1

INTRODUCCION

Lafiltracinlentaenarenaesunatecnologaapropiadaparalapotabilizacindel

agua en zonas en donde la mano de obra calificada es escasa, costosa y en

donde se tiene la disponibilidad de grandes reas para la instalacin de estos

sistemas.Estassonunasdelasprincipalesventajasquesoninherentesyquela

hacen viable para pases y comunidades que tienen bajo presupuesto para la

operacin y mantenimiento (1). Las desventajas que se presentan en esta

tecnologa son la baja capacidad para la remocin de altos picos de turbiedad

presentes en el agua natural (cruda) que pueden ingresar a la planta y la

presencia de microorganismos algales, especialmente la especie de las

Diatomeas, las cuales son consideradas como obturadoras de filtros (2). El

principioderemocinconsisteenlaformacinsuperficialdeunacapabiolgicaen

dondecoexistenbacterias,protozoos,algasynemtodosentreotros,generando

unarelacindesimbiosisendondelasalgasproveeneloxigenonecesarioparala

supervivencia de los dems microorganismos, mientras que estos aportan el

bixidodecarbonoquelasalgasconsumen(1).

Losbioindicadoressonorganismosqueseutilizanparademostrarlapresenciao

la ausencia de algn fenmeno que se quiera comprobar (3). En la presente

investigacinlasalgassernutilizadascomolosindicadoresdetaponamientode

losfiltroslentosdearenadelaplantadeAltavista.

Haycircunstanciasespecficas,comoelaumentodelaturbiedadoel incremento

de microorganismos obturadores de filtros lentos, ya sean el producto deun

2

fenmeno hidrolgico o climtico, como fuertes lluvias o el verano intenso

respectivamente, que obliga a incrementar la frecuencia del mantenimiento del

sistemadefiltracindelcorregimientodeAltavistadelmunicipiodeMedelln.Este

mantenimientoconsisteenremover lacapasuperiordearena juntoconel lecho

biolgico y poner nuevamente en funcionamiento el filtro. La arena removida es

lavada con agua potable y se almacena para una posterior colocacin. Estas

circunstanciasgeneranunarpidaprdidadecargadelfiltro,disminuyendoas,la

carreradefiltracin,esdecir,endondenormalmenteestapuededurarentre60a

90 das se ha rebajado a 30das y a veces hasta menos. La cantidad de agua

potable que deben entregar los filtros lentos es de 5 litros por segundo, porque

fuerondiseadosparaestecaudal,sinembargo,hayocasionesenlasqueelagua

entregada es de 2 a 3 litros por segundo, por lo que si el operador necesita

aumentarlacantidadproducida,deberaumentarlavelocidaddefiltracin,locual

generaunriesgodedeterioroenlacalidaddelaguaproducida.Finalmente,como

elfiltrodebersersometidoaunmantenimientomsconstante,incrementandola

posibilidaddequeelsuministrocontinodelaguapotablealacomunidadsevea

afectado.

Por otro lado, puede ocurrir que el material filtrante no sea tcnicamente apto,

pues la mayora de estas instalaciones son diseadas siguiendo la literatura

tcnicaaplicadaenEuropa.Estasituacindificultaelmantenimientodelosfiltros

ya que el material filtrante est especificado para aguas con bajos niveles de

turbiedadypocaconcentracindemicroorganismos.Seproponeentoncesquela

arena a serutilizada tengaunagranulometramayorque la utilizadaenEuropa,

con el fin de que su porosidad sea superior, el filtro se obture menos y que al

rasparloquededentrodellechouninculoquepermitaelcrecimientorpidodela

nuevacapabiolgica(4).

Es importante destacar que la radiacin solar juega un papel importante en el

crecimientomicrobiano,especialmenteenelcrecimientologartmicodelasalgas.

3

Estosmicroorganismossonimportantesenelprocesodetratamientodelagua,ya

queaportaneloxgenoquenecesitanlasbacterias,losprotozoostalescomolos

rizpodoso ciliadosy losgusanosacuticos, paradegradar lamateriaorgnica.

Cuandoelnmerodealgasestalquesuperalacapacidaddepuradoradelacapa

biolgica y la relacin simbitica que tiene con los otros microorganismos

presentes en ella, sus efectos positivos se transforman en negativos, porque

obturan el material filtrante, los conductos y las vlvulas de la planta de

tratamiento(1).

4

1. GENERALIDADESDELCORREGIMIENTODEALTAVISTA

ElcorregimientodeAltavistaestubicadoenlapartesuroccidentaldelmunicipio

de Medelln. Lo componen tres ncleos urbanos, San Jos del Manzanillo, el

CoraznyAltavista.LazonaurbanadelmunicipiodeMedellnacumulael95%de

lapoblacinel5%restanteestdistribuidoenloscincocorregimientosqueeste

municipiotiene.Deeste5%,elcorregimientodeAltavistaaportael11.5%tantoen

poblacinruralcomourbana,queequivaleauntotalde16.901habitantesajunio

de2004(5)(Figura 1).

