). El agua de lluvia puede captarse tanto de flujos de techos

como de escorrentía superficial intermitente o efímeras. Además, puede adoptarse

provechosamente tanto en regiones áridas y semiáridas como en regiones sub húmedas,

donde las crecientes competencias entre sectores por los recursos hídricos incrementan el uso

de técnicas alternativas, que contribuyen a reducir los efectos de las fluctuaciones de la lluvia

sobre la producción de cultivos y la disponibilidad de agua. La planificación y gestión del

agua de lluvia puede también reducir riesgos, prevenir daños a la salud y mitigar desastres

(Ricardo, 2017).

3.1.11 Procesos de captación de agua lluvia

continuación, se describen 4 de los 6 procesos mencionadas anteriormente

• Micro y Macro captación o captación in situ

La captación in situ consiste en obtener la escorrentía superficial generada dentro de zonas

lindantes a las áreas de cultivo para el aprovechamiento de los mismos, donde se usan las

propiedades hidrológicas de un área con pendiente, lisa, poco permeable y sin vegetación,

para que genere escorrentía superficial, y las de otra área contigua y aguas abajo, con surcos,

bordos, camellones u hoyos, para captar la escorrentía y abastecer el suelo y los cultivos allí

Page 31: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

31

sembrados. Por otra parte, se puede considerar como técnica de macro captación la derivación

de fuentes de agua externas al área de cultivo, como torrentes, avenidas y cuencas, mediante

bocatomas. La mayor parte de las macro captaciones se utilizan en regiones semiáridas o

áridas, aunque algunas captaciones externas se aplican también en regiones subhúmedas

(FAO, 2013).

• Cosecha de agua en techos de vivienda y otras estructuras impermeables

Esta es una metodología muy común para la captación y aprovechamiento de agua de lluvia.

Consiste en captar la escorrentía producida en superficies impermeables o poco permeables,

tales como techos de viviendas y establos, patios de tierra batida, superficies rocosas,

hormigón, mampostería o plástico, permitiendo obtener el agua de mejor calidad para

consumo doméstico (FAO, 2013).

• Derivación de manantiales y cursos de agua mediante bocatomas

Generalmente no es considerada como un método de captación pluvial, sin embargo, las

técnicas de derivación de manantiales y cursos de agua establecidos (nacientes, arroyos,

embalses) históricamente han demostrado utilidad para contrarrestar el déficit hídrico en

determinadas zonas. Su utilización puede tener diferentes finalidades, desde riego,

abrevadero y hasta consumo doméstico (FAO, 2013).

3.1.12 Modelos matemáticos

Con respectos a los modelos matemáticos la bibliografía hace referencia a tipos de modelos

de optimización propuesto para la distribución óptima del agua en una determinada región

incluyendo balances de agua por precipitación, balances de agua para usuarios domésticos,

agrícolas e industriales, tanques de almacenamiento existentes y nuevos, balances de masa

en centrales eléctricas inexistentes y plantas desalinizadoras existentes, relaciones para

calcular los costos de operación para las plantas existentes de energía y nuevas plantas de

desalinización de potencia (Del Carmen Munguía, González & Ponce, 2019).

Page 32: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

32

Para la presente investigación se utilizó un modelo de optimización basado en la metodología

de flujo máximo con mínimo costo.

• Optimización de redes por flujo máximo a costo mínimo

La optimización de redes de flujo con costo mínimo tiene una posición relevante entre los

problemas de optimización de redes. Abarca una clase amplia de aplicaciones y su solución

es eficiente. Esta metodología de optimización considera los flujos en una red con

capacidades limitadas en sus trayectorias o denominados arcos. Igual que otros modelos de

optimización, considera un costo (o distancia) para el flujo a través de un arco, pero puede

manejar varios orígenes (nodos fuente) y varios destinos (nodos demandas/finales) para el

flujo, de nuevo con costos asociados.

3.2 ANTECEDENTES

El agua se destaca como elemento principal para la existencia de la vida y las actividades de

supervivencia y adecuación de la calidad de vida del ser humano, como el desarrollo

industrial, la producción agrícola y ganadera, entre otros; se constituye por igual como factor

determinante para impulsar la economía de un país, sin embargo, en la actualidad

problemáticas asociadas al consumismo y a la proliferación de la tasa de natalidad en algunos

sectores del mundo, han venido aumentando el déficit del vital elemento y con ello el origen

de grandes esfuerzos para abastecer de agua a todos, incluyendo a los sectores productivos,

por ello la preocupación mundial por la escasez de agua es inobjetable (Dévora, González &

Ruiz, 2013) y la necesidad de buscar mecanismos que permiten contribuir al suministro

mundial de agua potable es de carácter obligatorio, por ello se han presentado diferentes

estudios sobre metodologías de desalinización de agua de mar y estudios sobre captación de

aguas pluviales.

El estudio de procesos de desalinización ha venido siendo objeto de estudio desde hace más

de dos mil años, donde ha estipulado por algunos investigadores filósofos que los usos de la

desalinización solar provienen de la antigua Grecia, donde hay evidencia de que se utilizó la

energía solar para producir agua potable a partir del agua marina (Trujillo, 2011). En general,

Page 33: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

33

el desarrollo de estos procesos de separación de sal de agua siempre ha supuesto un gran reto

con el objetivo de aprovechar sin límite sus inmensas reservas.

Indagando sobre la historia de estos procesos, se encontró que a principios del siglo XIX se

colocó en puesta la primera planta de destilación solar en Suramérica, justamente en una

explotación minera de Chile. Su rendimiento era ínfimo (20 m3 producidos en una extensión

de 4.000 m2), pero constituyo la primera metodología para la obtención de agua dulce para

ser suministrada a la población minera en aquel lugar. Posteriormente la primera mitad del

siglo XX, con la llegada de la revolución industrial y su impacto a nivel mundial, existió un

total dominio por las tecnologías de evaporación, y se incidió principalmente en el diseño de

nuevos tipos de intercambiadores más eficientes y compactos que producían cada vez más

agua dulce con el menor consumo. Sin embargo, la dependencia energética primaria de este

tipo de plantas y su alto consumo motivó la búsqueda de otras alternativas en el mundo de la

desalación, como las membranas.

A mediados de la presente década, una investigación desarrollada en Bilbao-España, estudio

el proceso de desalación de agua de mar mediante un sistema de osmosis inversa de muy alta

conversión en tres etapas con recirculación de permeado y doble sistema de recuperación de

energía. El proceso estuvo enfocado en la utilización de tres tipos de membranas de última

generación configuradas en condiciones de operación diferentes, con una recirculación de

permeado que permite reducir la presión osmótica del agua de mar a la entrada del proceso.

Analizando el consumo energético, el proceso estuvo diseñado con dos equipos de

recuperación de energía independientes, con tecnologías también distintas. Los resultados

obtenidos demostraron que en un intervalo de salinidades entre 30.000 y 40.000 mg/l, y

temperaturas entre 10 y 30ºC, este proceso trabajando con una conversión superior al 60%

logra una calidad de agua tratada con unos valores de sólidos disueltos totales, cloruros, sodio

y boro inferiores a los máximos permitidos por las normas y recomendaciones de la OMS

(García, 2016).

Por otra parte, en muchas partes del mundo, específicamente en zonas rurales, donde no se

tiene acceso a sistemas de suministro de agua potable como acueductos veredales o

Page 34: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

34

municipales, hay familias que continúan obteniendo el recurso hídrico por toma directa, esto

quiere decir que es tomado directamente de cuerpos de agua por medio vasijas o conduciendo

el agua por manguera o por medio de zanjas artificiales; ésta agua, sí bien suple las

necesidades básicas, pero no es tratada lo cual no garantiza ser apta para el consumo humano

y por lo regular llega contaminada; en otros casos es comprada a altos costos ya que es

conducida en carro tanques que esto es un valor agregado, pero estos no siempre tienen los

estándares de calidad para transportar el agua potable lo que hace que no sea confiable a la

hora de ser consumida (Reyes y Rubio, 2014). Todas estas metodologías de captación pueden

ser suplidas con la captación de agua lluvias en techo para fines domésticos, representando

un aporte económico a la población afectada.

Con respecto a la captación de agua lluvia, entendiendo que la captación de aguas de lluvias

es una metodología que se viene realizando desde hace muchos años con el objetivo de suplir

las necesidades básicas, pero que ha sido una práctica sustituida por sistemas de suministro

de agua que prestan las empresas de servicios Públicos, cuyo principio es el mismo, captar

aguas de fuentes con riqueza hidrológica para luego ser transportada por medio de redes

municipales a los centros urbanos y de ahí a los puntos de consumo en cada uno de los

hogares, industrias, instituciones que demandan el líquido vital Santana Romero, Pinzón

Parra, y Salazar Fuentes en 2016, realizaron una investigación enfocada a un sistema de

recolección - bombeo y distribución de aguas lluvias por medio de un sistema eólico de

generación de energía que permita bombear estas aguas captadas en techo para ser aplicada

en diferentes usos (Santana, Pinzón y Salazar, 2016).

Con el “boom” ambiental, se ha querido regresar al sistema inicial de captar agua en los sitios

de consumo, lo que redunda en menores costos tanto en la captación, en el transporte e incluso

en el tratamiento del agua; como alternativa se ha planteado en muchas edificaciones el

aprovechamiento de las aguas lluvias que se recogen en las cubiertas de las construcciones,

y lo que hace un tiempo solo se aplicaba en pequeñas casas rurales, es cada vez más común

en edificaciones de gran tamaño incluso de usos institucionales, comerciales o industriales,

con consumos a gran escala (Espinal, Ocampo y Rojas, 2014). Estas edificaciones, además

de reducir sus costos en materia de consumo pagado a las empresas de acueducto, hacen un

Page 35: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

35

aporte al medio ambiente reduciendo el uso de agua de fuente de abastecimiento de los

sistemas municipales, incluso ahora muchos de ellos reciben el nombre de construcciones

sostenibles (Ayala, A., 2016).

3.3 ESTADO DEL ARTE

La investigación sobre cómo mejorar la gestión del agua en todo el mundo ha venido

aumentado significativamente debido a los problemas de escasez de agua que se plantean en

varias regiones del mundo, mediante el reciclaje del agua, la reutilización y la regeneración.

Un caso importante es el sector industrial, donde varias fuentes de agua se pueden reciclar

para reducir el consumo de agua dulce (reduciendo así también la cantidad de aguas

residuales descargadas en el medio ambiente). En este contexto, Gouws y colaboradores en

2015 presentaron una revisión para la minimización del agua industrial que involucra

procesos por lotes. Jezowski en 2010 presentó otra revisión sobre las redes de agua

industriales usando técnicas de programación gráfica y matemática. Además, para el año

2012 se presentaron un procedimiento combinatorio de optimización con múltiples

restricciones para el tratamiento de efluentes industriales. Ibric y colaboradores en 2010

implementaron un estudio para redes de agua industriales para diferentes complejidades, que

van desde simples redes de agua hasta redes combinadas de agua, tratamiento de aguas

residuales e intercambiadores de calor.

Otros estudios se han centrado en el desarrollo de metodologías para el uso óptimo del agua

considerando el efecto de las aguas residuales descargadas de las industrias. En este contexto,

Boix y colaboradores en 2012 propusieron una estrategia de optimización multiobjetiva

formulada como un problema de programación lineal de números enteros mixtos (MILP)

para el diseño de una red de agua industrial que minimiza la cantidad de agua dulce, agua

regenerada y número de conexiones de red en un parque eco-industrial. Alnouri y

colaboradores en 2014 presentaron un enfoque de optimización para el diseño de redes de

agua inter plantadas con diseño de tuberías; Además, Burgara y colaboradores en 2012

propusieron un enfoque de programación matemática para tener en cuenta el efecto de las

descargas de aguas residuales industriales sobre el ambiente circundante durante la síntesis

Page 36: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

36

de redes de agua industriales, y luego Burgara y colaboradores en 2013 incorporaron

variaciones estacionales en este modelo. Por otra parte, Lira en 2011 la información sobre un

enfoque para determinar el impacto ambiental de las descargas de aguas residuales

industriales que incorporaron restricciones basadas en propiedades e incluyeron diferentes

opciones para tratamiento de aguas residuales. Además, Martínez y colaboradores en 2013

incorporaron aspectos de seguridad a las descargas de aguas residuales industriales durante

la síntesis de redes de agua industriales.

A pesar que Colombia es un país bañado por 2 mares, la desalinización como técnica para

potabilización de agua no ha sido explotada en este país, por ello el diseño propuesto en esta

investigación es novedoso, partiendo que no hay estudio a nivel internacional y mucho menos

nacional y local donde se integren sistemas de agua potable y agua de lluvia a un sistema de

desalinización. El estudio más similar se desarrolló en México, donde se propuso una

formulación de optimización para la síntesis de redes de agua para satisfacer las demandas

de agua y energía en un sistema macroscópico que implica el uso de los recursos hídricos

existentes y la instalación de plantas integradas de desalación de agua de mar (González,

Nápoles, Ponce y El Halwagi, 2015), a diferencia del presente estudio donde solo se plantea

el uso de una sola planta de desalinización que funcione como centro de distribución para la

red de integración planteada.

Los resultados de la investigación hecha en México, muestran que el sistema integrado es

capaz de satisfacer las demandas actuales de agua y el exceso de agua desalinizada puede

utilizarse para recargar los acuíferos sobreexplotados y se pueden obtener beneficios

interesantes de las ventas de energía. Sin embargo, el presente trabajo propuso como apoyo

a la red los sistemas de distribución de agua por carro tanques para las zonas de mayor

demanda y a diferencia del estudio realizado en México, plantea una producción de agua

desalinizada dependiendo de las demandas mensuales que serán determinadas a partir de la

disponibilidad de lluvias en los departamentos estudiados, lo que indica que no habrá excesos

de agua desalinizada.

Page 37: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

37

Otro artículo propone un modelo de optimización multi-objetivo para el diseño de un sistema

de agua macroscópico de una ciudad mexicana que resuelva simultáneamente la planificación

y programación de las tareas de almacenamiento y distribución de agua. El modelo, que

considera la recolección del agua de lluvia y la recuperación del agua como fuentes

alternativas de agua, maximiza los ingresos de las ventas de agua y minimiza al mismo

tiempo el consumo de agua y el uso del suelo. Se resolvió un estudio de caso basado en la

ciudad de Morelia en México (Rojas y colaboradores, 2015).

En Colombia, por las zonas tropicales el agua lluvia se ve en abundancia y se ve como se

busca aprovechar en algunas regiones estos fenómenos, una inclusión en normas y

parámetros de diseño de sistemas sostenibles en la construcción de edificaciones puede

generar un incremento sustancial en el aprovechamiento de aguas lluvias para el

abastecimiento de viviendas, ya sea con usos sanitarios o riego, o para redes contra incendios,

esta fue una investigación para la Especialización en Construcciones sostenible del Colegio

Mayor de Antioquia titulada: Importancia de incluir las aguas lluvias como abastecimiento

de redes hidrosanitarias, en las normas y documentos de estudio y diseño del país (Correa,

2013).

En un ámbito internacional se ha venido estudiando la posibilidad de implementar sistemas

de extracción direccional de solventes (DSE). Este modelo fue recientemente demostrado

como una técnica prometedora para reducir el costo de desalinización al eliminar la necesidad

de membranas y utilizar fuentes de energía de baja temperatura de energía solar o calor

residual. El artículo presentado por Luo y colaboradores en 2018, expone la viabilidad técnica

de una desalinización continua de agua DSE en proceso usando ácido decanoico y octanoico

como solventes direccionales (DS). Es una nueva tecnología de desalinización alternativa a

la evaporación tradicional y procesos de desalinización a base de membranas.

Page 38: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

38

4. METODOLOGIA

4.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN

Se llevó a cabo una investigación teórica, descriptiva computacional, donde el diseño

metodológico no experimental constó de un estudio de los fundamentos de un sistema de

captación de aguas lluvias y desalinización de agua de mar para consumo humano; la revisión

de la información referente a la pluviosidad de la zona de estudio, su ubicación geográfica,

la población, la información sobre acueducto y saneamiento básico, un análisis del ahorro

económico y una futura integración con las redes de agua potable existentes, para cumplir

con los objetivos y dar solución a la problemática planteada.

4.2 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN

4.2.1. Fuentes de información primaria

La información primaria con la que se llevó a cabo esta investigación provino de fuentes

bibliográficas. Los resultados brindados por el modelo de optimización desarrollado con base

en otras investigaciones consultadas e informes detallan los análisis de precipitación y físico-

químicos del agua lluvia y agua de mar; así como también la experiencia de los asesores de

la investigación.

4.2.2 Fuentes de información secundaria

Se tuvo en cuenta información reportada en fuentes bibliográficas obtenidas de las bases de

datos de la Universidad de Cartagena como: Science Direct, Scielo y EBSCO host sobre

literatura específicas sobre tecnologías en desalinización donde se abarcaron los dos tipos de

tecnologías: una en procesos industriales de desalación de agua de mar por destilación y otra

por procesos industriales de desalación de agua de mar con membranas en artículos

científicos. Se siguió el Reglamento Técnico de Saneamiento de Colombia RAS2000 y se

consultó al IDEAM sobre la pluviosidad en la región, además a CARDIQUE sobre análisis

de laboratorios realizados a los diferentes tipos de agua a captar.

Page 39: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

39

4.3 VARIABLES DE PROCESO

Fue pertinente atender a la caracterización del estudio estableciendo las variables

consideradas en la presente investigación, con el fin de describir relaciones entre ellas que

posibilitaron la comprobación o refutación de las hipótesis planteadas.

4.3.1 Variables independientes

Como variables independientes en la presente investigación se tuvieron en cuenta las

tecnologías de desalinización evaluadas y los costos de las tecnologías, el informe de

precipitación de agua lluvia y ubicación óptima de los sistemas de tratamiento.

4.3.2 Variables dependientes

Como variables dependientes de esta investigación se tendrán en cuenta los municipios

seleccionados.

4.3.3 Variables intervinientes

La meteorología del ambiente fue la propiedad o característica considerada como variable

interviniente en la investigación, ya que puede influenciar los resultados del estudio y está

relacionada con la variable dependiente y con las variables independientes

Las variables intervinientes, aunque pueden influenciar el resultado de las variables

dependientes, se mantendrán en valores constantes para estudiar el efecto de las variables

independientes mencionadas.

Page 40: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

40

La Tabla 5, evidencia una síntesis de las variables operativas.

Tabla 5. Variables operativas

Fuente: Elaboración propia

4.4 PROCEDIMIENTO

Teniendo en cuenta los objetivos específicos planteados en esta investigación para desarrollar

un modelo de optimización para el diseño de redes de agua integrando procesos de

desalinización y recolección de agua lluvia con potencial para el suministro de agua potable

en zonas críticas del departamento de Bolívar mediante metodologías de integración y

optimización de procesos, se siguió el procedimiento que a continuación se describe:

4.4.1 Análisis de la precipitación de agua lluvia en el departamento de Bolívar.

Se solicitó al Instituto de Hidrología y Estudios Ambientales IDEAM, los reportes de

estación meteorológicas ubicadas en los municipios del departamento de Bolívar de los

últimos 50 años referentes a la precipitación y se examinaron. Se estableció que solo se usaría

la información de los últimos 5 años ya que, era en el único periodo donde se encontrabas

Tipo de variable Variables Descripción Unidades

Independiente Costo de las Tecnologías

de desalinización

El informe de

precipitación de agua

lluvia

Región de estudio

Procesos de

desalinización utilizados

Cantidad de agua que cae

en un área determinada

Territorio claramente

definido, donde se ubica

una población de interés

$

L/m2

Hab/m2

Dependiente

Ubicación optima

Zona donde se ubicarán

los sistemas de

tratamiento

Interviniente

Temperatura Ambiente

Temperatura a la que está

el ambiente de acuerdo a

las condiciones

climáticas del día

C

Page 41: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

41

todos los datos. Se clasificó la intensidad de la lluvia según la cantidad registrada en una

hora, de tal modo que se pudo identificar los sectores con lluvia débil, moderada o fuerte, e

incluso lluvia inapreciable, muy débil, muy fuerte o torrencial. Por ejemplo, la lluvia muy

fuerte esta entre 30.1 mm hasta 60 mm, registrados en una hora. La clasificación de

precipitación se realizó con base en lo reportado en la Tabla 6. Se proyectaron los niveles de

precipitación en la región bajo estudio, mediante conversiones y análisis estadístico

calculando la media de la cantidad de agua lluvia registrada en un mes y año específico.( Ver

anexo E)

Tabla 6. Clasificación de la intensidad de las lluvias

Intensidad lluvias Acumulación en 1 hora

DÉBIL Menos de 2mm

MODERADA Entre 2.1 y 15 mm

FUERTE Entre 15 y 30 mm

MUY FUERTE Entre 30 y 60 mm

TORRENCIAL Más de 60 mm

Fuente: Instituto Nacional de Meteorología de España

4.4.2 Perfil de saneamiento básico e índice de calidad del agua

Se elaboró un perfil de saneamiento básico e índices de calidad del agua en los diferentes

municipios del Departamento de Bolívar para seleccionar la zona con mayor potencial de

implementación de un sistema de red integrado para agua potable. En la elaboración de este

perfil, se tuvieron en cuenta varios parámetros como:

• Sistema de acueducto actual

• Sistema de alcantarillado actual

• Índice IRCA

• Índice IRABA

Algunos de estos aspectos técnicos fueron calculados mediante ecuaciones descritas

anteriormente en la sección 3. Por otra parte, la información correspondiente a la cobertura

y saneamiento básico provino de la secretaria general de AGUAS DE BOLIVAR S.A. E.S.P.

Page 42: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

42

Es importante recordar que el saneamiento básico es la tecnología de más bajo costo que

permite eliminar higiénicamente las excretas y aguas residuales y tener un medio ambiente

limpio y sano tanto en la vivienda como en las proximidades de los usuarios. El acceso al

saneamiento básico comprende seguridad y privacidad en el uso de estos servicios. La

cobertura se refiere al porcentaje de personas que utilizan mejores servicios de saneamiento,

a saber: conexión a alcantarillas públicas; conexión a sistemas sépticos; letrina de sifón;

letrina de pozo sencilla; letrina de pozo con ventilación mejorada. Con base en el análisis del

perfil de saneamiento básico e índice de calidad de agua se identificaron los sectores

regionales con mayor requerimiento de suministro de agua potable y tratamiento para

consumo.

4.4.3 Selección de tecnologías de captación de agua lluvia

Con base en la zona de estudio identificada, se seleccionaron las tecnologías a utilizar para

recolección y adecuación de agua lluvia, teniendo en cuenta criterios técnicos y económicos

para la aplicación en redes integradas; además se tuvieron en cuenta:

• La literatura especifica relacionada con características técnicas y de implementación

de las tecnologías bajo estudio

• El costo de la tecnología a utilizar, esta se tomó de la bibliografía consultada

• La ubicación geográfica de las zonas de estudio

• El perfil de saneamiento básico realizado a partir de información de la oficina de

AGUAS de Bolivar

A partir del análisis, se realizó la selección de las tecnologías que pueden ser incorporadas a

las redes de aguas para complementar el sistema de suministro actual en el departamento de

Bolívar.

4.4.4 Selección de tecnologías de Desalinización de agua de mar

Para la selección de la Tecnología de desalinización se incluyeron los criterios técnicos y

económicos para la aplicación en redes integradas; además otros criterios como:

• La ubicación geográfica de las zonas de estudio.

Page 43: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

43

• La concentración de sal del agua a tratar.

• La literatura especifica relacionada con características técnicas y de implementación

de las tecnologías bajo estudio.

• El costo de la tecnología a utilizar y el perfil de saneamiento básico realizado.

4.4.5 Formulación del modelo de optimización

Una vez que se seleccionó la región de interés, su caracterización en términos de

precipitación y necesidades de saneamiento básico y las tecnologías apropiadas para su

implementación en la zona norte de Colombia; se diseñó un sistema de redes de agua que

contempló el uso de agua lluvia y agua desalinizada para la elección e implementación de los

sistemas de distribución en la zona de estudio basado en optimización de procesos. El

diagrama utilizado por Del Carmen Munguía, González & Ponce que se presenta en la Figura

1, sirvió de base de esta investigación teniendo en cuenta que solo se utilizaron agua lluvia,

agua potable existente en la zona y la instalación de una sola planta de desalinización de agua

de mar, como inicio de la red de sistema de agua integrada, que muestra su estructura propia

para esta investigación en la sección de resultados.

Figura 1. Superestructura para distribución de agua a nivel macroscópico

Fuente: Del Carmen Munguía, González & Ponce (2019).

Page 44: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

44

Con base en el diagrama desarrollado se evaluó teniendo como caso de estudio el escenario

del departamento de Bolívar, el planteamiento de soluciones para la implementación de redes

de agua que permitan una mayor cobertura en el suministro y consumo de agua potable a

nivel regional.

Page 45: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

45

5. RESULTADOS Y DISCUSIONES

5.1 Perfil de saneamiento básico

Aunque son evidentes aún las necesidades que, en materia de acceso a agua potable,

alcantarillado, recolección de residuos sólidos, etc., padecen muchas poblaciones del

departamento de Bolívar y es insuficiente las acciones actualmente desarrolladas por los

gobiernos para suplir las necesidades presentadas en cada municipio, es importante el avance

en la construcción de nuevos acueductos y ampliación de cobertura en Bolívar.

La Tabla 7 muestra la cobertura de servicios en el departamento de Bolívar a marzo de 2019,

información suministradas por AGUAS DE BOLIVAR S.A. E.S.P, empresa encargada del

Saneamiento Básico en el Departamento de bolívar.

Tabla 7. Indicadores de cobertura por servicios en el Departamento de Bolívar.

NOMBRE

INDICADOR LÍNEA BASE 2016 AVANCE A 2018 META 2019

COBERTURA AGUA

POTABLE CABECERA

MUNICIPAL

85% 94% Aumentar a 100%

COBERTURA AGUA

POTABLE ZONA RURAL 35% 42.5% Aumentar a 50%

COBERTURA

ALCANTARILLADO

CABECERA MUNICIPAL

20% 20% Aumentar a 35%

CALIDAD DE AGUA 36 municipios apoyados

IRCA: 33%

40 municipios

apoyados

IRCA: 20,6%

45 municipios

apoyados

Disminuir IRCA a 5%

PROMEDIO CONTINUIDAD

DEL SERVICIO 13 h/día 15 h/día

Aumentar promedio

a 18 h/día

Fuente: AGUAS DE BOLIVAR S.A. E.S.P. (2019)

Se puede apreciar que en las cabeceras municipales la meta de cobertura de agua potable para

2019 es de 100%, siendo el doble de la meta con respecto a la cobertura de este mismo

servicio en las zonas rurales del departamento, que mínimamente llegan al 50% de la

población rural. Sobre el alcantarillado se aprecia en la tabla que entre 2016 y 2018 no se

Page 46: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

46

realizó ningún aumento de cobertura en las cabeceras municipales. Debido a esto se pretendió

con algunos proyectos aumentar a 35% a final del 2019.

La calidad del agua potable que se consume en las cabeceras municipales del departamento

de Bolívar, ha tenido una reducción del Índice de Riesgo de Calidad de Agua (IRCA). Debido

al apoyo obtenido en algunos municipios se logró disminuir este Índice de 33% en el 2016 a

20.6% en 2018, con una meta ambiciosa de reducirlo a un Índice de riesgo bajo con 5% de

IRCA, haciendo la salvedad de que esta tabla no incluye a Cartagena de Indias, capital del

departamento de Bolívar. Según AGUAS DE BOLIVAR S.A. E.S.P., en el año 2012, la

cobertura promedio del servicio de agua potable en cabeceras municipales del departamento,

sin incluir a Cartagena era de 38%. A partir de 2013 ese indicador aumentó sustancialmente

hasta llegar a 80% en 2015, gracias a la construcción de nuevos sistemas de acueductos en

los municipios de Arroyo Hondo, San Juan-Fase 1, Arjona- Turbaco fase 1 y 2, San Pablo,

El Guamo, Córdoba, Talaigua Nuevo, Cicuco, Rio Viejo, Simití, Regidor, Achí, Pinillos,

Arenal del Sur y El Carmen de Bolívar, y a 94% en diciembre de 2018 con la entrega de los

acueductos de Magangué, Santa Rosa del Sur, San Cristóbal, San Jacinto del Cauca y el

regional a Línea (Villanueva, Santa Rosa de Lima, San Estanislao y Soplaviento).

Los datos exactos de la cobertura de agua potable en las cabeceras municipales del

Departamento de Bolívar sin incluir a Cartagena de Indias se muestran en el ANEXO A.

El promedio ponderado por peso poblacional en el 2018 es del 94% para los Municipios del

departamento de Bolívar sin incluir al Distrito Capital. Para Cartagena de Indias la cobertura

según el informe de “Cartagena como vamos” se muestra en la Tabla 8.

Tabla 8. Cobertura de agua potable en Cartagena de indias

Municipio 2016 2017 2018 Pob. cabecera

Cartagena de Indias 98.4% 99% 99.1% 994.690

Fuente: Cartagena como vamos; diciembre de 2018

Con toda esta información se realizó un mapa donde se muestra por medios de escala de

colores el comportamiento de la cobertura de agua potable en el departamento de Bolívar.

Page 47: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

47

Figura 2. Mapa de cobertura de agua potable por municipio en el departamento de Bolívar

Fuente: Propia

Page 48: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

48

En la Figura 2, nos da a conocer el porcentaje de cobertura según el color siendo los

municipios con color verde los de mayor cobertura, el amarillo para una cobertura intermedia,

y por último el naranja y el rojo representa una baja cobertura del servicio. La Tabla del

anexo B refleja la nomenclatura adoptada para cada municipio.

En la zona rural del departamento el avance ha sido menor (avance de 35% a 42,5% en

cobertura) pero son varios los corregimientos y veredas que hoy cuentan con nuevos sistemas

de abastecimiento de agua potable, construidos o rehabilitados por el PDA Bolívar en los

últimos tres años: Cascajal y Ceibal (Magangué) Las Piedras (San Estanislao) Macayepo (El

Carmen) Paiva y Chiricoco (Santa Rosa de Lima) Cañaveral (Turbaco) Doña Juana

(Margarita) Tacamocho (Córdoba) y en pocos días en Galera zamba (Santa Catalina) y Hato

viejo (Calamar). (AGUAS DE BOLIVAR; 2019).

La continuidad del servicio de agua potable se rige por la Resolución Conjunta 2115 del

2007, expedida en conjunto por los antiguos Ministerios de Protección Social y Ambiente,

Vivienda y Desarrollo Territorial, la cual tiene como base la prestación del servicio las 24

horas al día, con lo que se obtiene un valor real sobre la relación de continuidad en los

diferentes municipios. En efecto, se clasifica de acuerdo con el número promedio de horas

suministradas al día, como se relaciona en la Tabla 9.

Tabla 9. Índice de continuidad del servidor que suministra y distribuye agua para consumo humano.

Horas/día Tipo de servicio Puntaje

0 -10 Insuficiente 0

10.1 - 18 No satisfactorio 10

18.1 - 23 Suficiente 15

23.1 - 24 Continuo 20

Fuente: Resolución 2115 del 2007; Ministerios de Protección Social y Ambiente, Vivienda y Desarrollo

Territorial.

A Diciembre de 2018 solo 3 municipios de 46 del total del Departamento tenían

continuidad las 24 horas/días del servicio de agua potables equivalente esto al 6.5% del

total.

Page 49: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

49

Figura 3. Porcentaje de continuidad del servicio de agua en el departamento de Bolívar

Fuente: Propia

Para los municipios del departamento de Bolívar especialmente sus cabeceras municipales y

la capital del departamento, el promedio de continuidad del servicio de acueducto se refleja

en la Tabla 10 para diciembre de 2018, donde se incluye la ponderación de la Resolución

2115 de 2007, y se desglosa la información de la Figura 3 referente a la continuidad del

servicio de agua potable.

Page 50: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

50

Tabla 10. Promedio continuidad del servicio de acueducto por municipio

Fuente: AGUAS DE BOLIVAR S.A. E.S.P. marzo de 2019 – Propia

MUNICIPIO HORAS/DIA

2018

% SOBRE 24

HORAS

Tipo de servicio

ACHÍ 15 63% No Satisfactorio

ALTOS DEL ROSARIO 12 50% No Satisfactorio

ARENAL 18 75% No Satisfactorio

ARJONA 20 83% Suficiente

ARROYOHONDO 18 75% No Satisfactorio

BARRANCO DE LOBA 9 38% Insuficiente CALAMAR 18 75% No Satisfactorio

CANTAGALLO 16 67% No Satisfactorio

CARTAGENA DE INDIAS 24 100% Continuo

CICUCO 18 75% No Satisfactorio CLEMENCIA 12 50% No Satisfactorio

CÓRDOBA 15 63% No Satisfactorio

EL CARMEN DE

BOLÍVAR

24 100% Continuo

EL GUAMO 15 63% No Satisfactorio

EL PEÑÓN 11 46% No Satisfactorio

HATILLO DE LOBA 6 25% Insuficiente

MAGANGUÉ 18 75% No Satisfactorio

MAHATES 10 42% Insuficiente MARGARITA 12 50% No Satisfactorio

MARÍA LA BAJA 18 75% No Satisfactorio

MOMPÓS 12 50% No Satisfactorio

MONTECRISTO 12 50% No Satisfactorio

MORALES 12 50% No Satisfactorio

NOROSÍ 6 25% Insuficiente

PINILLOS 12 50% No Satisfactorio

REGIDOR 20 83% Suficiente

RÍO VIEJO 20 83% Suficiente

SAN CRISTÓBAL 15 63% No Satisfactorio

SAN ESTANISLAO 15 63% No Satisfactorio

SAN FERNANDO 10 42% Insuficiente

SAN JACINTO 5 21% Insuficiente

SAN JACINTO C. 18 75% No Satisfactorio

SAN JUAN N. 18 75% No Satisfactorio

SAN MARTÍN DE LOBA 16 67% No Satisfactorio

SAN PABLO 24 100% Continuo

SANTA CATALINA 12 50% No Satisfactorio

SANTA ROSA 12 50% No Satisfactorio SANTA ROSA DEL SUR 18 75% No Satisfactorio

SIMITÍ 15 63% No Satisfactorio

SOPLAVIENTO 12 50% No Satisfactorio

TALAIGUA NUEVO 18 75% No Satisfactorio

TIQUISIO 12 50% No Satisfactorio TURBACO 18 75% No Satisfactorio

TURBANA 12 50% No Satisfactorio

VILLANUEVA 15 63% No Satisfactorio

ZAMBRANO 16 67% No Satisfactorio

PROMEDIO CONTINUIDAD

DEL SERVICIO (HORAS/DÍA)

15 62%

Page 51: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

51

En materia de saneamiento básico, la cobertura del servicio de alcantarillado se mantiene en

un 35% al finalizar el año 2019 con la entrega de los alcantarillados en los municipios de El

Carmen de Bolívar, Arroyo hondo, San Cristóbal, Calamar-Fase 1, Córdoba y Mompox

(proyecto Findeter, 2018).

La Figura 4, expone la tendencia de la cobertura de alcantarillado para cada municipio, con

base a los datos registrados en la Tabla del anexo C. En ella se evidencia que solo 5 de 46

municipios del Departamento tiene cobertura de alcantarillado por arriba del 80%. Esto

equivale a un 11%, lo más grave es que 27de 46 municipios no tienen cobertura de

alcantarillado esto equivale al 59% del total del departamento. Según la línea de tendencia

que muestra el grafico respecto al servicio de alcantarillado promedia el 25% de cobertura.

Figura 4. Cobertura de alcantarillado en departamento de Bolívar

Fuente: Propia

5.2 Índice de calidad de agua (IRCA)

De acuerdo al análisis de la calidad del agua realizado por el Observatorio Ambiental de

Bogotá los valores registrados en los índices de IRCA para el agua en Colombia en el año

2017 tienen valores medios de 0.18 a 1.14 que sin lugar a dudas son valores aceptables según

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

Po

rce

nta

je d

e c

ob

ert

ura

Municipios

Page 52: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

52

el decreto 1757 del medio ambiente del año 2007. A continuación, en la Figura 5, se ve

reflejado los resultados para el IRCA en Colombia en el año de 2017.

Figura 5. Clasificación de riesgo de calidad de agua en Colombia, año 2017

Fuente: propia

Esta información no refleja la realidad ya que estos resultados solo fueron en las ciudades

capitales de departamentos. Con respecto a los municipios del departamento de Bolívar,

existen 30 municipios por encima de 35.1% en su valor IRCA, representando esto un nivel

de riesgo alto e inviable y un agua no apta para consumo humano. Estos 30 municipios

corresponden a un 56% del total del departamento; Así también, el 14% de total de los

municipios presentan una calidad de agua apta para consumo humano y sin nivel de riesgo,

ya que presenta un IRCA con resultado de 0, estos se ven reflejado en la Figura 6.

Figura 6. Comportamiento IRCA 2017

Fuente: propia

Page 53: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

53

En la Tabla del anexo D se muestran los valores medidos del IRCA en los municipios del

departamento de Bolívar según el boletín de la calidad de agua del Ministerio de Ambiente

en Colombia para el año de 2017; El boletín muestra información de 36 de los 46 municipios

del departamento.

Para ilustrar de una mejor manera la problemática de los niveles de IRCA en el departamento

de Bolívar se realizó un mapa geográfico con los datos promedios obtenidos del boletín de

calidad del agua de los años 2015-2017, en la Figura 7 se ve reflejada esta información.

Page 54: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

54

Figura 7. Promedio de niveles de IRCA 2015-2017, departamento de Bolívar

Fuente: propia

Page 55: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

55

Donde los municipios que tienen color verde oscuro 7 en total, se encuentran en un nivel sin

riesgo de contaminación en su agua potable; 3 municipios color verde claro, con un bajo nivel

de riesgo; 6 municipios de color amarillo riesgo medio; 20 municipios en color naranja en

alto riesgo y por ultimo 10 municipios declarado inviables desde el punto de vista del IRCA.

5.3 Análisis estadístico de la precipitación en el departamento de Bolívar.

Las series analizadas para este estudio, correspondieron a los datos mensuales de la variable

precipitación en milímetros (mm) de las estaciones existentes y activas en los municipios del

departamento de Bolívar, desde 2013 hasta 2017, información entregada por el IDEAM la

cual fue tabulada y analizada mediante hojas de cálculos. También se ilustro por medio de

un mapa (Figura 9) las medias totales de precipitación en el departamento.

Para el análisis se tuvo en cuenta las siguientes consideraciones:

• 17 municipios de los 46 del departamento no presentan información referente

• En algunos no existe estación del IDEAM.

• En varios municipios las estaciones no estuvieron funcionando para el periodo

estudiado.

• Los municipios que tienen más de una estación, se trabajó con el promedio mensual.

Page 56: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

56

Figura 8. Mapa de Bolívar de precipitaciones medias totales anuales

Fuente:elaboracion propia

Page 57: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

57

5.3.1 Análisis del comportamiento de la precipitación por municipio

Los municipios que en el mapa están en color blanco, son los 16 que no tienen información

y corresponden a: Arroyo hondo, Calamar, Cantagallo, Clemencia, El peñón, Hatillo de loba,

Mompox, Morales, Rio Viejo, San Cristóbal, Santa Catalina, Santa Rosa, Soplaviento,

Talaigua viejo, Turbana y Villanueva. Por ello se analizó la precipitación media en el resto

de los municipios de Bolívar desde el año 2013 hasta el 2017, donde se destacan los

municipios de Arjona, San Jacinto y San Jacinto del cauca, siendo este último el de mayor

registro de precipitación media en todo el departamento de Bolívar.

A continuación, presentamos los gráficos de los comportamientos registrados para los

municipios destacados. En el anexo E, se puede observar los gráficos para los demás

municipios del departamento.

Arjona, ubicado muy cerca a Cartagena de Indias, tiene una altura a nivel del mar de

63 msnm , temperatura promedio de 30 °C, área municipal 542 km2; es un territorio

totalmente ondulado con algunas elevaciones que no pasan de los 200 msnm. Presentó entre

los años 2013 y 2017 constantes precipitaciones para los segundos semestres de cada año, tal

cual lo evidencia la Figura 10.