Figura 1. MapadelCorregimientodeAltavista.

Fuente: ALCALDIA DE MEDELLIN, Mapas de los Corregimientos de Medelln.

Medelln, 2006. p.860. pagina Web de la Alcalda .

http://www.medellin.gov.co/alcaldia/jsp/modulos/V_medellin/index.jsp?idPagina=860

5

2. PLANTADETRATAMIENTODEFILTRACINLENTAENARENA

La planta de filtracin lenta en arena del corregimiento de Altavista (Figura 2),

tieneunacapacidaddetratamientode15.7litrosporsegundo,paraabasteceruna

poblacinaproximadade10.000habitantesconunadotacindiariade150litros

/habitanteda.Estcompuestaporcuatrounidadesde filtracinde27.10metros

delongitudy3.30metrosdeanchocadauna.Laalturatotaldelacajadelfiltroes

de2.60metros.Laalturaactualdeloslechosdearenaesde1.20metrosincluido

el lecho de soporte que es la grava, cuyo espesor es de0.40 metros, es decir,

quelaalturadelaarenaesde0.80metros(Figura3).

Figura 2. Imagen Panormica de la Planta de Filtracin Lenta del

CorregimientodeAltavista.MunicipiodeMedelln.

6

Figura3.ImagendelosFiltros2y3enMantenimiento.PlantadeFiltracin

LentadelCorregimientodeAltavista.MunicipiodeMedelln.

La planta tiene como fuentes de abastecimiento tres quebradas: La Piedra, La

BugayPatioBonito,siendoestaltimalaqueaportaaproximadamenteel50%del

caudal total necesario. Estas tres quebradas llegan de forma independiente a la

planta y son unificadas el la cmara de aquietamiento, situada antes de un

vertederorectangularqueconduceelaguahastaelprefiltro(Figura4).

Figura 4. Imagen del Canal de Reparticin y Prefiltro. Planta de Filtracin

LentadelCorregimientodeAltavista.MunicipiodeMedelln.

Filtro2 Filtro3

Prefiltro

CanaldeReparticin

7

3. PLANTEAMIENTODELPROBLEMA

En la zona tropical, Brasiles unode los pocos pases latinoamericanos que ha

realizadoestudiosdeclasificacindelosmicroorganismosquehacenpartedela

microfauna y microflora presente en los filtros lentos de arena (FLA) y ha

desarrolladotcnicasparalaidentificacindelosmismos(6).Nilacomposicinni

el comportamiento de estos microorganismos son los mismos para todos los

pases ubicados en la zona trrida, ya que las condiciones de temperatura y

sustrato disponibles en esta parte de la tierra son especiales y permiten un

metabolismoyuncrecimientomicrobianobastanterpido(6).

Lamayorade lasveces, la literatura tcnicasoloreportaestudiosrealizadosen

EuropaoEstadosUnidos(2),dandolugaraunvacotcnicoydeconocimientoen

loreferentealestudioespecficoparalossistemasqueutilizanestatecnologaen

Colombia.

El Centro Internacional de Abastecimiento y Remocin del Agua (CINARA) ha

realizado un despliegue de esta tecnologa en el Valle del Cauca y parte de la

zona cafetera (7), En Antioquia no se conocen trabajos realizados acerca de la

clasificacin de los organismos que intervienen en el tratamiento del agua por

medio de la filtracin lenta, ni tampoco sobre aquellos microorganismos que

generangravesproblemasenlaobturacindelosfiltros,comolasalgas.

En consecuencia cabe preguntarse: Cules son los tipos de microorganismos

algalesqueestnpresentesenlacapabiolgicadelosfiltroslentosdearenadel

corregimientodeAltavista?

8

4. HIPTESIS

Los organismos algales, presentes en la capa biolgica de los filtros lentos de

arena en la planta del corregimiento de Altavista son los causantes de la

obturacindelosmismosydelincrementoensumantenimiento.

9

5. JUSTIFICACIN

Actualmente no existen en Antioquia registros que determinen los

microorganismos integrantes de la capa biolgica en los filtros lentos y que

participaneneltratamientodelaguaparaconsumohumano.Tampocoseconoce

cules son las especies de algas que obturan los filtros y qu clase de

procedimientossedebenaplicarparasuremocin.