Figura 9. Comportamiento de precipitación en el municipio de Arjona 2013-2017

Fuente: propia

0

200

400

600

800

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en Arjona

2013 2014 2015 2016 2017

Page 58: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

58

Como lo indica el comportamiento de las precipitaciones, en Arjona el segundo semestre de

cada año mostro constante lluvia, siendo los meses de agosto y septiembre aquellos donde

se registraron lluvias con mayor intensidad. Así lo indica el grafico de precipitaciones en

valores medios para los meses estudiados en el lapso de tiempo 2013-2017.

Figura 10. Promedio mensual de precipitación en el municipio de Arjona 2013-2017

Fuente: propia

• San Jacinto se encuentra ubicado en los Montes de María aproximadamente a 120 km al sur

de Cartagena de Indias, limita por el norte con San Juan de Nepomuceno, por el Sur: con el

Municipio de El Carmen de Bolívar, por el Este: con el Municipio de Zambrano y por el

Oeste: con el Municipio de María La Baja. Tienen una extensión aproximada de 462 km2 y

una altura promedio de 240 m.s.n.m.

La Figura 12 muestra en el gráfico de comportamiento de precipitaciones, como durante los

años 2013-2017 el municipio de San Jacinto presento alta variabilidad de las precipitaciones,

principalmente después del inicio del segundo semestre del año, donde los meses de agosto

y septiembre registran los mayores índices de lluvias, tal cual como se observa en la Figura

13.

11.8 17.8

89.8

162.4

197.4

139

176.8

263.4

299.6

233.4

185.8

26.84

0

50

100

150

200

250

300

350

ENERO FEBRE*

MARZO *ABRIL *

MAYO*

JUNIO *JULIO

*AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIE

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en valores medios

Page 59: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

59

Figura 11. Comportamiento de precipitación en el municipio de San Jacinto 2013-2017

Fuente: propia

Figura 12. Promedio mensual de precipitación en el municipio de San Jacinto 2013-2017

Fuente: propia

• San Jacinto del Cauca: A orillas de Río Cauca limitando con los municipios de Nechi,

Montecristo, Guaranda y Ayapel en Córdoba, con 549 km2 de extensión y 25 m.s.n.m. de

altura promedio. Este municipio presenta unos valores de precipitación muy altos en

comparación de los demás municipios de Bolívar. Durante el periodo 2013-2017 presento

mes a mes alta actividad pluviométrica, alcanzando niveles por encima de los 1000 mm por

0

100

200

300

400

500

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en San jacinto

2013 2014 2015 2016 2017

48.2 57.6

85.2

244.8

196.2

110

156.18

268.4251.2

213.4 211.4

63

0

50

100

150

200

250

300

ENERO FEBRE*

MARZO *ABRIL *

MAYO*

JUNIO *JULIO

*AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIE

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en valores medios

Page 60: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

60

m2 de lluvia en un año. La figura 14 detalla el comportamiento mencionado y la Figura 15

evidencia la alta tasa mensual de dichas precipitaciones, que son bastantes concurrentes en

la zona. Se destacan los meses de agosto, septiembre, octubre y noviembre, donde la media

pluviométrica supera los 900 mm por m2 de lluvia en un año.

Figura 13. Comportamiento de precipitación en el municipio de San Jacinto del Cauca 2013-2017

Fuente: propia

Figura 14. Promedio mensual de precipitación en el municipio de San Jacinto del Cauca 2013-2017

Fuente: propia

0

500

1000

1500

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en San Jacinto del Cauca

2013 2014 2015 2016 2017

56.6 27.2

207

384.2

814.2 838.6783.6

1019 992.4 962.41055.4

259.6

0

200

400

600

800

1000

1200

ENERO FEBRE*

MARZO *ABRIL *

MAYO*

JUNIO *JULIO

*AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIE

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitaciónen valores medios

Page 61: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

61

5.4 Distancia al mar

La Política Nacional Ambiental para el Desarrollo Sostenible de los Espacios Oceánicos y

las Zonas Costeras e Insulares de Colombia (PNAOCI) fue formulada en el año 2000 por el

entonces Ministerio de Medio Ambiente, con el objeto de propender por el desarrollo

sostenible de los espacios oceánicos y las zonas costeras que permita mediante su manejo

integrado, contribuir al mejoramiento de la calidad de vida de la población colombiana, al

desarrollo armónico de las actividades productivas y a la conservación y preservación de los

ecosistemas y recursos marinos y costeros.

De acuerdo con la PNAOCI, la zona costera de Bolívar hacen parte territorialmente los

municipios de Santa Catalina, Cartagena de Indias, Turbaco, Turbana, Arjona y María la Baja

(Lineamiento POT; INVEMAR – CARDIQUE 2014) la Figura 16 lo describe.

Fuente: INVEMAR – CARDIQUE, 2017

Figura 15. Delimitación espacial del territorio marino costero del departamento de

Bolívar

Page 62: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

62

Estos mismos lineamientos en la Tabla 11 detallan la longitud del litoral de los municipios

del departamento de Bolivar.

Tabla 11. Longitud del litoral a los municipios del departamento de Bolívar

Area Municipio Longitud litoral municipio en

km

Continental

Turbaco NA

Arjona NA

Maria la baja NA

Cartagena 351.82

Turbana 42.29

Santa Catalina 17.55

Total 411.66

Fuente: INVIMAR – propia, 2018

Los municipios de Turbaco, Arjona y Maria la Baja no tienen litoral o no tienen playa al

mar pero, en el estudio se toma por su cercania al area de influencia.

En la Figura 17, se describe la distancia en linea recta a la que se encuentran cada uno de los

46 municipios incluidos su capital Cartagena de Indias, donde se aprecia que los del color

rojo estan a una distancia mayor de 244 km, y los mas cercanos al litoral se encuentran en

color verde oscuro, siendo estos desde ese punto de vista los mas viable para este estudio.

Page 63: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

63

Figura 16. Relación de la distancia en línea recta al litoral de los municipios del departamento de Bolívar.

Fuente: Propia

Page 64: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

64

5.5 Selección de la zona con mayor potencial para la implementación de un sistema de

red integrado para agua potable

Después de analizar la cobertura del agua potable, el Índice de calidad de agua potable IRCA,

las precipitaciones y la distancia al litoral de los municipios del departamento de Bolívar, se

decidió instaurar como criterio principal la selección de un municipio con una distancia al

litoral muy corta con el objetivo de establecer dicho municipio como el inicio de la principal

fuente extra de abastecimiento y suministro de agua a diferentes municipios cercanos a él

que presenten altos déficit en la cobertura del servicio potable de agua y en el índice de

calidad de esta.

En la investigación se seleccionó el municipio de Arjona, que se encuentra ubicado al Norte

del Departamento de Bolívar a 14 14´3¨ Latitud Norte y 75 19´40¨ Longitud Oeste. Tiene

una distancia a la capital del departamento de 33 km y limita al Norte con el municipio de

Turbaco, al sur con el municipio de María La Baja, al Este con el municipio de San Estanislao

de Kotska y el municipio de Mahates y al Oeste con el Municipio de Turbana (Cedeño.,

2017).

Uno de los motivos por el cual se seleccionó Arjona como zona con alto potencial para la

implementación de la red integrada para agua potable se fundamenta en su distancia al mar,

que no excede los 10 km al litoral, tal como se indica en la Tabla 17. Razón por la cual el

municipio se coloca en posición privilegiada para ser el sitio de tratamiento de desalado de

agua de mar por medio de una planta desalinizadora, cuyo flujo tratado podría ser integrado

al sistema de red potable de agua regional (recientemente instalado) que conecta al Norte con

el municipio de Turbaco. La instalación de la planta de desalado en Arjona, además de

beneficiar a la población local de estos municipios, permitiría establecer la conexión con las

redes de agua pública de otros municipios que presentan déficit en el sistema de suministro

de agua, como es el caso de los municipio situados al Este de Arjona: San Estanislao de

Kotska y el municipio de Mahates quienes presentan también altos índices de riesgo en la

calidad de agua ( >40%), siendo esto último otra razón por la cual se destaca Arjona como el

inicio de la red integrada de aguas que ayudaría a disminuir los altos índices de riesgo y a

Page 65: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

65

suministrar en lo mayor posible una cobertura del servicio que garantice el mínimo vital de

agua para cada familia en algunos de los principales municipios de la región.

La idea de seleccionar Arjona como inicio de la red de apoyo al suministro de agua potable

en la región, es que pueda ser un municipio que facilite la conexión con zonas más alejadas

de la región, como es el caso de María La Baja quien dista de esta unos 19 km

aproximadamente (Línea recta) al sur. Este municipio hace parte de la subregión de Montes

de María, y como su nombre lo indica, se sitúa en las partes bajas de la cadena montañosa

conocida como Serranía de San Jerónimo. Limita en la parte Norte también con el municipio

de Mahates y al oriente con San Juan Nepomuceno y San Jacinto (Quiroga & Vallejo., 2019),

en donde finalmente se pretende extender el diseño de la red integral de suministro de agua,

aprovechando así el sistema del acueducto regional recientemente instalado para estos dos

últimos municipios, quienes al igual que María La Baja presentan bajas tasas de cobertura y

calidad del agua (Tabla 15).

Por otra parte la presente investigación pretende integrar a la red de apoyo de suministro de

agua, la mayor cantidad de agua de lluvia captada en techo, y para ello los municipios

estudiados presentan en un promedio aproximado entre ellos de 1400 mm/año de lluvia, lo

que equivaldría a 1400 litros/año de agua por metro cuadrado en la zona de estudio, lo que

permite obtener una viabilidad en captar y almacenar aguas pluviales en esta zona para fines

domésticos y/o uso agrícola, que son las principales actividades cotidianas de los habitantes

de los distintos municipios nombrados, que recibirían el mínimo vital de agua.

Los datos de las variables o criterios con que se realizó el análisis de la selección de la zona

de estudio, para todos los municipios de la región se encuentran tabulados en la Tabla 12.

Para este estudio no se tuvieron en cuenta los municipios que no presentan información sobre

precipitación del IDEAM, solo se trabajó con 29 de los 46 municipios del departamento,

equivalente esto al 63% del territorio.

Page 66: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

66

Tabla 12. Selección de los municipios para el estudio

Municipio Precipita

ción

Cobertura IRCA Distanci

a al

litoral

mm % % km

Achí 4252,8 95 39 188

Altos del Rosario 1640,6 90 17 204

Arenal 1278,5 100 75 263

Arjona 1804,0 85 7,5 10

Barranco de loba 1854,6 45 85,3 200

Cartagena 479,4 95 0 0

Cicuco 988,4 90 43,8 139

Córdoba 817,4 95 92,4 89

El Carmen de B. 764,3 100 9,2 43

El Guamo 624,3 100 75 59

Magangué 1593,4 80 0 110

Mahates 1154 98 44,9 30

Margarita 1319,3 80 92,4 169

María la baja 1398,7 50 43,8 24

Mompox 1647,3 50 75 145

pinillos 1243,6 95 75 173

regidor 1106 100 0 242

San Estanislao 1302,6 42 75 24

San Fernando 1364,6 90 66,7 157

San Jacinto 1905,6 15 0 44

San J. del Cauca 7400,2 100 92,4 225

San Juan 1309,8 85 85,3 42

San Martin de loba 1489,6 95 75 211

San pablo 1976,8 100 34,4 248

Santa rosa del sur 1558,3 100 0 272

Simití 1277,2 95 0 277

Tiquisio 956,8 48 59,4 215

Turbaco 1044,3 85 85,3 10

Zambrano 755,9 100 75 78

Fuente: propia

Los datos resaltados corresponden a los municipios que harán parte en el diseño de la red

integrada de agua, previamente seleccionados.

A continuación, en la Figura 18, se ilustra en el mapa de municipios de Bolívar sus

respectivas ubicaciones geográficas.

Page 67: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

67

Figura 17. Municipios seleccionados para el estudio

Fuente: (DANE., 2012) – Modificado para la presente investigación.

Page 68: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

68

5.5.1 Oportunidades y debilidades de las zonas escogidas

Después de seleccionar los municipios a participar en la red de integración de distribución

de aguas en el departamento de Bolívar, es importante exponer las características que

presenta cada zona. La Tabla 13 descrita a continuación presenta un resumen de

oportunidades y debilidades para cada municipio seleccionado.

Tabla 13. Cuadro de oportunidades y debilidades de cada municipio

Municipios Oportunidades Debilidades

Arjona • Menor distancia al litoral

• Índice de pluviosidad aceptable

• Cercanía por vía terrestre a la capital

del departamento

• Condiciones topográficas

complejas producto de

desniveles en la zona, para el

caso de instalación de redes

de tuberías

Mahates • Índice de pluviosidad indica la

posibilidad de suplir la falta de

cobertura de agua con recolección

de aguas pluviales en techo

• Acceso vía terrestre sin

complicaciones

• Recarga acuífera (canal del dique)

cerca al municipio

• Mahates presenta un índice de

riesgo alto en la calidad del

agua, por falta de tratamiento

adecuado del servicio de

potabilización

María la Baja • Constituye una de las principales

zonas de interconexión de sistemas

de distribución de agua por su

ubicación y cercanía con municipios

al norte y parte central del

departamento de Bolívar

• Índice de pluviosidad con buena

actividad en segundo semestre del

año

• En caso de necesitar transporte

terrestre de agua dista de la capital a

72 km y su acceso es de fácil

desarrollo

• Para uso agrícola cuenta con la

fuente acuífera del arroyo Matuya

• Bajo índice de calidad del

agua tratada

• Zonas agrícolas con alto

impacto ambiental negativo,

producto de monocultivos de

palma de aceite y piña que

contaminan las fuentes

hídricas de la zona

• Conflicto armado presente en

el municipio

San Estanislao • Corta distancia a canal del dique.

• Facilidad de transporte de agua via

terrestre

• Índice de pluviosidad con alta

irregularidad

• Alto riesgo en calidad de

agua

Page 69: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

69

Fuente: propia, elaborada para esta investigación.

5.6 Recolección de agua lluvias

Los sistemas de captación de agua hacen referencia a las distintas zonas descubiertas para la

recolección y el almacenamiento de agua de lluvia, que dependen de los diseños

hidrosanitarios pluvial para ser de su área de captación una zona efectiva dependiente a su

vez de características tales como la pendiente de inclinación y acabados de las zonas

descubiertas, inclusive de la vegetación (Reyes & Rubio, 2014).

En la Tabla 14 se sugieren los sistemas de captación más adecuados, según la finalidad de

uso descrita, pudiéndose evaluar localmente, en situaciones específicas las posibilidades de

San Jacinto • Presenta un importante punto de

conexión dentro de la red integrada

de agua potable, por la instalación o

puesta en funcionamiento del

acueducto regional, San Jacinto-

San Juan

• Índice de pluviosidad alto dentro del

departamento de Bolívar.

• Facilidad de transporte de agua vía

terrestre

• No presenta riesgo en la calidad del

agua

• Larga distancia al litoral

costero

• Condiciones topográficas

complejas

San juan • Beneficiario del acueducto regional

de San Jacinto-San Juan

• Presenta un índice de pluviosidad

aceptable y viable para la

recolección de aguas pluviales en

techo

• Acceso de agua por transporte

terrestre es asequible

• Larga distancia al litoral

costero

• Bajo índice de calidad del

agua

Turbaco • Corta distancia al litoral costero

• Corta distancia a la capital del

departamento

• Alta facilidad de transporte de agua

vía terrestre

• Beneficiario de la puesta en

funcionamiento del acueducto

regional de Arjona- Turbaco

• Condiciones topográficas

complejas

• Bajo índice de pluviosidad

• Alto riego de calidad de agua

Page 70: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

70

otras formas de captación, como la captación de niebla y la perforación de pozos tubulares.

Según la FAO, 2013, estas sugerencias son indicativas y no deben ser tomadas como

recomendaciones sin tomar en cuenta las condiciones locales.

Tabla 14. Sistema de captación de agua según finalidad del uso

Finalidad de Uso

Subfinalidad de uso

Sistema de captación

preferencial

Consumo Domestico

Bebida, alimentación, higiene

personal

Captación de techo Lavado de ropa

Higiene de la vivienda

Consumo Animal

Abrevadero Captación de patio, escorrentía

superficial Higiene de instalaciones

Fuente: Propia

5.6.1 Tecnología de captación de agua lluvia

Para la evaluación de tecnologías de captación de agua de lluvia en el departamento de

Bolívar, específicamente en las zonas previamente identificadas como áreas potenciales para

el diseño de una red integrada de aguas para consumo humano y/o uso agrícola, por medio

de los perfiles de saneamiento y cobertura básica junto con los índices de calidad del agua,

sumados a los análisis de precipitaciones, se determinó como fuente de abastecimiento extra,

los sistemas de captación de agua pluvial en techos (SCAPT).

Este modelo de captación de aguas pluviales adjunta beneficios adicionales a la fácil

recolección y minimización de la contaminación del agua, como lo son:

• Ser un sistema independiente y por lo tanto ideal para comunidades dispersas y alejadas, o

para aquellas zonas donde el suministro de agua no es constante ni confiable (Reyes &

Rubio., 2014). Tal como es el caso de los municipios seleccionados para el diseño de la red

integral de suministro de agua.

• Emplear mano de obra y/o materiales locales, los cuales son de fácil consecución en el medio.

Page 71: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

71

• Registra un fácil mantenimiento y desarrolla una reducción en los costos de agua potable

proveniente de la red pública, escaza en los municipios seleccionados (Chiang, Kao &

Liu., 2013).

• El sistema es sostenible y amigable con el medio ambiente, puesto que conserva el suelo,

el agua, no contamina el medio ambiente y tiene una producción rentable, en especial en

la actualidad, donde el recurso agua es cada vez más cuidado y por ende costoso (Reyes

& Rubio., 2014).

5.6.2 Estudio de factibilidad de la captación de agua pluvial en techo.

Para el desarrollo de un plan de captación de aguas pluviales en techo, fue necesario estimar

la factibilidad de dicha metodología durante su aplicación. Para el caso del desarrollo de

dicha metodología en la integración a una red de suministro de agua integrando agua desalada

y potable, fue necesario considerar los factores técnicos y económicos.

• Criterio Técnico

Los factores técnicos que se tuvieron en cuenta en el presente trabajo fueron la producción u

oferta precipitacional de agua lluvia en la zona de implementación de la metodología.

a) Producción u “oferta” de agua:

Está relacionada directamente con la precipitación pluvial durante el año y con las

variaciones estacionales de la misma. Por ello fue necesario contar con los datos

suministrados por el IDEAM, de los registros de precipitación en el departamento de Bolívar,

de donde fueron seleccionados los municipios: Arjona, Turbaco, San Estanislao de Kotska,

Mahates, María La Baja, San Juan Nepomuceno y San Jacinto, siendo este último el de mayor

registro de precipitaciones en los últimos años.

El promedio de lluvia anual entre los municipios seleccionados es de 1400 mm/año según las

cifras encontradas en el registro de IDEAM, equivalente a 1400 L/año por m2. Es decir que

en promedio diario, si hay lluvia, se podría captar 3.83 L de lluvia por m2 para recoger el

Page 72: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

72

agua pluvial, que para fines efectivos serian por lo menos 10.000 m2 de techo alistado en

cada municipio estudiado, estos 10.000 m2 es un área aproximada a una manzana (Cuadra).

b) Demanda de agua

La demanda depende de las necesidades del interesado y los usos que quiere darle al agua.

En este contexto, se seleccionó el agua de lluvia como una alternativa para suplir las

necesidades domesticas de la población en cada municipio donde se presentan bajos índices

de calidad del agua y en donde el perfil de saneamiento básico muestra una deficiente

cobertura del sistema de suministro de agua público, como son los casos de los municipio de

Arjona, Turbaco, Mahates y San Juan donde a pesar de tener buena cobertura los índices de

calidad no son buenos, mientras que en San Jacinto, San Estanislao de Kostka y María La

Baja el perfil de saneamiento básico en general muestra una cobertura baja en la zona y un

gran déficit en el servicio prestado por el ente encargado del recurso hídrico (AGUAS DE

BOLIVAR S.A. E.S.P).

• Criterio Económico

Existe una relación directa entre la inversión requerida para implementar el sistema, el área

de captación y el volumen de almacenamiento. En la evaluación económica es necesario tener

presente que en ningún caso la dotación de agua debe ser menor a 50 litros de agua por

persona, la misma que permite satisfacer sus necesidades básicas elementales. Los aspectos

de higiene personal y lavado de ropa deben atenderse con otras fuentes de agua. Así mismo,

los costos del sistema propuesto deben ser comparados con los costos de otras alternativas

destinadas al mejoramiento del abastecimiento de agua, teniendo presente el impacto que

representa la cantidad de agua en la salud de las personas beneficiadas por el servicio de agua

(Unatsabar, 2004).

Para la ponderación del criterio económico se tuvieron en cuenta los factores de madurez

tecnológica y costo de la tecnología. Para el primer factor la ponderación se realizó con base

a la asignación de pesos de los criterios para cada indicador de la metodología. Estos pesos

se establecen dentro de un rango entre 0 y 1, donde 1 es la mejor calificación (Quintero,

Page 73: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

73

2009). La ponderación para madurez tecnológica se evidencia en la Tabla 15. Por otra parte,

el costo promedio de la tecnología recibe una ponderación por el mismo método de

asignación de pesos, donde 0 corresponde al valor de costo más elevado y 1 al más bajo. 0.5

corresponde al valor intermedio entre ellos. La ponderación se presenta en la Tabla 16

descrita a continuación.

Tabla 155. Ponderación de madurez tecnológica

Madurez Tecnológica

Etapa Valor

Exploratoria 0

Experimental Piloto 0,33

Piloto Industrial 0,66

Industrial 1

Fuente: Modificado de Quintero, 2009

Tabla 166. Ponderación de costo de equipo

Costo de equipo

Costo promedio Valor Ponderación

> $ 5.000.000 0

Entre $ 1.000.000- $ 5.000.000 0.5

< $ 1.000.000 1

Fuente: Modificado de Quintero 2009

5.7 Desalinización de agua de mar

La desalinización o desalación es el proceso de eliminar la sal del agua de mar o salobre,

obteniendo agua dulce. Las plantas desalinizadoras son instalaciones industriales destinadas

a la desalinización. Para la desalinización podemos tomar bien agua del mar o bien aguas

salobres para su utilización como agua bruta o agua de alimentación. A continuación, se

evalúan las tecnologías asociadas al proceso.

5.7.1 Evaluación y selección de las tecnologías de desalinización de agua de mar

Al igual que en la selección de un sistema de captación de aguas pluviales, para la elección

de la tecnología de desalinización que se puede implementar en el diseño de la red integrada

de aguas, se tuvieron en cuenta los criterios técnicos y económicos de las distintas tecnologías

utilizadas previamente en proyectos de desalinización.

Page 74: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

74

• Criterio Técnico

Para llevar a cabo la evaluación de las tecnologías de desalinización, se tuvo en cuenta como

criterio técnico el consumo de energía por metro cubico. Por el mismo método de

asignaciones de peso se establece la ponderación para los diferentes rangos de consumo

energético, donde 1 corresponde al rango más bajo y 0 al rango más alto de consumo de

energía. 0.33 y 0.66 se establecen como valores intermedios entre el rango de ponderación

total. La ponderación se evidencia en la Tabla 17.

Tabla 177. Ponderación de energía de tecnología de desalinización de agua de mar

Consumo de energía

kWh Valor

0 – 3 1

3.1 – 6 0.66

6.1 – 9 0.33

> 9 0

Fuente: Modificado de Quintero, 2009

• Criterio Económico

Para este criterio tuvimos en cuenta la madurez tecnológica incluida en la Tabla 18 y el costo

promedio del metro cúbico de agua mostrado en la Tabla 19. Se utilizó la misma metodología

de asignaciones para la ponderación realizada.

Tabla 18. Ponderación para madurez Tecnológica

Madurez Tecnológica

Etapa Valor

Exploratoria 0

Page 75: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

75

Experimental Piloto 0,33

Piloto Industrial 0,66

Industrial 1

Fuente: Modificado de Quintero, 2009

Tabla 19. Ponderación de costo de agua

Costo metro cubico de agua

kWh Valor

> 9613 COP/M3 0

6729.78 - 9612 COP/M3 0.2

3364.89-6729 COP/M3 0.4

1927.88-3364 COP/M3 0.6

491.34-1927 COP/M3 0.8

< 491 1

Fuente: Modificado de Quintero, 2009

5.8 Resumen técnico y económico de las metodologías de tratamiento de agua

Para la selección de las metodologías de tratamiento de agua, en este trabajo se siguió la

metodología propuesta por Quintero en el 2009, en el cual se tuvo en cuenta las etapas de

madurez de la tecnología, costo del metro cubico de agua, condiciones de operación y el

rendimiento.

Para la captación de agua lluvia la Tabla 20, muestra el resumen de los criterios que se

tuvieron en cuenta para la selección de la metodología y la ponderación correspondiente para

cada ítem correspondiente a su madurez tecnológica, costo y rendimiento.

Tabla 20. Criterios, ponderación y resultados de las tecnologías de captación de agua lluvia

Tecnología de

captación

Madurez

Tecnológica

Costo

s

Rendimiento

En Techo 0.66 0.5 80-100%

En Patios 0.33 1 70%

Macro

captación

0.66 0.5 70%

Derivación de

manantiales

0.66 0.5 70%

Page 76: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

76

Fuente: propia

Como se aprecia en la tabla, la metodología de captación en techo de aguas pluviales recibe

una ponderación de 0.66 respecto a la madurez tecnológica puesto que se incluye en una

etapa piloto industrial. Su costo oscila entre 1 y 5 millones de pesos y su rendimiento puede

ser muy alto.

De igual manera se realizó la matriz para la selección de la tecnología de desalinización de

agua de mar. Teniendo en cuenta los criterios y ponderación anteriormente descritos y

realizada la comparación en términos de madurez tecnológica y condiciones de operación,

la tecnología seleccionada es la de Osmosis inversa como se aprecia en la Tabla 21.

Tabla 21. Criterios, ponderación resultados para escoger la tecnología de desalinización de agua de mar

Tecnología de Captación

Criterio Económico Criterio Técnico Resultados

Madurez

tecnológica

Costo Condicion

es de

operación

Rendimient

o

Total

Pondera

do

Rendimie

nto

Evaporación multietapas flas

MSF 1 0.4 0.5

0.33 1.9 33%

Osmosis Inversa IO 1 0.6 1 1 2.6 100%

100Electrodiálisis ED 0.33 0 1 0 1.33 0%

Destilación Multi-Effect

MED 1 0.2 0.5

0.67 1.7 67%

Compresión de vapor CV 0.33 NA 0 NA 0.33 NA

Destilación solar 0.33 0 0.5 1 0.83 100%

Congelación 0.33 NA 1 NA 1.33 NA

Fuente: propia

Tal como se registra en la Tabla 21, existes diferentes técnicas de desalinización de aguas de

mar estudiadas. Algunas de ellas están en una etapa de desarrollo polito, como es el caso de

la electrodiálisis y la destilación solar que tienen un costo asociado muy bajo, o la compresión

de vapor y congelación que por ser técnicas en desarrollo conceptual, no se les ha fijado aún

un costo estimado en su utilización. Por otra parte, tecnologías como la destilación multi

Micro captación 0.33 0.5 70%

Page 77: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

77

efectos, la evaporación multi etapas y la osmosis inversas han sido desarrolladas y puestas

en funcionamiento, pero solo la última ha alcanzado un nivel de rendimiento excelente a

pesar de tener un costo por encima de la media, que lo hace propicio para ser elegido como

técnica de desalinización de agua de mar en la presente propuesta.

Otro estudio realizado por Mentis y compañía en 2016, corrobora lo descrito en este trabajo,

donde la tecnología de Osmosis inversa es la representa mejor opción, este trabajo se puede

observar en la Tabla 22, esta técnica presenta una notable flexibilidad ya que permite la

construcción de dispositivos y sistemas en una gran variedad en términos de agua que se

puede producir por día; comenzando desde la construcción del dispositivo más pequeño

destinado a satisfacer las necesidades de agua de una familia hasta la instalación más extensa

para el suministro de agua de una comunidad o una región (Mentis et al., 2016).

Tabla 22. Comparación de las principales tecnologías de desalinización de agua de mar

Método

Producción

(m 3 / día)

Tipo de

energía

Intensidad

energética

(kWh / m 3 )

Costo de

instalación (€ /

m 3 / día)

Rendimiento

%

Evaporación de

etapas múltiples

(MSF)

1000-60,000 Calor /

Electricidad

4–6 1000-2000 33

Destilación de

efecto múltiple

(MED)

500-20,000 Calor /

Electricidad

2.5–3 850-1750 67

Compresión de

vapor (VC)

25–2500 Electricidad 8-15 1000–2350 N/A

Osmosis inversa

de agua de mar

0.4–70,000 Electricidad <5 650–4400 100

Electrodiálisis

(DE)

15–50000 Electricidad 1.5–4 1000-5000 15

Destilación solar N/A Calor N/A N/A 100

Fuente: modificado de Mentis et al., 2016.

5.9 Diseño del modelo de la red integrada de agua potable.

El problema propuesto consistió en encontrar el diseño óptimo de un sistema de distribución

de agua que involucre un sistema o planta de desalinización y una metodología viable para

Page 78: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

78

la captación de aguas pluviales, que se pueda integrar de manera eficiente a las redes de

servicio de agua potable en el departamento de Bolívar.

Se planteó un modelo de optimización de la red de distribución de agua desde el origen del

sistema de integración compuesto por la planta desalinización de agua de mar, nombrado a

continuación como nodo inicial, hasta los sistemas de distribución de agua finales para cada

municipio, nombrados como nodos finales. El modelo optimización de la red, tiene como

objetivo maximizar el flujo de transporte del suministro de agua desalada y agua potable

minimizando los costos de la distribución, teniendo en cuenta las distancias de recorrido entre

los Nodos. La red de distribución de agua estará representada por un conjunto de arcos, y un

conjunto de nodos, que representan la demanda, suministro de reservorios, conexiones entre

dos o más tuberías y vías de acceso al transporte de agua terrestre. Para una topología dada,

con tuberías y puntos de demanda dados. El diseño óptimo de una red de distribución de

agua, consiste en determinar el costo mínimo sujeto a determinadas restricciones hidráulicas

como la Presión mínima requerida en cada nodo, la conservación de la energía y finalmente

la conservación de la masa, además de minimizar el costo asociado al transporte terrestre de

agua, siendo estas dos última las restricciones que se tendrán en cuenta para el planteamiento

del modelo matemático generalizado para la integración de las redes de agua potable en el

caso de estudio analizado.

Para cada nodo de consumo, la ley de conservación de la masa debe satisfacerse. Esta ley

establece que la cantidad de masa de agua por unidad de tiempo que ingresa por el nodo n

debe ser igual a la cantidad de masa de agua saliente, en el mismo nodo.

∑ 𝑄𝑖𝑛 − ∑ 𝑄𝑜𝑢𝑡 + 𝐷𝑀 = 0 𝐸𝑐. 7

Donde 𝑄𝑖𝑛 es el caudal que ingresa al nodo n, 𝑄𝑜𝑢𝑡 es el caudal saliente y DM es el consumo

en dicho nodo (Pereyra, Pandolfi & Villagra, 2017)

Page 79: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

79

5.9.1 Modelo matemático

Para el desarrollo del planteamiento matemático, en primer lugar, se estableció la Función

Objetivo que está determinada por la variable C de los costos de transporte de la cantidad

de flujo X que va de un Nodo i a un destino j por medio de tuberías y transporte terrestre.

El conjunto de Arcos está denotado por la letra R.

✓ Función Objetivo de costo mínimo:

𝑀𝐼𝑁 𝑓(𝐶)𝑅 = 𝑀𝐼𝑁 ∑ ∑ 𝐶𝑖𝑗𝑋𝑖𝑗

𝑗𝑖

∗ 𝐿𝑖𝑗 𝐸𝑐. 8

Donde:

𝐶𝑖𝑗 es el costo de transporte de la cantidad de flujo X que va de i hasta j en $

𝑚

3

𝐿𝑖𝑗 es la longitud existente de cada trayecto en la red integrada en m

X es el flujo en 𝑚

3

La función objetivo está restringida por el principio de conservación de masa, es decir:

∑ 𝑋𝑗𝑖

𝑗

+ 𝑂𝑖 = ∑ 𝑋𝑖𝑗

𝑗

+ 𝐷𝑖 𝐸𝑐. 9

Donde O es la oferta de la cantidad de flujo que sale del Nodo i, y D es la demanda de flujo

en cada Nodo.

También dentro de las restricciones se estimó el consumo de combustible o de energía o costo

asociado al transporte de agua terrestre que se da por medio de carro tanques con motores de

consumo de diésel, con la siguiente ecuación:

𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎(𝑘𝑚) ∗𝐺𝑎𝑠𝑡𝑜 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑒𝑡𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 (𝐺𝑎𝑙)

𝑘𝑚∗

$

𝐺𝑎𝑙∗𝑘𝑚∗ # 𝑐𝑎𝑟𝑟𝑜𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒𝑠

𝐸𝑐. 10

Page 80: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

80

Donde, a manera de ejemplo, el gasto energético de un galón de diesel cubre una distancia

máxima de 25 km para motores de carro tanques con cilindraje igual o superior a los 3000

cc, según la empresa cartagenera de transporte de agua por vía terrestre IVAN LAGUNA

S.A.S.

Es decir que para un costo de combustible diésel en Bolívar por galón de: $8.895, el costo de

transporte por kilómetros no sobrepasa $355,8, lo que equivale a 0,04 galones por km. Con

este último dato se calcula el costo final de transporte de agua vía terrestre.

Otra restricción del modelo, considera que no se puede sobrepasar la capacidad de flujo para

un tramo de la red determinado, es decir:

𝑋𝑖𝑗 ≤ 𝐾𝑖𝑗 𝐸𝑐. 11

Donde K es la capacidad de cada Arco R, que estará determinado por la cantidad de volumen

de agua que puede transportarse en determinado tramo de tubería.

Finalmente, el modelo, contempla los criterios de No Negatividad en el sistema.

Por ello: 𝑋𝑖𝑗 ≥ 0 𝐸𝑐. 12

✓ Desarrollo del Modelo

Inicialmente, se realizó el diagrama de Nodos y Arcos presentado a continuación en la Figura

19. Esto con la finalidad de ser más fácil la lectura y planteamiento del modelo matemático

que se basó en los conceptos de optimización de redes por la metodología de flujo máximo

con mínimo costo que satisface al mismo tiempo las relaciones del flujo en los arcos y las

cantidades de la oferta y demanda en los nodos tal que costo de envío sea mínimo.

Figura 18. Diagrama de Nodos para red integrada de distribución de agua en Bolívar

Page 81: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

81

Fuente: Propia.

En la Figura 19 se puede observar un total de 12 Nodos y 16 Arcos, Siendo el Nodo I el

representante del inicio del sistema integrado, en la etapa de desalinización de agua de mar.

Los Nodos en color rojo representan las conexiones regionales de sistemas de distribución

de aguas conectados finalmente a los Nodos de distribución Final por medio de los Arcos

(Flechas) que representan conexiones generalizadas de transporte de agua por tuberías y

terrestre.

El modelo matemático contempló la optimización de la distribución del flujo inicial hasta

los finales minimizando los costos asociados al transporte de agua en tuberías y por medio

de carro tanques, donde se despreciaron los efectos de perdida de presión y perdida de

energía, puesto que no se encuentra estipulado para esta investigación el diseño técnico de

tuberías y accesorios, por ello la única restricción técnica del modelo estuvo sujeta al

principio de conservación de masa y a la del consumo de gasolina o gasto energético del

transporte de agua terrestre.

Sin embargo, para llevar a cabo el cálculo de la demanda en cada Nodo, se tuvo en cuenta

las distancias de distribución por medio de tuberías estándar para transporte de agua desde

plantas de tratamiento cuyo diámetro nominal no excede 9 pulgadas o 228 mm (Ras, Titulo

D, 2015).

Page 82: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

82

El segundo paso para el desarrollo del modelo matemático consistió en enumerar los Nodos,

para posteriormente desarrollar la función objetivo, quedando enumerados como se muestra

de la siguiente forma en la Figura 20:

Figura 19. Diagrama de Nodos y Arcos enumerado.

Fuente: Propia.

La función objetivo que enmarca el sistema estudiado, minimiza los costos C asociados con

el transporte de flujo X de un Nodo a otro con determinada longitud L, quedando así:

𝑀𝐼𝑁 𝑓(𝐶)𝑅 = 𝐶𝑋𝐿1 2 + 𝐶𝑋𝐿1 3 + 𝐶𝑋𝐿1 4 + 𝐶𝑋𝐿3 2 + 𝐶𝑋𝐿3 4 + 𝐶𝑋𝐿3 5 + 𝐶𝑋𝐿5 6 + 𝐶𝑋𝐿5 7

+ 𝐶𝑋𝐿6 7 + 𝐶𝑋𝐿7 6 + 𝐶𝑋𝐿 1 8 + 𝐶𝑋𝐿1 9 + 𝐶𝑋𝐿8 9 + 𝐶𝑋𝐿8 10 + 𝐶𝑋𝐿10 11

+ 𝐶𝑋𝐿10 12 + 𝐶𝑋𝐿11 12

+ 𝐶𝑋𝐿12 11 𝐸𝑐. 13

Donde el primer sub índice de cada término indica el Nodo de procedencia y el segundo el

Nodo destino. Esta función objetivo está sujeta a unas restricciones pertenecientes al conjunto

de Nodos y Arcos del sistema, mostradas a continuación:

Restricciones de los Nodos:

𝑁1: 𝑂1 = 𝐶𝑋𝐿1 2 + 𝐶𝑋𝐿1 3 + 𝐶𝑋𝐿1 4 + 𝐶𝑋𝐿 1 8 + 𝐶𝑋𝐿1 9

Page 83: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

83

𝑁2: 𝐶𝑋𝐿1 2 + 𝐶𝑋𝐿3 2 = 𝐷2

𝑁3: 𝐶𝑋𝐿1 3 = 𝐶𝑋𝐿3 2 + 𝐶𝑋𝐿3 4 + 𝐶𝑋𝐿3 5

𝑁4: 𝐶𝑋𝐿1 4 + 𝐶𝑋𝐿3 4 = 𝐷4

𝑁5: 𝐶𝑋𝐿3 5 = 𝐶𝑋𝐿5 6 + 𝐶𝑋𝐿5 7

𝑁6: 𝐶𝑋𝐿5 6 = 𝐶𝑋𝐿6 7

𝑁7: 𝐶𝑋𝐿5 7 = 𝐶𝑋𝐿7 6

𝑁8: 𝐶𝑋𝐿 1 8 = 𝐶𝑋𝐿8 9 + 𝐶𝑋𝐿8 10

𝑁9: 𝐶𝑋𝐿1 9 + 𝐶𝑋𝐿8 9 = 𝐷9

𝑁10: 𝐶𝑋𝐿8 10 = 𝐶𝑋𝐿10 11 + 𝐶𝑋𝐿10 12

𝑁11: 𝐶𝑋𝐿10 11 = 𝐶𝑋𝐿11 12

𝑁12: 𝐶𝑋𝐿10 12 = 𝐶𝑋𝐿12 11

✓ Demanda y suministro de agua para cada municipio de la red

Con base a los datos evidenciados en la tabla del anexo A, de las coberturas para cada

municipio entre los años 2016-2018, se tomó el registro del último año para cada municipio

estudiado y el dato de la población cabecera correspondiente para desarrollar el cálculo de la

demanda y suministro de agua en cada municipio, el cual se realizó con base a la información

brindada por la OMS, donde se establece el mínimo vital de agua por persona en Colombia.

La ecuación 14 descrita a continuación muestra la forma de cálculo realizado para la demanda

de agua que presenta cada municipio, y la ecuación 15 calcula el suministro manifestado por

la cobertura presente para cada zona de estudio.

𝐷𝑚 = 𝐶𝐴𝑝𝑝 ∗ 𝑃𝑏 𝐸𝑐. 14

Page 84: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

84

𝑆𝑚 = 𝐶𝐴𝑝𝑝 ∗ 𝑃𝑏 ∗ 𝐶𝑏 𝐸𝑐. 15

Dónde:

𝐷𝑚 es la demanda de cada municipio.

𝑆𝑚 es el suministro de agua entregado en cada municipio

𝐶𝐴𝑝𝑝 es el consumo mínimo obligatorio de agua percapita en Colombia.

𝑃𝑏 es la población total de cada municipio estudiado.

𝐶𝑏 es la cobertura registrada.

La Corte Constitucional advirtió que el mínimo de agua vital a los colombianos, según la

Organización Mundial para la Salud, corresponde a 1500 litros al mes (30 días) por persona

(Gutiérrez & Yepes, 2016). En base a esta información se calculó la demanda de agua y el

faltante total para tener una cobertura del 100%, cuya cantidad será suplida en el diseño de

integración de la red por la oferta de lluvia en la zona y la oferta producida en la planta de

desalinización contemplada en el sistema. La Tabla 23 muestra los datos de demanda,

suministro y el faltante de cobertura calculados de la siguiente manera en la ecuación 16.

𝐹𝑚 =𝐷𝑚 ∗ (100 − 𝐶𝑏)

𝐶𝑏 𝐸𝑐. 16

Tabla 23. Registro de demanda por municipio y déficit de cobertura en m3/día

Municipio

𝐂𝐀𝐩𝐩

(m3/mes)

Población

total

Cobertura

(%)

Demanda

(m3/mes)

Suministro

(m3/mes)

Faltante

(m3/mes)

Arjona 1.5 60.282 85 90.423 76.859,6 13.563,5

Mahates 1.5 10.262 98 15.393 15.085,1 307,9

María la Baja 1.5 22.226 90 33.339 30.005,1 3.333,9

San Estanislao 1.5 12.276 78 18.414 14.362,9 4.051,1

San Jacinto 1.5 21.066 50 31.599 15.799,5 15.799,5

San Juan 1.5 27.175 88 40.762,5 35.871 4.891,5

Turbaco 1.5 69.955 85 104.986,5 89.192,6 15.739,9

Fuente: propia

Teniendo los valores de la cantidad de agua mensual que es necesaria agregar como

suministro en los municipios estudiados, el diseño de la red integral de distribución de agua,

Page 85: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

85

contempla suplir este déficit con la distribución de agua desalinizada, cuya oferta mensual

variara dependiendo de la cantidad de agua lluvia recolectada en techo para uso de servicios

domésticos y agrícola. En el análisis estadístico de las precipitaciones en cada municipio, se

obtuvieron los valores medios de las cantidades de precipitaciones en mm/m2 durante cada

mes del año para cada municipio estudiado. Estos datos se encuentran sintetizados en la Tabla

24 descrita a continuación.

La idea del sistema de integración es captar por medio de 10.000 m2 (1 manzana de viviendas,

100 m de largo por 100 m de ancho) la cantidad media de lluvia presente en un mes, es decir

que si en algún municipio hay en promedio 10 mm/m2 de lluvia, en total serian 10 L/m2

precipitados que multiplicados por 10.000 m2 alistados como techos de recolección, daría en

total 100.000 Litros o 100 m3 de agua recolectada que serían dispuestos para disminuir el

faltante de suministro calculado y evidenciado en la Tabla 23. Luego las cantidades de agua

que aún no satisfacen el déficit establecido, serán ofertadas y distribuidas desde la planta de

desalinización.

Tabla 24. Promedio mensual de lluvia en cada municipio seleccionado para la red de integración

Meses

Municipios

Arjona Mahates María la

Baja

San

Estanislao

San

Jacinto

San Juan Turbaco

Enero 11,8 11,8 11,2 1,6 48,2 16,4 0,2

Febrero 17,8 0 9,2 20,4 57,6 26,3 0,6

Marzo 89,8 42,6 22,6 17,2 85,2 88,3 27,4

Abril 162,4 91,2 81,3 97,6 244,8 125,6 84,6

Mayo 197,4 137 226,3 176,6 196,2 166,9 114,6

Junio 139 106,6 88,4 128,0 110 105,2 60,8

Julio 176,8 119,8 134,6 130,4 156,2 152,6 81,9

Agosto 263,4 197 226,3 184,0 268,4 176 128,8

Septiembre 299,6 153 202,9 175,2 251,2 116,5 215,6

Octubre 233,4 171,6 221,8 206,4 213,4 159,5 160,9

Noviembre 185,8 88 126,4 140,8 211,4 127,2 158,8

Diciembre 26,8 35,4 47,7 24,4 63 49,0 9,7

Fuente: propia

Page 86: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

86

Con los datos de las precipitaciones medias mes a mes para cada municipio, se puede calcular

con la ecuación 16, cuánta agua se necesita enviar desde la planta de desalinización

mensualmente hasta cada municipio, tal cual como se explicó en el anterior párrafo de la

presente investigación. Los cálculos finales de las cantidades de agua recolectadas mes a mes

en cada municipio son evidenciados en la Tabla 25 donde se muestra directamente la cantidad

de agua que se debe bombear desde la planta de desalinización hasta los municipios

seleccionados en la red.

𝐴𝑑𝑆 = 𝐹𝑚 − (𝑃𝑚

1000∗ 10.000) 𝐸𝑐. 16

Siendo:

𝐴𝑑𝑆 La cantidad de agua desalinizada y 𝑃𝑚 el promedio de lluvia mensual multiplicado por

los 10.000 m2 de techo establecidos como área de recolección en cada municipio.

Tabla 25. Cantidad de flujo requerido mensualmente desde la planta de desalinización en m3

Meses

Municipios

Arjona Mahates María la

Baja

San

Estanislao

San

Jacinto

San Juan Turbaco

Enero 13.445,5 189,9 3.221,9 4.035,1 15.317,5 4.727,3 15.738,1

Febrero 13.385,5 307,9 3.242,1 3.847,1 15.223,5 4.628,1 15.733,9

Marzo 12.665, 0 3.107,5 3.879,1 14.947,5 4.008,3 15.465,9

Abril 11.939,5 0 2.520,7 3.075,3 13.351,5 3.635,9 14.893,9

Mayo 11.593,5 0 1.070,5 2.285,1 13.837,5 3.221,7 14.593,7

Junio 12.173,5 0 1.987,9 2.770,9 14.699,5 3.839,5 15.131,5

Julio 11.795,5 0 1.067,9 2.747,1 14.237,7 3.365,1 14.920,1

Agosto 10.929,5 0 1.070,9 2.210,9 13.115,5 3.131,5 14.451,9

Septiembre 10.567,5 0 1.304,9 2.299,1 13.287,5 3.726,1 13.583,7

Octubre 11.229,5 0 1.116,1 1.987,1 13.665,5 3.296,5 14.130,5

Noviembre 11.705,5 0 2.070,3 2.643.1 13.685,5 3.619,1 14.151,7

Diciembre 13.295,1 0 2.856,7 3.807,1 15.169,5 4.401,3 15.642,5

Fuente: propia

Registradas las cantidades de agua mensuales que deben suministrarse para suplir el déficit

de cobertura en los municipios estudiados teniendo en cuenta también la disponibilidad de

Page 87: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

87

lluvias, se estimaron las restricciones para cada uno de los Arcos o segmentos de transporte

de agua referentes a las capacidades máximas que pueden ser conducidas hasta los nodos

principales de distribución del suministro para cada municipio de la red.

Para el cálculo de la capacidad de cada arco, se tuvieron en cuenta las longitudes en línea

recta entre los nodos establecidos (Distancia entre municipios), y los diámetros estándar

promedio de tubería comercial utilizada en Bolívar para el transporte de agua a zonas rurales,

para calcular el volumen máximo contenido en la tubería. Si el volumen contenido en la

tubería es inferior a la demanda presentada por cada municipio, el faltante de dicha demanda

se contempla ser enviado por medio de carro tanques a las zonas seleccionadas en la red de

integración.

✓ Restricciones de los arcos:

Anteriormente se informó que K es la capacidad del tramo, que corresponderá a la capacidad

diaria máxima de flujo permitido en dicha tubería. Esta capacidad dependerá del diámetro de

la tubería estimado y de la longitud de ella.

✓ Arco 1: Corresponde al tramo entre Nodo 1 y Nodo 2, es decir de la planta de desalinización

ubicada en el municipio de Arjona hasta el área urbana de Turbaco, cuya distancia se estima

en 13 km de distancia máxima. Se calcula entonces con la ecuación 17 el volumen de carga

diaria.

𝑉𝑐 = 𝐾 = 𝜋 ∗ 𝑟2 ∗ 𝐿 𝐸𝑐. 17

Siendo 𝑟 =𝐷

2

Siendo el diámetro estándar 9 pulgadas o radio 114.3 mm, entonces la capacidad será:

𝐾 = 𝜋 ∗ 0,1143𝑚2 ∗ 13000𝑚

𝐾 = 533,6 𝑚3

En este caso si la demanda mensual más alta de Turbaco es 15.738,1 m3 o 524,6 m3 diarios,

la tubería contemplada cuenta con la capacidad para el transporte

Page 88: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

88

Entonces la restricción del arco 1 y demás serian: 𝑋𝐷𝑖𝑎𝑟𝑖𝑜 ≤ 𝐾𝐷𝑖𝑎𝑟𝑖𝑜

El flujo máximo que pasaría por el Arco 1 sería el 50% de la demanda diaria y mensual de

Turbaco, equivalente a 262,3 m3. La restricción en este arco seria:

262,3 𝑚3 ≤ 533,6 𝑚3

✓ Arco 2: Corresponde al tramo desde la planta de desalinización hasta el sistema de conexión

de agua entre Turbaco y Arjona. Se establece en el presente proyecto que se reimpulse desde

aquí máximo el 50% del flujo demandado, para Turbaco y Arjona.

Es decir que el 50 % de la demanda máxima de Arjona diaria que corresponde a 224,1 m3

más el 50% de la demanda máxima de Turbaco diaria que corresponde a 262,3 m3 que

totalizan 486,4 m3 de agua diaria no sobre pasen la capacidad de la tubería de longitud de 6

km y radio 0,1143 m. Además de esto fluiría por aquí la demanda diaria de agua para los

municipios de San Estanislao de Kotska y Mahates que máximo demandarían 145 m3.

Es decir que la restricción en este arco seria:

631,4 𝑚3 ≤ 246,3 𝑚3

Como la capacidad del arco es excedida por la demanda de agua, la cantidad que excede, es

decir 385 m3 aproximadamente se deben enviar en carro tanques.

✓ Arco 3: Corresponde al tramo desde la planta de desalinización hasta Arjona. La distancia

en línea recta no debe exceder los 3Km. Es decir que para una tubería de radio 0,1143m, la

capacidad máxima es 123 m3. Al igual que el Arco 1, en este arco solo fluiría el 50% de la

demanda de la población, es decir: 224,1 m3.

Entonces la restricción del Arco 3 es:

224.1 𝑚3 ≤ 123,1 𝑚3

Como la capacidad del arco es excedida por la demanda de agua, la cantidad que excede, es

decir 101 m3 aproximadamente se deben enviar en carro tanques.

✓ Arco 4: representa el tramo entre la estación de conexión entre Turbaco y Arjona hasta

Turbaco. La distancia máxima estimada en línea recta seria 6 km, además, el flujo máximo

Page 89: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

89

que pasaría por este Arco seria el 50% de la demanda diaria de Turbaco, equivalente a

262,3 m3. La restricción para un conducto de diámetro de 9 pulgadas seria

262,3 𝑚3 ≤ 246,3 𝑚3

Como la capacidad del arco es excedida por la demanda de agua, la cantidad que excede, es

decir 16 m3 aproximadamente se deben enviar en carro tanques.

✓ Arco 5: Tendría las mismas características de la restricción 3. Es decir que en este arco solo

fluiría el 50% de la demanda de la población de Arjona, es decir: 224.1 m3. La distancia no

excede los 3 km ni un diámetro de 450 mm:

La restricción seria:

224,1 𝑚3 ≤ 123,1 𝑚3

Como la capacidad del arco es excedida por la demanda de agua, la cantidad que excede, es

decir 101 m3 aproximadamente se deben enviar en carro tanques.

✓ Arco 6: desde la conexión intermunicipal entre Turbaco y Arjona, se impulsarán durante

los meses de Enero y Febrero máximo 145 m3 de agua diarios hasta el punto de

distribución de agua entre San Estanislao y Mahates, ubicado según lo establecido en el

diseño a 7 km de distancia, implementando para la tubería un diámetro de 228,6 mm.

Teniendo en cuenta esto la capacidad de ese arco seria de 287,3 m3

Es decir:

145 𝑚3 ≤ 287,3 𝑚3

En este caso si la tubería contemplada cuenta con la capacidad para el transporte de agua

diario.

✓ Arco 7: representa la distancia de 3 km desde la central de distribución entre San Estanislao

y Mahates, hasta el municipio de San Estanislao. Debido a que la demanda no es mucha pero

Page 90: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

90

la distancia es corta, la capacidad del tramo es ligeramente inferior. La cantidad de flujo

máximo diario por la tubería seria de 134,5 m3.

Siendo entonces la restricción así:

134,5 𝑚3 ≤ 123,1 𝑚3

Como la capacidad del arco es excedida por la demanda de agua, la cantidad que excede, es

decir 11 m3 aproximadamente se deben enviar en carro tanques.

✓ Arco 8: corresponde al tramo de tuberías iniciado en el centro de distribución entre San

Estanislao y Mahates hasta este último municipio. Cuenta con una distancia en línea recta de

20 km aproximadamente. Estableciendo un diámetro de tubería de 228,6 mm el conducto

tendrá una capacidad de 820,9 m3, sobre excediendo totalmente las cantidades demandantes

por el municipio, quien pudiera recibir bombeo de la planta de desalinización solo los dos

primeros meses del año, por lo que se contempla su envío únicamente por carro tanques.

La restricción en el modelo será:

10,3 𝑚3 ≤ 820,9 𝑚3

✓ Arco 9: corresponde a un tramo de conexión de suministro de agua entre el municipio de San

Estanislao y Mahates con una distancia de 19 km. Para una tubería con diámetro de 228,6

mm, la capacidad seria de 779,8 m3. El flujo máximo seria el estimado como demanda total

diaria en el municipio proveniente de la planta de desalinización.

Es decir:

10,3 𝑚3 ≤ 779,8 𝑚3

Al igual que en la restricción anterior se contempla su envío únicamente por carro tanques.

✓ Arco 10: registra la distancia en línea recta aproximada de 22 km entre la locación de la

planta de desalinización y el municipio de María La Baja. La demanda diaria estimada Para

María La Baja es de 108,1 m3 diarios de agua desalinizada, por lo que estableciendo una

tubería de 228,6 mm de diámetro se tendrá una capacidad de 902,9 m3.

La restricción seria:

108,1 𝑚3 ≤ 902,9 𝑚3

Page 91: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

91

La capacidad sobre excede la demanda del municipio. Se contempla su envío únicamente

por carro tanques. Dista de la planta de desalinización a unos 60 km de distancia

aproximados.

✓ Arco 11: representa el tramo del conducto dirigido desde la planta de desalinización hasta el

sistema de conexión de agua intermunicipal establecido por el diseño, que conduce el flujo

dirigido a los municipios de San Juan y San Jacinto. La distancia del tramo se estima en

máximo 30 km en línea recta, utilizando un diámetro de conducto de 228,6 mm, para el

manejo de la demanda diaria de San Juan estimada en 157,6 m3, y la demanda de San Jacinto,

estimada en 507,5 m3 , la restricción en este arco seria:

665 𝑚3 ≤ 1.231,3 𝑚3

En este caso si la tubería contemplada cuenta con la capacidad para el transporte.

✓ Arco 12: simula el recorrido del transporte de agua proveniente del sistema de interconexión

de agua para María La Baja, San Juan y San Jacinto, hasta el municipio de María La baja. Su

principal función es conectar con el municipio las recargas provenientes del acuífero o arroyo

Matuya. La distancia no excede los 3 km al área urbanizada del municipio y su tubería

establecida en el presente modelo contempla un diámetro de 9 pulgadas. El flujo máximo a

pasar por este arco se estima en el 25 % de la demanda del municipio.

La restricción seria:

27 𝑚3 ≤ 123,1 𝑚3

En este caso si la tubería contemplada cuenta con la capacidad para el transporte.

✓ Arco 13: este tramo conduce la misma cantidad de agua proveniente desde la planta de

desalinización, reimpulsada en el sistema de interconexión de aguas estipulado en el modelo,

hasta el acueducto regional de los municipios de San Juan y San Jacinto. Tiene una distancia

estimada en línea recta de 28 km. Se establece un diámetro de Tubería de 228,6 mm para

suplir la demanda de agua de los municipios. El flujo máximo transitado seria 665 m3, y la

capacidad del tramo es de 1.149,2 m3.

Entonces la restricción de este tramo seria:

Page 92: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

92

665𝑚3 ≤ 1.149,2 𝑚3

En este caso la tubería contemplada cuenta con la capacidad para el transporte.

✓ Arco 14: representa la distancia que hay desde el acueducto regional a la urbe de San Juan,

establecido en 4 km. Para una demanda a San juan de 157,6 m3, para esta distancia una

tubería de 9 pulgadas de diámetro será ideal, alcanzando una capacidad de 164,2 m3.

Entonces la restricción seria:

157,6 𝑚3 ≤ 164,2 𝑚3

En este caso si la tubería contemplada cuenta con la capacidad para el transporte.

✓ Arco 15: establece las distancias entre el acueducto regional San Juan- San Jacinto y San

Jacinto, quien dista a una distancia máxima estimada a su urbe de 18 km. Para un flujo

máximo de 507,5 m3 de agua, es necesario designar una tubería de 228,6 mm de diámetro,

determinando una capacidad de 738,8 m3.

La restricción en el modelo sería:

507, 5 𝑚3 ≤ 738,8 𝑚3

En este caso si la tubería contemplada cuenta con la capacidad para el transporte.

✓ Arco 16: representa la distancia entre San Jacinto y San Juan, aproximadamente de 14 km.

En este arco diseñado para compartimiento de flujos en caso de emergencia, se estima un

15% de la demanda de cada municipio, ósea el 15 % de la oferta saliente del acueducto

regional, como flujo máximo, es decir 99,8 m3. Para efectos prácticos de optimización, se

establece en el modelo una tubería de 228,6 mm de diámetro, consiguiendo una capacidad

de 574,6 m3.

La restricción sería entonces:

99,8 𝑚3 ≤ 574,6 𝑚3

Page 93: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

93

La capacidad excede la demanda del municipio. Se contempla su envío únicamente por

carro tanques a unos 14 km de distancia aproximados.

• Costos asociados a transporte de agua en carro tanques.

Con base al cálculo de la capacidad máxima de flujo transportado por tramos de tuberías en

los arcos estipulados en el diseño de red del modelo matemático, se determinó anteriormente

la cantidad de agua que debe ser transportada en carro tanques diariamente a los diferentes

municipios sometidos a estudio, los cuales se dividen en corregimientos y veredas. La Tabla

26 a continuación tabula la cantidad de suministro de agua faltante diario de cada municipio

por falta de capacidad de tuberías, y la estimación de los costos asociados a la cantidad de

carro tanques con capacidad máxima de 15 m3 y la distancia de transporte ida y vuelta.

Tabla 26. Demanda de carros tanques y costo de transporte de agua en municipios de Bolivar para la red de

integración

Municipio Faltante

(m3/día)

Distancia de

recorrido

(Km)

Combustible

mínimo

(gal/carro

tanque)

Costo de

transporte

($/km)

# Carro

tanques

Costo total

de

transporte

diario ($)

Arjona 202 6 1 355,8 13 27752,4

Mahates 0 0 0 0 0 0

María la Baja 108,07 120 4,8 355,8 7 298872,0

San

Estanislao

11 64 2,56 355,8 1 22771,2

San Jacinto 0 0 0 0 0 0

San Juan 0 0 0 0 0 0

Turbaco 271,26 26 1,04 355,8 18 166514,4

Total 592,33 216 9.4 39 515910,0

Fuente: Propia, elaborada para esta investigación.

5.9.2 Red de integración

El sistema macroscópico diseñado que se evidencia en la Figura 21, resalta como inicio de la

red una nueva planta de desalinización implementada para satisfacer las demandas de

los usuarios domésticos y agrícolas. Los requisitos de energía para estas plantas de

Page 94: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

94

desalinización de agua de mar se pueden cumplir con combustibles fósiles (es decir, gas

natural, petróleo y carbón), biocombustibles (es decir, biomasa , biogás , biodiesel, y

bioetanol) y energía solar (Del Carmen Munguía, González & Ponce., 2019). El sistema

contempla el municipio de Arjona como el centro de conexión con otros municipios donde

se presentan los déficit de calidad de agua y saneamiento básico, donde además de la planta

de desalinización, en cada zona residencial de los municipios se contempla el uso de sistemas

de captación de aguas en techo, que contribuyen a las demandas de agua de diferentes

usuarios que pueden ser satisfechas dependiendo de las precipitaciones de la zona y que

también son apoyadas por el agua disponible en los cuerpos hídricos del departamento, como

lo son las cuencas y arroyos. Los tanques de almacenamiento de agua existentes y nuevos

también se consideran en la red de distribución. La Figura 19 muestra la estructura diseñada

para la presente investigación, donde las siglas “S.C.A.I” se refiere al sistema de conexión

de aguas intermunicipales existentes en el departamento, que hacen las funciones de puntos

de bombeos o sub estaciones de impulso del fluido, “A.R” indica el acueducto regional entre

los municipios nombrados y “R.N” representa las recargas naturales que contempla el sistema

integrado de redes de agua. Como se evidencia en la figura se establece así por medias líneas

solidas la conexión entre los municipios donde finalmente se encuentra para cada uno de

ellos la zona residencial (1) donde se implementan los sistemas de captación de aguas

pluviales en techo (SCAPT) y zonas agrícolas (2).

Page 95: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

95

Figura 20. Macro sistema de integración - distribución de aguas desalinizadas, pluviales y potabilizadas en

Bolívar

Fuente: propia, elaborada para esta investigación.

La red presentada anteriormente fue diseñada con el propósito de establecer una metodología

de integración de aguas desalinizadas de mar y pluviales a los sistemas actuales de

distribución de aguas en el departamento de Bolívar, como componente principal de un plan

estratégico de mejora de mejora de suministro y continuidad del servicio en los municipios

estudiados e incluidos en la red, estableciendo así una alternativa viable y coherente que

permitiría disminuir los índices de déficits de cobertura del servicio y riesgos de calidad del

agua para consumo humano.

Page 96: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

96

CONCLUSIONES

La investigación realizada manifestó una posible solución a la problemática de fondo

asociada a la falta de suministro de agua potable en la mayoría de los municipios de

departamento de Bolívar. En el estudio se evidencio la insuficiencia en los servicios de

distribución, calidad y saneamiento básico, donde el 74% de los municipios presentan un

nivel NO satisfactorio en la continuidad del servicio, además la cobertura de agua potable en

las cabeceras municipales está por encima del 90% bastante alta, sin embargo, en las zonas

rurales esta cobertura a duras penas supera el 40%.

Se evidenció mediante datos suministrados por entidades Gubernamentales, que la mayoría

de los municipios presentan alto índice de riesgo en la calidad del agua, donde se destaca la

inviabilidad del líquido para consumo humano en municipios como San Juan de

Nepomuceno y Turbaco por ser zonas escogidas para ser beneficiaria de la red de integración

de aguas planteada en este trabajo.

Se realizó un análisis estadístico referente a los datos pluviométricos tomado del IDEAM y

se observó que el promedio de lluvia anual entre los municipios seleccionados es de 1400

mm/año según las cifras encontradas en el registro de IDEAM, equivalente a 1400 L/año por

m2. En el análisis se observa que municipios como Arjona, San Jacinto, San Jacinto del Cauca

tienen alta presencia de agua lluvia, siendo los dos primeros Beneficiarios de la red de

Integración.

La tecnología seleccionada para captar agua de lluvia como fuente de abastecimiento fue los

sistemas de captación de agua pluvial en techos (SCAPT); por la calidad del agua captada,

por su viabilidad económica, fácil instalación y mantenimiento, y además no contamina el

ambiente.

La posibilidad de implementar la integración de agua potables, agua lluvia y agua de mar

desalinizada para consumo humano, contempló la selección de una tecnología eficaz para

Page 97: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

97

este proyecto y con la ponderación propia realizada se comprobó lo expuesto por Mentís y

otros en 2016, donde la tecnología de Osmosis inversa es la que representa mejor opción para

potabilizar agua de mar, por su alto rendimiento en el proceso, altos volumen de agua bajo

una relación con costos energéticos y económicamente viables.

La alternativa propuesta en el presente proyecto de investigación donde se diseñó un

macrosistema de integración y distribución de agua potabilizadas en acueductos regionales y

aguas desalinizadas en una planta desalinizadora establecida como inicio de red, cuya

ubicación se plantea en Arjona por su cercanía al mar y un buen promedio de agua de

precipitación de agua lluvia, el sistema propuesto cubre 7 municipios del norte de bolívar (

Arjona, Mahates, María la Baja, San Estanislao de Kostska, San Jacinto, San Juan

Nepomuceno y Turbaco) y atreves de un modelo de optimización matemática brinda

información y atreves de sus restricciones de cómo debe ser la distribución del agua en la red

planteada.

Finalmente, el desarrollo de la investigación tuvo dentro de su misión fortalecer el grupo de

investigación en diseño de proceso y aprovechamiento de biomasa en su línea de integración

y análisis de proceso, proponiendo una alternativa de solución a los problemas de suministro

de agua para uso cotidiano en las zonas críticas del departamento contribuyendo así a la

temática de optimización de proceso, expandiendo la literatura existente y la ciencia en

general

Page 98: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

98

7. RECOMENDACIONES

• Actualizar la base de dato del IDEAM referente a la precipitación en los municipios

del departamento de Bolívar y evaluar anualmente el modelo, ya que algunos

municipios no aparecen por falta o daños de estaciones pluviométricas en el momento

de la toma de dato de la investigación.

• Buscar la manera de introducir al modelo, captación de agua de los acuíferos

superficiales y subterráneos, para tener todos los actores y así proponer a los

gobiernos locales o entidades sin ánimo de lucro.

• Evaluar el modelo en otras zonas del departamento donde exista el bajo suministro

de agua potable y con deficiencia en la calidad de esta, independientemente de la

distancia al mar y contra arrestar con el alto índice de pluviosidad de esta zona.

Page 99: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

99

8. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

1. Abdulla, F.A. Y AL-ShareeF, A. (2009). Roof rainwater harvesting systems for

household water supply in Jordan. Desalination 243, 1-3, 195-207.

2. Albertí Martí, A. (2015). Estudio de la viabilidad técnica y económica de la

desalinización de agua de mar mediante unidades autónomas de ósmosis inversa.

3. Alnouri, S.Y., Linke, P., EL-Halwagi, M. 2015. A synthesis approach for industrial city

water reuse networks considering central and distributed treatment systems. J. Clean.

Prod., 231–250.

4. Arzabal, M., Que porcentaje del planeta tierra es aguaɁ

https://www.vix.com/es/btg/curiosidades/7616

5. Atilhan, S., Mahfouz, A., Batchelor, B., Linke, P., Abdel, A., Nápoles, F., Jiménez, A.,

EL-Halwagi, M., 2012. A systems-integration approach to the optimization of

macroscopic water desalination and distribution networks: a general framework applied

to Qatar’s water resources. Clean Technol. Environ. Policy 14 (2), 161–171.

6. Ayala, A.N., Alternativa para el aprovechamiento de aguas pluviales para uso no potable

en viviendas multifamiliares en la ciudad de Quillabamba. 2016, Tesis de grado,

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL, Cusco – Perú.

7. Bartolín, H. (2013), Confección de modelos de redes de distribución de agua desde un

sig y desarrollo de herramientas de apoyo a la toma de decisiones, Universidad

Politécnica de Valencia, Valencia – España.

8. Bartram J, Corrales L, Davison A, Deere D, Drury D, Gordon B, Howard G, Rinehold A,

Stevens M. Manual para el desarrollo de planes de seguridad del agua: metodología

pormenorizada de gestión de riesgos para proveedores de agua de consumo. Organización

Mundial de la Salud. Ginebra, 2009.

9. Boix M, Montastruc L, Pibouleau L, Azzaro C, Domenech S. Industrial water

management by multiobjective optimization: from individual to collective solution

through eco-industrial parks. J Clean Prod. 2012; 22:85–97.

Page 100: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

100

10. Burgara, O., Ponce, J. M., Serna, M., EL- Halwagi, M. Optimal design of distributed

treatment systems for the effluents discharged to the rivers. Clean Technol Environ

Policy. 2012; 14:925–942.

11. Burgara, O., Ponce, J.M, Serna, M., EL- Halwagi, M.M. Incorporation of the seasonal

variations in the optimal treatment of industrial effluents discharged to watersheds. Ind

Eng Chem Res. 2013; 52:5145–5160.

12. Campisano, A., & Modica, C. (2014). Selecting time scale resolution to evaluate water

saving and retention potential of rainwater harvesting tanks. Procedia Engineering, 70,

218–227.

13. Cárdenas, CL. M., (2014) Diseño de una planta de tratamiento de agua potable: caso de

estudio municipio de Santander, Universidad Industrial de Santander (UIS),

Bucaramanga.

14. Carrasco, W., (2016). Estado del arte del agua y saneamiento rural en Colombia. Revista

de Ingeniería, nº 44, 46-53.

15. Cedeño, J. Y. R. (2017). Educación ambiental y desarrollo humano en el corregimiento

de gambote.

16. CENTRO PANAMERICANO DE INGENIERÍA SANITARIA Y CIENCIAS DEL

AMBIENTE. Guía de diseño para captación del agua de lluvia. Lima, 2004.

17. Chiang, V. C., Kao, M. H. & Liu, J. C. (2013). Assessment of rainwater harvesting

systems at a university in Taipei. Water Science and Technology: A Journal of the

International Association on Water Pollution Research, 67(3), 564–71.

18. Contreras Fernández, M. (2012). Obtención de agua potable a partir de agua de mar por

congelación-fusión (Master's thesis, Universitat Politècnica de Catalunya).

19. Correa, G., (2013), importancia de incluir las aguas lluvias como abastecimiento de redes

hidrosanitarias, en las normas y documentos de estudio y diseño del país. Colegio Mayor

de Antioquia, Medellín.

20. Correa, J. E. E., de la Sala, C. A. S., Urgilés, F. L. E., & Barreto, F. G. G. (2017). Sistema

de captación de agua de lluvia para uso doméstico en la Isla Jambelí, cantón Santa

Rosa. Cumbres, 3(1), 151-159.

Page 101: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

101

21. Del Carmen Munguía, González & Ponce (2019). Evaluation of carbon and water policies

in the optimization of water distribution networks involving power-desalination

plants. Applied energy, 236, 927-936.

22. DEPARTAMENTO NACIONAL DE PLANEACION, Plan Nacional de Desarrollo,

2014 -2018, tomo 1, Bogotá, D, C, DNP 2016.

23. Dévora, G. E., González-Enríquez, R., & Ruiz-Cruz, S. (2013). Evaluación de procesos

de desalinización y su desarrollo en México. Tecnología y ciencias del agua, 4(3), 27-46.

24. Edospina S.A., (2012). Tecnología del agua, Manuel de tratamiento de agua potable e

industrial. Bogotá, Colombia.

25. EL-Halwagi, M.; GabrieL, F.; HarrelL, D. Rigorous graphical targeting for resource

conservation via material recycle/reuse networks. Ind. Eng. Chem. Res. 2003, 42,

4319−4328.

26. ESPINAL, C.M., OCAMPO, D. y ROJAS, J. D., Construcción de un prototipo para el

sistema de reciclaje de aguas grises en el hogar, Trabajo de grado, UNIVERSIDAD

TECNOLOGICA DE PERERIRA, 2014 Pereira

27. Esrafilian, M., & Ahmadi, R. (2019). Energy, environmental and economic assessment

of a polygeneration system of local desalination and CCHP. Desalination, 454, 20-37.

28. FAO.,(2013). Captación y almacenamiento de agua de lluvia Opciones técnicas para la

agricultura familiar en América Latina y el Caribe. OFICINA REGIONAL DE LA

FAO PARA AMÉRICA LATINA Y EL CARIBE. 5, Santiago, Chile.

29. Garcia, J. C. (2016). Proceso de desalación de agua de mar mediante un sistema de

osmosis inversa de muy alta conversión en tres etapas con recirculación de permeado y

doble sistema de recuperación de energía (Doctoral dissertation, Universidad del País

Vasco-Euskal Herriko Unibertsitatea).

30. Garibay, J., Rico, V. y Ponce, J.M., (2017) Mixed Integer Nonlinear Programming Model

for Sustainable Water Management in Macroscopic Systems: Integrating Optimal

Resource Management to the Synthesis of Distributed Treatment Systems, ACS

Sustainable Chem. EnG, 5, 2129−2145. DOI: 10.1021/acssuschemeng.6b02128

Page 102: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

102

31. Gonzalez, R., Napoles, F., Ponce, J. M., y EL-Halwagi. M., (2015), Involving integrated

seawater desalination-power plants in the optimal design of water distribution networks.

Resources, Conservation and Recycling 104, 181 – 193.

32. Gouws, J, Majozi, T., Foo, Y, Chen C.L., Lee, J. Y., Water minimization techniques for

batch processes. Ind. Eng. Chem. Res. 2010;49: 8877–8893.

33. Gutiérrez, E. R., & Yepes, C. A. Z. (2016). El mínimo vital de agua potable en la

jurisprudencia de la Corte Constitucional colombiana. Opinión Jurídica, 15(29), 123-

140.

34. Hortua, A. C., EL-HalwagI, M., Integrated approach for simultaneous mass and property

integration for resource conservation. ACS Sustainable Chem. Eng. 2013, 1 (1), 29−38.

35. Ibric N, Ahmetovic´ E, Kravanja Z. (2010). Synthesis of water, wastewater treatment,

and heat-exchanger networks. Comput-Aided Process Eng. 2014; 33:1843–1848.

36. Isiordia, G. E. D., Enríquez, R. G., & Fernández, N. E. P. (2012). Técnicas para

desalinizar agua de mar y su desarrollo en México. Ra Ximhai, 8(2.), 57-68.

37. Jezowski, J. Review of water network design methods with literature annotations. Ind

Eng Chem Res. 2010; 49: 4475–4516.

38. Lira, L.F., Ponce, J.M, Serna, M., EL-Halwagi, M.M. An MINLP model for the optimal

location of a new industrial plant with simultaneous consideration of economic and

environmental criteria. Ind Eng Chem Res. 2010; 50: 953–964.

39. López, D., Lira, L.F., Rubio, E., Ponce, J. M. y EL-Halaga. M., (2015). Synthesis of Eco-

Industrial Parks Interacting with a Surrounding. ACS Sustainable Chem. Eng, 3, 1564 -

1578. DOI: 10.1021/acssuschemeng.5b00276

40. Lovelady, E. M.; EL-Halwagi, M. M.; Chew, I.; Ng, D; Foo, D. y Tan, R. property-

integration approach to the design and integration of eco-industrial parks. In Design for

Energy and the Environment: Proceedings of the 7th International Conference on the

Foundations of Computer-Aided Process Design (FOCAPD); El-Halwagi, M. M.,

Linninger, A. A., Eds.; CRC Press/Taylor & Francis: Boca Raton, FL, 2009; pp 559−568.

41. Luo, S., Pang, Y., & Luo, T. (2018). A Continuous Directional Solvent Extraction

Desalination Process Realized with the Aid of Electro Coalescence. J. Chem. Eng.

Process Technol, 9, 392.

Page 103: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

103

42. Martinez, J., Burgara, O., Ponce, J. M., Napoles, F., Serna, M, EL-Halwagi, M. (2013).

On the environmental, economic and safety optimization of distributed treatment systems

for industrial effluents discharged to watersheds. J Loss Prev Process Ind. 26:908–923.

43. Melguizo, S. Fundamentos de Hidráulica e Instalaciones de Abasto en las Edificaciones.

Segunda parte. Centro de publicaciones Universidad Nacional., Medellín, 1980, p135.

44. Mentis, D., Karalis, G., Zervos, A., Howells, M., Taliotis, C., Bazilian, M., & Rogner, H.

(2016). Desalination using renewable energy sources on the arid islands of South Aegean

Sea. Energy, 94, 262-272.

45. Meza, J., Hernández, J. F., Rubio, E., Ortiz, J. R., Hernadez, J. M., Ponce, J. M., Serna,

M. Redes de integración agua en la agricultura considerando el reúso de contaminantes.

(2014). Academia Mexicana de Investigación y docencia en Ingeniería química. México.

46. MINISTERIO DE DESARROLLO ECONOMICO, RAS 2000 "Titulo B" 2000, Bogotá.

47. Napoles, F., Rojas, M. G., Ponce, J.M., Serna, M., EL-Halwagi M.M. (2015) Optimal

design of macroscopic water networks under parametric uncertainty. J Clean Prod.;

88:172–184.

48. Napoles, F., Serna, M., EL-Halwagi, M.M., Ponce, J.M., Sustainable (2013) Water

management for macroscopic systems. J Clean Prod. 2013; 47:102–117.

49. Palacio, N. Propuesta de un sistema de aprovechamiento de agua lluvia, como alternativa

para el ahorro de agua potable en la Institución Educativa María Auxiliadora de Caldas,

Antioquia. Trabajo de Monografía para optar al título de Especialista en Manejo y

Gestión del Agua. Universidad de Antioquia. Medellín. 2010.

50. Pereyra, G., Pandolfi, D. R., & Villagra, N. A. (2017). Diseño y optimización de redes

de distribución de agua utilizando algoritmos genéticos. Informe Científico Técnico

UNPA, 9(1), 37-63.

51. Pflieger, G. Historia de la universalización del acceso al agua y alcantarillado en Santiago

de Chile (1970-1995). Revista Eure, Vol. XXXIV, Nº 103, pp. 131-152, diciembre 2008.

52. Quintero Dallos, V. (2009). Evaluacion De Potencial De Produccion De Etanol

Combustible A Partir De Biomasa Secundaria Disponible En La Agroindustria

Azucarera Colombiana (Doctoral dissertation, Universidad Industrial de Santander,

Escuela De Ing. Quimica).

Page 104: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

104

53. Quiroga Manrique, C., & Vallejo Bernal, D. (2019). Territories of Water: Agricultural

Infrastructure, Agrarian Reform, and Palm Oil in The Marialabaja Municipality,

Bolívar. Revista Colombiana de Antropología, 55(1), 59-89.

54. Ramilo, L.B., Gomez de soler, S. M. y Coppari, N.M., Tecnologías de proceso para

desalinización de aguas (2013). Unidad de Actividad Reactores y Centrales Nucleares –

CAC – CNEA

55. REGLAMENTO TÉCNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y

SANEAMIENTO BASICO. Sistemas de Potabilización. Ministerio de Desarrollo

Económico. Bogotá. 2000. Titulo B.

56. Reyes, M. C., y Rubio, J.J. Descripción de los sistemas de recolección y

aprovechamiento de aguas lluvia. Monografía, UNIVERSIDAD CATOLICA DE

COLOMBIA – Bogotá 2014.

57. Ricardo, M. P. (2017). Evaluación de la eficiencia de la captación de agua de lluvia en

casas de cultivos. Revista Ingeniería Agrícola, 5(4), 3-9.

58. Rojas, M.G., Napoles, F., Ponce, J. M., Y Serna, M., (2015). Multiobjective Optimization

for Designing and Operating More Sustainable Water Management Systems for a City in

Mexico. AIChE Journal, 61( 8 ), 2428 – 2446, DOI 10.1002/aic

59. Rojas, M. G., Napoles, F., Ponce, J. M., Serna, M., EL-Halwagi M.M. (2014) optimal

design of sustainable water systems for cities involving future projections. Comput Chem

Eng. 2014; 69:1–15.

60. Rubio, E., Ponce, J. M., Serna, M., EL- Halwagi, M. M. Optimal reconfiguration of multi-

plant water networks into an eco-industrial park. Comput Chem. Eng. 2012, 44, 58−83.

61. Santana Romero, J. J., Pinzón Parra, J. A., & Salazar Fuentes, N. Y. (2016). Sistema de

recolección-bombeo y distribución de aguas lluvias (sistema eólico).

62. SIVICAP, Boletín vigilancia del agua 2016, 12 Bogotá

63. Unatsabar, C. (2004). Guía de diseño para captación del agua de lluvia. In Guía de

diseño para captación del agua de lluvia. OPS/CEPIS.

64. Valero, A., Uche, J., Sierra, L., La desalación como alternativa al PHN, 2001,

Universidad de Zaragoza, Zaragoza – España.

Page 105: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

105

65. Wang, Y., Wu, P., Zhao, X., Jin, J. Water-saving crop planning using multiple objective

chaos particle swarm optimization for sustainable agricultural and soil resources

development. Clean (Weinh). 2012; 40:1376–1384

Page 106: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

106

9. ANEXOS

Anexo A. Tabla de datos de cobertura de agua potable de municipios de Bolívar entre

los años 2016-2018

Municipio 2016 2017 2018 Población.

cabecera

2018 ACHÍ 95,01% 95,01% 95,01% 4.368

ALTOS DEL ROSARIO 90,00% 90,00% 90,00% 8.926

ARENAL 100,00% 100,00% 100,00% 5.604

ARJONA 85,00% 85,00% 85,00% 60.282 ARROYOHONDO 100,00% 100,00% 100,00% 7.042

BARRANCO DE LOBA 45,01% 45,01% 59,00% 6.594

CALAMAR 55,00% 55,00% 85,00% 13.788

CANTAGALLO 95,01% 95,01% 100,00% 4.724 CICUCO 90,00% 90,00% 98,00% 7.690

CLEMENCIA 41,00% 41,00% 86,00% 10.950

CÓRDOBA 95,00% 95,00% 95,00% 3.054

EL CARMEN DE BOL. 100,00% 100,00% 100,00% 62.870 EL GUAMO 100,00% 100,00% 100,00% 4.404

EL PEÑÓN 39,99% 39,99% 75,00% 4.240

HATILLO DE LOBA 90,00% 90,00% 90,00% 3.616

MAGANGUÉ 80,00% 80,00% 95,00% 86.406 MAHATES 98,00% 98,00% 98,00% 10.262

MARGARITA 80,03% 80,03% 95,00% 1.794

MARÍA LA BAJA 50,00% 50,00% 90,00% 22.226

MONTECRISTO 50,00% 50,00% 61,00% 12.169 MOMPÓS 50,00% 50,00% 66,00% 26.786

MORALES 80,01% 80,01% 100,00% 6.153

NOROSÍ 35,02% 35,02% 75,00% 2.142

PINILLOS 95,01% 95,01% 95,01% 2.778 REGIDOR 100,00% 100,00% 100,00% 4.833

RÍO VIEJO 100,00% 100,00% 100,00% 10.403

SAN CRISTÓBAL 85,00% 85,00% 98,00% 5.725

SAN ESTANISLAO 42,00% 42,00% 78,00% 12.276 SAN FERNANDO 90,02% 90,02% 90,02% 3.000

SAN JACINTO 15,00% 15,00% 50,00% 21.066

SAN JACINTO DEL C. 50,01% 100,00% 100,00% 4.134

SAN JUAN N. 85,00% 85,00% 88,00% 27.175 SAN MARTÍN DE L. 94,99% 94,99% 94,99% 7.947

SAN PABLO 100,00% 100,00% 100,00% 31.906

SANTA CATALINA 62,01% 62,01% 73,00% 4.896

SANTA ROSA 5,00% 5,00% 85,00% 15.476 SANTA ROSA DEL S. 100,00% 100,00% 100,00% 25.587

SIMITÍ 95,00% 95,00% 95,00% 10.968

SOPLAVIENTO 49,01% 49,01% 88,00% 8.334

TALAIGUA NUEVO 94,99% 94,99% 96,00% 5.488 TIQUISIO 48,00% 48,00% 65,00% 6.629

TURBACO 85,00% 85,00% 85,00% 69.955

TURBANA 30,00% 30,00% 30,00% 14.278 VILLANUEVA 55,00% 55,00% 90,00% 18.970

ZAMBRANO 100,00% 100,00% 100,00% 10.851

TOTAL BOLÍVAR

(PROM.PONDERADO POR

PESO POBLACIONAL Y No. DE USUARIOS)

85% 90,6% 94 % 698.765

Fuente: AGUAS DE BOLIVAR S.A. E.S.P. marzo de 2019

Page 107: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

107

Anexo B. Nomenclatura de Municipios para Figura 2

Fuente: AGUAS DE BOLIVAR S.A. E.S.P. marzo de 2019 – Propia

No Municipio No Municipio

01 ACHÍ 24 PINILLOS

02 ALTOS DEL

ROSARIO

25 REGIDOR

03 ARENAL 26 RÍO VIEJO

04 ARJONA 27 SAN CRISTÓBAL

05 ARROYOHONDO 28 SAN ESTANISLAO

06 BARRANCO DE

LOBA 29 SAN FERNANDO

07 CALAMAR 30 SAN JACINTO

08 CANTAGALLO 31 SAN JACINTO DEL C

09 CARTAGENA 32 SAN JUAN N.

10 CICUCO 33 SAN MARTÍN DE L.

11 CLEMENCIA 34 SAN PABLO

12 CÓRDOBA 35 SANTA CATALINA

13 EL CARMEN DE

BOL.

36 SANTA ROSA

14 EL GUAMO 37 SANTA ROSA DEL S.

15 EL PEÑÓN 38 SIMITÍ

16 HATILLO DE LOBA 39 SOPLAVIENTO

17 MAGANGUÉ 40 TALAIGUA NUEVO

18 MAHATES 41 TIQUISIO

19 MARGARITA 42 TURBACO

20 MARÍA LA BAJA 43 TURBANA

21 MONTECRISTO 44 VILLANUEVA

22 MOMPÓX 45 ZAMBRANO

23 MORALES 46 PINILLOS

Page 108: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

108

Anexo C. Cobertura de alcantarillado en Bolívar

Fuente: AGUAS DE BOLIVAR S.A. E.S.P. marzo de 2019 – Propia

MUNICIPIO POB. URBANA 2018 % COBERTURA

ACHÍ 4.368 0%

ALTOS DEL ROSARIO 8.926 16%

ARENAL 5.604 0%

ARJONA 60.282 30%

ARROYOHONDO 7.042 0%

BARRANCO DE LOBA 6.594 40%

CALAMAR 13.788 0%

CANTAGALLO 4.724 88%

CARTAGENA DE INDIAS 994.690 95%

CICUCO 7.690 0%

CLEMENCIA 3.054 0%

CÓRDOBA 10.950 0%

EL CARMEN DE BOLÍVAR 62.870 10%

EL GUAMO 4.404 0%

EL PEÑÓN 4.240 0%

HATILLO DE LOBA 3.616 30%

MAGANGUÉ 86.406 32%

MAHATES 10.262 0%

MARGARITA 1.794 64%

MARÍA LA BAJA 22.226 0%

MOMPÓS 12.169 48%

MONTECRISTO 26.786 0%

MORALES 6.153 95%

NOROSÍ 2.142 0%

PINILLOS 2.778 63%

REGIDOR 4.833 0%

RÍO VIEJO 10.403 51%

SAN CRISTÓBAL 5.725 0%

SAN ESTANISLAO 12.276 0%

SAN FERNANDO 3.000 80%

SAN JACINTO 21.066 0%

SAN JACINTO C. 4.134 0%

SAN JUAN N. 27.175 0%

SAN MARTÍN DE LOBA 7.947 51%

SAN PABLO 31.906 59%

SANTA CATALINA 4.896 0%

SANTA ROSA 15.476 0%

SANTA ROSA DEL SUR 25.587 84%

SIMITÍ 10.968 0%

SOPLAVIENTO 8.334 0%

TALAIGUA NUEVO 5.488 13%

TIQUISIO 6.629 0%

TURBACO 69.955 0%

TURBANA 14.278 39%

VILLANUEVA 18.970 0%

ZAMBRANO 10.851 0%

TOTAL BOLÍVAR 1.693.455 25%

Page 109: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

109

Anexo D. Valores de IRCA en el departamento de Bolívar

Municipio IRCA Nivel de riesgo

Achí 75 Alto

Altos del rosario 14 Bajo

Arenal 75 alto

Arjona 12 Bajo

Arroyo hondo 22.5 Medio

Barranco de loba 85.3 Inviable

Calamar 25 Medio

Cantagallo 20 Medio

Cartagena de indias 0 sin riesgo

Cicuco 43.8 Alto

Clemencia 45.6 Alto

Córdoba 92.4 Inviable

El Carmen de bolívar 10 Bajo

El guamo 75 alto

El peñón 75 Alto

Hatillo de loba 92.4 inviable

Magangué 0 Sin riesgo

Mahates 44.9 alto

Margarita 92.4 inviable

María la baja 75 Alto

Mompox 75 Alto

Montecristo 68.8 Alto

Morales 75 Alto

Norosí 29.3 medio

Pinillos 75 Alto

Regidor 0 Sin riesgo

Río viejo 75 alto

San Cristóbal 92.4 inviable

San Estanislao 75 Alto

San Fernando 66.7 Alto

San Jacinto 0 Sin riesgo

San Jacinto del Cauca. 92.4 Inviable

San Juan n. 85.4 Inviable

San Martín de loba 62.3 Alto

San pablo 34.4 Medio

Page 110: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

110

Fuente: Modificado del Boletín calidad del agua Minambiente 2017

Anexo E. Análisis estadístico de precipitación de agua lluvia en el departamento de

Bolívar.

• Achí se ubica en el margen izquierda del Río Cauca, cerca de los límites con

el Departamento de Sucre, en la llamada Depresión momposina; con 1741 m2 y 20 m

sobre el nivel del mar. El comportamiento de las precipitaciones en Achí para los años

2013 hasta 2017 se muestra en la Figura E1 que evidencia la alta variabilidad de las

precipitaciones en ese lapso de tiempo, siendo el primer semestre de cada año el que

presenta menos pluviosidad en la zona.

Santa catalina 45.6 Alto

Santa rosa 92.4 inviable

Santa rosa del sur 0 Sin riesgo

Simití 0 Sin riesgo

Soplaviento 92.4 Inviable

Talaigua nuevo 28.1 medio

Tiquisio 59.4 alto

Turbaco 85.3 inviable

Turbana 3 Sin riesgo

Villanueva 75 Alto

Zambrano 75 Alto

Page 111: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

111

Figura E1 Comportamiento de la precipitación en el municipio de Achí 2013-2017

Fuente: propia

También se registró para el municipio de Achí la media mensual de las precipitaciones

durante el periodo estudiado, en el gráfico de valores medio de la Figura E2. En este se

destacan los meses de octubre y noviembre como los de mayores índices de pluviosidad en

el año.

Figura E2. Promedio mensual de la precipitación en municipio de Achí 2013-2017

Fuente: propia

0200400600800

1000120014001600

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en Achi

2013 2014 2015 2016 2017

37.8 81135.8 114

545.2

349.52

190.6

524.80422.4

830.6

684.6

336.6

0100200300400500600700800900

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en valores medios

Page 112: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

112

• Altos del Rosario limita al norte y oriente con el municipio de Barranco de Loba, al

occidente con el municipio de Bolívar y al sur con el municipio de Tiquisio, con una

superficie aproximada de 249 m2 y 850 m sobre el nivel del mar. Para el periodo estudiado

muestra un comportamiento similar en el desarrollo de las precipitaciones. La Figura E3

muestra el comportamiento de pluviosidad en el periodo de 5 años estudiado y la Figura

E4 muestra las medias mensuales donde al igual que Achí, octubre y noviembre

sobresalen con mayores índices de pluviosidad pero en menor cantidad que Achí.

Figura E3. Comportamiento de la precipitación en el municipio de Altos del Rosario 2013-2017

Fuente: propia

0100200300400500600700800

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en Altos del Rosario

2013 2014 2015 2016 2017

Page 113: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

113

Figura E4. Promedio mensual de la precipitación en el municipio de Altos del Rosario 2013-2017

Fuente: propia

• Arenal está ubicado en la zona suroriental del departamento de Bolívar, Su extensión

territorial es de 534 km². Su altura es de 65 msnm y su temperatura es de 30°C. Su territorio

se extiende desde la Serranía de San Lucas, en el sur, hasta la zona pantanosa del Cerro de

Gómez en la Vereda Sereno en el norte.

Figura E5. Comportamiento de la precipitación en el municipio de Arenal 2013-2017

Fuente: propia

8 2

60.8

138.6

239.8212.2

20.4

144.00117.4

336.34

288.2

51

0

50

100

150

200

250

300

350

400

ENERO FEBRE * MARZO * ABRIL*

MAYO * JUNIO * JULIO *AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIE

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en valores medios

0

100

200

300

400

500

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en Arenal

2013 2014 2015 2016 2017

Page 114: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

114

La figura E5 muestra como para el primer trimestre y ultimo mes en los años estudiado existio

poca presencia de lluvias, mientras que para los meses de septiembre y octubre hay mayores

precipitaciones en el municipio, tal cual lo evidencia la Figura E6 de las medias mensuales

de los indices de pluviosidad para el municipio de Arenal.

Figura E6. Promedio mensual de la precipitación en municipio de Arenal 2013-2017

Fuente: propia

• Barranco de Loba está ubicado en el centro sur del departamento de Bolívar, a 25 minutos

de El Banco (Magdalena) y a 8 horas de Cartagena de Indias. Con una superficie de 416 km2

y 23 m.s.n.m. El Municipio de Barranco de Loba limita al Norte con los municipios de Hatillo

de Loba y Pinillos; al Sur con los municipios de Tiquisio y Río Viejo, al este con el municipio

de San Martín de Loba y al Oeste con los municipios de Pinillos y Altos del Rosario. Es de

los municipios con mayor índice de pluviosidad presentada en los años 2013-2017, siendo el

tercero en Bolívar. La Figura E7 evidencia constantes lluvias en el periodo estudiado para el

segundo y cuarto trimestre de cada año, mientras la Figura E8 destaca como los meses de

agosto, septiembre, octubre y noviembre son los de mayor pluviosidad en el municipio.

2.9812.14

46.16

104.86

198

132.74

72.08

136.4

176.2

226.14

140.94

29.82

0

50

100

150

200

250

ENERO FEBRE*

MARZO *ABRIL *

MAYO*

JUNIO *JULIO

*AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIE

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en valores medios

Page 115: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

115

Figura E7. Comportamiento de la precipitación en el municipio de Barranco Loba 2013-2017

Fuente: propia

Figura E8. Promedio mensual de la precipitación en el municipio de Barranco Loba

Fuente: propia

• Cicuco hace parte de la Zona de Desarrollo de la depresión momposina. Limita al occidente

con el municipio de Talaigua Nuevo, al oriente con Magangué y al norte con el departamento

de Magdalena y al sur con el municipio de Mompox. Una superficie de 103 km2 y 19 m.s.n.m.

de media. La Figura E9 indica que presento para los años en estudios precipitaciones en

0

100

200

300

400

500

600P

reci

pit

ació

ne

s (m

m/m

2)

Meses

Precipitación en Barranco de loba

2013 2014 2015 2016 2017

6.8

54 55.8

196.4212.2

154.6

65.2

261.2

224.4

362.2

214.2

47.6

0

50

100

150

200

250

300

350

400

ENERO FEBRE*

MARZO *ABRIL *

MAYO*

JUNIO *JULIO

*AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIE

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en valores medios

Page 116: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

116

menor grado mientras que la Figura E10 muestra que la media mensual no superó los 200

mm por m2 al año y como los primeros 2 meses no hay casi nada de lluvia.

Figura E9. Comportamiento de la precipitación en el municipio de Cicuco 2013-2017

Fuente: propia

Figura E10 Promedio mensual de la precipitación en el municipio de Cicuco 2013-2017

Fuente: propia

• Córdoba, también llamado Córdoba Tetón; limita al norte con el municipio de Zambrano,

al occidente con el municipio de El Carmen de Bolívar y el departamento de Sucre, al sur

0

100

200

300

400

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en Cicuco

2013 2014 2015 2016 2017

9.8 8

39

55.8

168.4

84.6

60.8

142.4

115.2

157

140.2

7.2

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

ENERO FEBRE*

MARZO *ABRIL *

MAYO*

JUNIO *JULIO

*AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIE

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en valores medios

Page 117: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

117

con el municipio de Magangué y al oriente con el departamento de Magdalena. Tiene una

superficie aproximada de 150 km2 y 25 m.s.n.m. Al igual que Cicuco presentan bajos

registros de precipitaciones y su media mensual para el índice de pluviosidad tampoco supera

los 200 mm por m2 al año. Las Figuras E11 y E12 evidencia el comportamiento de las

precipitaciones en el periodo de tiempo estudiado.

Figura E11. Comportamiento de la precipitación en el municipio de Córdoba 2013-2017

Fuente: propia

Figura E12. Promedio mensual de la precipitación en el municipio de Córdoba 2013-2017

Fuente: propia

0

50

100

150

200

250

300

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2

Meses

Precipitación en Cordoba

2013 2014 2015 2016 2017

0.4

20.4

43

65.6

100.6

83.671.4

139.8

102.8118

55

16.8

0

20

40

60

80

100

120

140

160

ENERO FEBRE*

MARZO *ABRIL *

MAYO*

JUNIO *JULIO

*AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIE

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en valores medios

Page 118: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

118

• El Carmen de Bolívar: es un municipio ubicado a 114 km al sudeste de Cartagena de Indias.

Se encuentra en el sistema orográfico de la Serranía de San Jacinto, muy cerca del litoral

Caribe colombiano. Es el tercer municipio más poblado del departamento. Con 954 km2 de

extensión es unos de los más extensos del departamento y con una media en su altura de 197

m.s.n.m.

Figura E13. Comportamiento de la precipitación en el municipio del Carmen de Bolívar 2013-2017

Fuente: propia

Durante los años 2013-2017 presento una alta variabilidad en las lluvias sin embargo sus

registros no fueron altos en términos de pluviosidad. La figura E13 confirmo este

comportamiento, mientras que la Figura E14corrobora dicho comportamiento en la media

mensual registrada para los índices de pluviosidad en el municipio.

0

50

100

150

200

250

300

ENERO FEBRE * MARZO * ABRIL*

MAYO*

JUNIO * JULIO *AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIE

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en Carmen de Bolivar

2013 2014 2015 2016 2017

Page 119: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

119

Figura E14. Promedio mensual de la precipitación en el municipio del Carmen de Bolívar

Fuente: propia

• El Guamo limita al norte con el municipio de Calamar y con el departamento de Magdalena, al

occidente y al sur con el municipio de San Juan Nepomuceno y al oriente con el departamento

de Magdalena, con 390 km2 de extensión y 73 m.s.n.m.

El guamo es de los municipios con menor registro de lluvias en los últimos años, la Figura E15

muestra cómo se desarrolló la actividad pluviométrica entre los años 2013-2017 en el municipio,

confirmando lo anterior y corroborando también por medio del gráfico de la Figura E16 la baja

tasa mensual de lluvias presentadas en el municipio.

3.34

16.04

81.24

44.88

126.54

60.8652.2

115.44

75.02

122.82

56.18

9.76

0

20

40

60

80

100

120

140

ENERO FEBRE*

MARZO *ABRIL *

MAYO*

JUNIO *JULIO

*AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIE

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en valores medios

Page 120: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

120

Figura E15 Comportamiento de la precipitación en el municipio del Guamo 2013-2017

Fuente: propia

Figura E17. Promedio mensual de la precipitación en el municipio del Guamo 2013-2017

Fuente: propia

• Magangué está a orillas del río Magdalena, en esta desembocan los ríos Cauca y San

Jorge en el Magdalena. En sus registros de pluviosidad mostrados en la Figura E17, durante

los últimos años muestra como a partir del inicio del segundo semestre hay un ligero aumento

en las tasas de precipitaciones. La Figura E18 indica los valores medios establecidos para el

0

50

100

150

200

250

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en el Guamo

2013 2014 2015 2016 2017

1.7

23.586

38.46

96.36 96

72.66 69.2864.58

79.06

55.68

23.34

4.24

0

20

40

60

80

100

120

ENERO FEBRE*

MARZO *ABRIL *

MAYO*

JUNIO *JULIO

*AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIE

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en valores medios

Page 121: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

121

municipio respecto a la cantidad de lluvia caída en la zona donde se destacan los meses de

mayo, junio y agosto como los de mayor presencia de lluvias.

Figura E17. Comportamiento de la precipitación en el municipio de Magangué 2013-2017

Fuente: propia

Figura E18. Promedio mensual de la precipitación en el municipio de Magangué 2013-2017

Fuente: propia

0100200300400500600700

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en Magangue

2013 2014 2015 2016 2017

8 11.4

66.8 76.6

166.78

197.4 208.6

306.2

155

218.4

144

34.2

0

50

100

150

200

250

300

350

ENERO FEBRE*

MARZO *ABRIL *

MAYO*

JUNIO *JULIO

*AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIE

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en valores medios

Page 122: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

122

• Mahates limita al norte con el Canal del Dique que sirve de límite con los municipios de

San Estanislao, Soplaviento y San Cristóbal, al oriente limita con Arroyo hondo, al sur con

María La Baja y San Juan Nepomuceno y al occidente con Arjona.

Figura E19. Comportamiento de la precipitación en el municipio de Mahates 2013-2017

Fuente: propia

Figura E20. Promedio mensual de la precipitación en el municipio de Mahates 2013-2017

Fuente: propia

0

100

200

300

400

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en Mahates

2013 2014 2015 2016 2017

11.80

42.6

91.2

137

106.6119.8

197

153171.6

88

35.4

0

50

100

150

200

250

ENERO FEBRE*

MARZO *ABRIL *

MAYO*

JUNIO *JULIO

*AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIE

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en valores medios

Page 123: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

123

• Margarita: limita al norte y el oriente con el departamento de Magdalena, al occidente con

el municipio de San Fernando y al sur con los municipios de Hatillo de Loba y Pinillos. Sus

registros de lluvias mes a mes durante los años 2013-2017 evidencian que para los meses de

abril, mayo y octubre se presentaron lluvias más constantes en el municipio, tal como lo

muestra la Figura E21, donde se destaca el mes de octubre como el de mayor índice de

pluviosidad, superando los 200 mm por m2 en un año, tal como lo indica la Figura E22.

Figura E21. Comportamiento de la precipitación en el municipio de Margarita 2013-2017

Fuente: propia

Figura E22. Promedio mensual de la precipitación en el municipio de Margarita 2013-2017

Fuente: propia

0

100

200

300

400

500

600

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en Margarita

2013 2014 2015 2016 2017

3

34 40.6

189.8 182.8

74.8288.4

187.6168

233.32

103.96

13

0

50

100

150

200

250

ENERO FEBRE*

MARZO *ABRIL *

MAYO*

JUNIO *JULIO

*AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIE

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en valores medios

Page 124: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

124

• María la Baja limita al norte con el municipio de Arjona, al este con Mahates y San

Juan Nepomuceno, por el oeste con San Onofre (Departamento de Sucre), y por el

sur con San Jacinto. La capital del departamento, Cartagena de Indias, se encuentra a

72 km al norte; tiene 547 km2 de extensión y una altura de 14 m.s.n.m. aproximados.

La información pluviométrica presentada en la Figura E23 indica la baja actividad de

lluvias registrada en los últimos años para el primer trimestre, sin embargo para los

meses de agosto, septiembre y octubre, la Figura E24 confirma el aumento de las

precipitaciones.

Figura E23. Comportamiento de la precipitación en el municipio de María la baja 2013-2017

Fuente: propia

Figura E24. Promedio mensual de la precipitación en el municipio de María la Baja 2013-2017

Fuente: propia

0

100

200

300

400

500

600

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en Maria la baja

2013 2014 2015 2016 2017

11.2 9.1822.64

81.32

226.34

88.38

134.6

226.3

202.9221.78

126.36

47.72

0

50

100

150

200

250

ENERO FEBRE*

MARZO *ABRIL *

MAYO*

JUNIO *JULIO

*AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIE

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en valores medios

Page 125: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

125

• Mompox o Mompos es un distrito especial, Turístico, Histórico y Cultural en mérito del

estado de conservación de su centro histórico fue declarada Monumento Nacional en

1959 y Patrimonio de la Humanidad por las UNESCO en 1995. Mompox limita con los

municipios de Pinillos y San Fernando. Su cabecera municipal está a 248 km de

Cartagena de Indias. Posee 646 km2 de extensión y 33 m.s.n.m. de promedio de altura.

Figura E25. Comportamiento de la precipitación en el municipio de Mompox 2013-2017

Fuente: propia

Mompox es de los municipios con mayor registro de precipitación en Bolívar. La Figura

E25 mostro su comportamiento desde los años 2013-2017, donde se puede visualizar

como para el segundo semestre hay un aumento de la actividad pluviométrica a diferencia

del primer semestre donde es muy baja. En la Figura E26 también se puede ver como

para los meses de mayo, junio y agosto las lluvias superan los 240 mm por m2 en un año.

0100200300400500600700

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en Mompox

2013 2014 2015 2016 2017

Page 126: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

126

Figura E26. Promedio mensual de la precipitación en el municipio de Mompox 2013-2017

Fuente: propia

• Pinillos: se localiza sobre la margen derecha del río Magdalena a dos kilómetros de la

desembocadura del río Cauca en dicho río. Limita al norte con los municipios de Santa

Cruz de Mompox y San Fernando, al sur con los Municipios de Tiquisio y Achí, al oriente

con los municipios de Altos del Rosario y Barranco de Loba y al occidente con

Magangué. 754 km2 de extensión y 31 m.s.n.m. aproximados

Figura E27. Comportamiento de la precipitación en el municipio de Pinillos 2013-2017

Fuente: propia

1428

50 50.6

249 242.34

199

266.4

176163.8 173.6

34.6

0

50

100

150

200

250

300

ENERO FEBRE*

MARZO *ABRIL *

MAYO*

JUNIO *JULIO

*AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIE

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en valores medios

0

100

200

300

400

500

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en Pinillos

2013 2014 2015 2016 2017

Page 127: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

127

Figura E28. Promedio mensual de la precipitación en el municipio de Pinillos 2013-2017

Fuente: propia

• Regidor, situado aproximadamente a 420 km de la capital Cartagena de Indias, con una

Superficie de 396 km² y 38 m.s.n.m, presenta un índice de pluviosidad muy irregular. Como

es tendencia en los municipios de Bolívar, este también presenta baja actividad pluviométrica

en el primer trimestre del año, luego como lo registran los gráficos de las Figuras E29 y E30,

la tendencia aumenta para el segundo trimestre. Se destaca también el mes de octubre como

el mes de mayor índice de lluvias.

17.16 10.34 15.92

192.66

306.04

148.62

91.5

137.92

107.2

160.9

52.72

2.66

0

50

100

150

200

250

300

350

ENERO FEBRE*

MARZO *ABRIL *

MAYO*

JUNIO *JULIO

*AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIE

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en valores medios

Page 128: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

128

Figura E29. Comportamiento de la precipitación en el municipio de Regidor 2013-2017

Fuente: propia

Figura E30. Promedio mensual de la precipitación en el municipio de Regidor 2013-2017

Fuente: propia

• San Estanislao o San Estanislao de Kotska, se localiza, muy cerca del Canal del Dique; a

con 216 km2 y 160 m.s.n.m. el municipio presenta un informe con alta variabilidad de las

lluvias entre los años 2013 y 2017. La Figura E31 muestra el comportamiento mes a mes de

este lapso de tiempo y corrobora con la Figura E32 la alta irregularidad de las lluvias en el

municipio, siendo como en muchos otros casos, el mes de octubre el de mayor registro

pluviométrico.

0

100

200

300

400

500

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en Regidor

2013 2014 2015 2016 2017

2.2 8.624.4

131.8

91.278.8

90.4

124.8 122.4

219.6

166.8

45

0

50

100

150

200

250

ENERO FEBRE*

MARZO *ABRIL *

MAYO*

JUNIO *JULIO

*AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIE

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Prescipitacion en valores medios

Page 129: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

129

Figura E31. Comportamiento de la precipitación en el municipio de San Estanislao 2013-2017

Fuente: propia

Figura E32. Promedio mensual de la precipitación en el municipio de San Estanislao 2013-2017

Fuente: propia

• San Fernando está situado a orillas del rio Magdalena a unos 260 Km de distancia a la

Capital Cartagena, con 675 km2 de extensión y unos 33 m.s.n.m. de altura promedia. Este

municipio limita al norte con el Municipio de Mompox, al sur con el Municipio de Margarita,

al oriente con el Río Magdalena y al occidente con el municipio de Hatillo de Loba y Pinillos.

Presenta una leve diferencia a favor en el registro pluviométrico con respecto a San

0

100

200

300

400

500

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en San Estanislao

2013 2014 2015 2016 2017

1.620.4 17.2

97.56

176.6

128.02 130.4

184.02175.2

206.4

140.8

24.4

0

50

100

150

200

250

ENERO FEBRE*

MARZO *ABRIL *

MAYO*

JUNIO *JULIO

*AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIE

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en valores medios

Page 130: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

130

Estanislao, teniendo como común denominador el mes de octubre como el de mayor

presencia de lluvias, y el primer trimestre como los de menor pluviometría. Así lo registran

las Figuras E33 y E34 mostradas a continuación.

Figura E33. Comportamiento de la precipitación en el municipio de San Fernando 2013-2017

Fuente: propia

Figura E34. Promedio mensual de la precipitación en el municipio de San Fernando 2013-2017

Fuente: propia

0

100

200

300

400

500

600

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en San Fernando

2013 2014 2015 2016 2017

729

63.4 70

167

87.2 77.2

182.4171.6

241.4

203.6

64.8

0

50

100

150

200

250

300

ENERO FEBRE*

MARZO *ABRIL *

MAYO*

JUNIO *JULIO

*AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIE

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en valores medios

Page 131: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

131

• San Juan Nepomuceno: limita por el norte con los municipios del El Guamo y Calamar,

por el este con el municipio de Mahates y por el oeste los municipios de Zambrano y San

Jacinto, por el sur con los municipios de San Jacinto y María la Baja. Tiene una extensión

aproximada de 675 km² y una altura de 167 m.s.n.m. Presenta un índice de pluviosidad casi

igual al de San Estanislao, con más precipitaciones constantes después del primer trimestre

del año. La Figura E35 muestra este comportamiento que a pesar de ser constante no supera

los 200 mm por m2 en el año. La Figura E36 confirma lo anterior mostrando la media de la

precipitación mensual en el municipio donde mayo y agosto destacan con los valores más

altos.

Figura E35. Comportamiento de la precipitación en el municipio de San Juan Nepomuceno 2013-2017

Fuente: propia

0

100

200

300

400

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en San Juan de Nepomuceno

2013 2014 2015 2016 2017

Page 132: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

132

Figura E36. Promedio mensual de precipitación en el municipio de San Juan Nepomuceno 2013-2017

Fuente: propia

• San Martin de Loba con 449 km2 de extensión y 10 m.s.n.m. en promedio, está ubicado a

445 km de Cartagena, se encuentra localizado al sur oriente del departamento de Bolívar,.

Los registros de pluviometría de los últimos años estudiados muestran bastante irregularidad

en la constancia de las lluvias, según el grafico de la Figura E37. Sin embargo se determinó

una media mensual en algunos meses del año mayor a los 200 mm por m2, así lo indica la

figura E38 para los meses de abril, agosto y octubre.

Figura E37. Comportamiento de la precipitación en el municipio de San Martin de Loba 2013-2017

Fuente: propia

16.4226.34

88.32

125.56

166.98

105.2

152.64

176

116.54

159.5

127.24

49.02

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

ENERO FEBRE * MARZO * ABRIL*

MAYO * JUNIO * JULIO *AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIE

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Prescipitacion en valores medios

0100200300400500600700

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en San Martin de loba

2013 2014 2015 2016 2017

Page 133: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

133

Figura E38. Promedio mensual de la precipitación en el municipio de San Martin de Loba 2013-2017

Fuente: propia

• San Pablo está ubicada a 576 km de Cartagena, este municipio se ubica a sobre la margen

izquierda del rio Magdalena y limita por el norte con Santa Rosa del sur y Simití, por el sur

con Cantagallo, al occidente con el departamento de Antioquia y al oriente con el

departamento de Santander. Con 2086 km2, es uno de los municipios más extenso y con 75

m.s.n.m. aproximado. También es de los municipios en Bolívar con mayor índice de

pluviosidad, registrando en los últimos años una constante actividad de lluvia después del

primer trimestre del año, como lo muestra la Figura E39.

Por otra parte, la información de los promedios mensuales de la lluvia en la Figura E40

confirma lo anterior concluido, evidenciando como para los meses de abril, mayo, agosto y

octubre se datan actividades superiores a los 200 mm por m2 al año.

9.2

46.8

81.4

220.8

178.8

76.856.6

202.2

157.6

292.2

148.8

18.4

0

50

100

150

200

250

300

350

ENERO FEBRE*

MARZO *ABRIL *

MAYO*

JUNIO *JULIO

*AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIE

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en valores medios

Page 134: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

134

Figura E39. Comportamiento de la precipitación en el municipio de San Pablo 2013-2017

Fuente: propia

Figura E40. Promedio mensual de la precipitación en el municipio de San Pablo 2013-2017

Fuente: propia

• Santa Rosa del sur, a 720 km de Cartagena de Indias, se encuentra en la serranía de San

Lucas cordillera central de ahí su 650 m.s.n.m. y 2800 km2 de extensión; limita por el sur

con el municipio de Segovia Antioquia, por el oriente con Simití y San Pablo, por el

occidente con el municipio de Montecristo, bañado por quebradas y ríos en la parte norte.

0

100

200

300

400

500

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en San Pablo

2013 2014 2015 2016 2017

20.2

53.6

152.2

217.6

299

191.8

142.6

219.2190

236.4

159.8

94.4

0

50

100

150

200

250

300

350

ENERO FEBRE*

MARZO *ABRIL *

MAYO*

JUNIO *JULIO

*AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIE

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses del año

Precipitación en valores medios

Page 135: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

135

También hace parte de los municipios con mayor actividad de lluvias, especialmente en los

meses de mayo a octubre, donde en los últimos años se ha visto una regularidad tal como lo

evidencia la Figura E41. Sin embargo las tasas de lluvia mes a mes que se pueden observar

en la Figura E42 no muestran alto intensidad de lluvia mensualmente.

Figura E41. Comportamiento de la precipitación en el municipio de Santa Rosa del Sur 2013-2017

Fuente: propia

Figura E42. Promedio mensual de la precipitación en el municipio de Santa Rosa del Sur 2013-2017

Fuente: propia

0

100

200

300

400

500

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en Santa Rosa del Sur

2013 2014 2015 2016 2017

19.5 27.38

124.18139.58

271.06

170.12153.86

190.36

119.8

204.02

96.84

42.24

0

50

100

150

200

250

300

ENERO FEBRE*

MARZO *ABRIL *

MAYO*

JUNIO *JULIO

*AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIE

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en valores medios

Page 136: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

136

• Simití, a 584 km de Cartagena de Indias cuenta con una extensión de 1.238 Km2 y se ubica

a una altitud de 45 m.s.n.m. Este municipio tiene una alta irregularidad en la actividad

pluviométrica que se registra en el estudio de los últimos años, en especial del 2013 al 2017.

Así lo muestra la Figura E43 del comportamiento de precipitaciones. Además la tasa de

promedio mensual en la Figura E44 permite observar baja intensidad comenzando y

finalizando el año.

Figura E43. Comportamiento de la precipitación en el municipio de Simití 2013-2017

Fuente: propia

Figura E44. Promedio mensual de la precipitación en el municipio de Simití 2013-2017

0

100

200

300

400

500

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en Simiti

2013 2014 2015 2016 2017

7.426.6

54.4

105.8

232.2

184.4

67.6

149 150.8

203.6

74.2

21.2

0

50

100

150

200

250

ENERO FEBRE*

MARZO *ABRIL *

MAYO*

JUNIO *JULIO

*AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIE

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en valores medios

Page 137: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

137

Fuente: propia

• Tiquisio: Se sitúa a 340 km de Cartagena de Indias. Limita al norte con los municipios de

Barranco de loba y Pinillos. Con 758 km2 de extensión y una media de 300 m.s.n.m. Tal cual

como se observa en la Figura E45, donde la actividad de lluvia en los últimos años de

Tiquisio ha sido baja, también se manifiesta la media mensual de las precipitaciones en el

municipio. En la Figura E46 se visualiza como solo en el mes de octubre se alcanza un valor

aceptable de lluvia respecto a los demás meses del año. Tiquisio es uno de los municipios

donde se registra menor actividad pluviométrica en Bolívar.

Figura E45. Comportamiento de la precipitación en el municipio de Tiquisio 2013-2017

Fuente: propia

Figura E46. Promedio mensual de la precipitación en el Municipio de Tiquisio 2013-2017

0

200

400

600

800

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en Tiquisio

2013 2014 2015 2016 2017

4.8 3.2

36.858.6

150.4

71.2

40.8

69.485.2

230.2

148.6

57.6

0

50

100

150

200

250

ENERO FEBRE*

MARZO *ABRIL *

MAYO*

JUNIO *JULIO

*AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIEPre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en valores medios

Page 138: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

138

Fuente: propia

• Turbaco limita al norte con los municipios de Santa Rosa y Villanueva; Al este con San

Estanislao de Kotska; Al Sur con Arjona y Turbana y al Occidente con Turbana y Cartagena;

con 176 km2 de extensión y 200 m.s.n.m. A pesar de su cercanía al mar es de los municipios

con menor tasa de precipitaciones. El grafico de comportamiento de las actividades

pluviometrías desde 2013 hasta 2017 en la Figura E47 demuestra como el primer trimestre

la baja actividad de lluvia es notoria, y apenas mediando el año se toman algunos registros

de lluvia pero con muy baja intensidad. Como lo muestra la Figura E48, solo el mes de

septiembre tiene un promedio de lluvia mayor a 200 mm por m2 al año.

Figura E47. Comportamiento de la precipitación en el municipio de Turbaco 2013-2017

Fuente: propia

050

100150200250300350

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en Turbaco

2013 2014 2015 2016 2017

Page 139: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

139

Figura E48. Promedio mensual de la precipitación en el municipio de Turbaco 2013-2017

Fuente: propia

• Zambrano se sitúa en la ribera del río Magdalena a unos 168 km de la capital del

departamento, Cartagena de Indias. Tiene aproximadamente 302 km², limita al norte con el

municipio de San Juan Nepomuceno, al sur con el municipio de Córdoba, al este con el

municipio de Plato (Departamento del Magdalena) y al oeste con el municipio del Carmen

de Bolívar y San Jacinto. Con una altura de 20 m.s.n.m.

Figura E49. Comportamiento de la precipitación en el municipio de Zambrano 2013-2017

Fuente: propia

0.18 0.6

27.4

84.68

114.62

60.84

81.98

128.9

215.62

160.94 158.82

9.74

0

50

100

150

200

250

ENERO FEBRE*

MARZO *ABRIL *

MAYO*

JUNIO *JULIO

*AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIE

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en valores medios

0

50

100

150

200

250

300

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en Zambrano

2013 2014 2015 2016 2017

Page 140: DISEÑO DE REDES DE AGUA INTEGRANDO DESALINIZACIÓN …

140

Zambrano es el segundo municipio con menor valor de precipitaciones registrados

anualmente. El comportamiento de precipitaciones evidenciado en la Figura E49,

permitió observar la poca regularidad de las lluvias en el municipio desde el año 2013

hasta 2017. Y el grafico de la precipitación en valores medios de la Figura E50 evidencia

la baja intensidad pluviométrica en la zona. No se alcanza a superar siquiera los 150 mm

por m2 al año.

Figura E50. Promedio mensual de la precipitación en el municipio de Zambrano 2013-2017

Fuente: propia

1319.64

30

53.3

104.96

135.68

105.46 108.6

63.7471.72

35.14

14.7

0

20

40

60

80

100

120

140

160

ENERO FEBRE*

MARZO *ABRIL *

MAYO*

JUNIO *JULIO

*AGOST

* SEPTI *OCTUB

NOVIE * DICIE

Pre

cip

itac

ión

es

(mm

/m2)

Meses

Precipitación en valores medios