Por lo anterior, se hace indispensable implementar la identificacin precisa los

microorganismosqueparticipaneneltratamientobiolgicodelaguaenestazona

delpas.Ladeterminacindeestamicroflorapermitircompararsucomposicin

enreferenciaaotrosmicroorganismosquehansidoidentificadosenotrospases,

comoBrasil.Conelaislamientoylaidentificacindelasespeciesalgalessepodr

determinar cules de ellos causan obturacin en los filtros lentos de arena,

establecer las causas ambientales que dan lugar a la presencia de estos

microorganismos y proponer alternativas de tratamiento para obviar este

problema.

10

6. OBJETIVOS

6.1. OBJETIVOGENERAL

Identificar los bioindicadores causantes de la obturacin en los Filtros Lentos de

ArenadelcorregimientodeAltavistaenelmunicipiodeMedelln,paraelperiodo

lluviosoafinalesde2005yelperiodosecoaprincipiosde2006.

6.2. OBJETIVOSESPECFICOS

Identificar los gneros de algas presentes en el filtro biolgico, tomando como

referenteunreadecincocentmetroscuadrados,conelfindehallaraquellasque

sonobturadorasdefiltros.

Determinar la concentracin de los diferentes gneros de algas que estn

presentesenlacapabiolgicade los filtros lentosdearenayasdeterminar las

posiblesespeciesdominantes.

Establecer las formas de nitrgeno y fsforo presentes en el agua natural que

alimenta el filtro lento de arena y asociarlas con las especies algales que se

puedanencontrar.

11

7. VARIABLESYOPERACIONALIZACIN

Lassiguientessonlasvariablesatenerencuentaenlapresenteinvestigacin:

Claseyconcentracindealgas presentesen la capabiolgicadel filtrolentoen

arena.LaunidaddemedicinesUFC/100mLdemuestra.

Claseyconcentracindenutrientespresentesenelaguainfluentealfiltrolentoen

arena.Launidaddemedicinesmg/L.

Frecuencia de remocin de la capa biolgica de los filtros lentos en arena. La

unidaddemedicineselnmerodemantenimientos/unidaddetiempo.

12

8. MARCOTERICO

8.1 ANTECEDENTES

La filtracin lenta en arena es el sistema de tratamiento de agua ms antiguo

utilizado por la humanidad. Es sencillo y efectivo porque copia exactamente el

procesodepurificacinquesedaenlanaturalezaalatravesarelagua lluvialos

estratosdelacorteza terrestrehastaencontrar losacuferoso rossubterrneos

(8).

La primera planta de filtracin lenta que se recuerda se instal en Paisley,

Escocia, en 1804 y desde entonces este tipo de sistema se ha usado

ininterrumpidamenteenGranBretaayelrestodeEuropa,principalmenteporsu

graneficienciaenlaremocindemicroorganismospatgenos(4).

Lafiltracinlentadearenahasidoprocesodetratamientodeaguaseficazpara

prevenir la transmisin de la enfermedad gastrointestinal por ms de 150 aos,

primero siendo utilizado en Gran Bretaa y ms adelante en otros pases

europeos.Laeficacia deesteprocesodel tratamiento deaguas fuedemostrada

durantelaepidemia1892delcleraenHamburgo,Alemania,cuandolacienciade

lamicrobiologaestabaensusprimerosaosdedesarrollo.Segnlodescritopor

Gainey y colaboradores (1952), el brote de la enfermedad implic dos ciudades

Altona y Hamburgo, ya que ambas utilizaron el ro Elba como fuente del agua

potable. Altona, localizado aguas abajo reciba el producto del agua de las

descargasde la alcantarilladeHamburgo, se esperaba una situacin similardel

13

brote,peroAltonautilizlafiltracinlentadearenaparapurificarelroElba.

Hamburgo,careciendode filtroslentosdearena,presentlapartemsreciadel

brote,con8605muertes.Gaineyycolaboradores(1952),obtuvieronlosndicesde

mortalidaddelcleracomo1344por100.000habitantesenHamburgoy230por

100.000habitantesenAltona.Atribuyendoungranporcentajedelasmuertespor

clera en Altona a las infecciones que ocurrieron en Hamburgo. Este

acontecimiento ilustra la eficacia de los filtros de arena lentos para controlar los

contaminantes microbiolgicos aun cuando el personal careca de una

comprensinmodernaen microbiologa(9).

Duranteelpresentesiglosedesarrollelfiltrorpidoque,comparativamentecon

elfiltrolento,requieredereasmspequeasparatratarelmismocaudalyporlo

tantotienemenorcostoinicial,aunqueesmscostosoycomplejodeoperar.Las

nuevastecnologascalificaroncomoobsoletoalfiltrolento,alsermssimpleque

cualquiera de las innovaciones ms recientes, pues se supuso que deba ser

necesariamente inferior. Paradjicamente, pese a ser el sistema de tratamiento

ms antiguo del mundo, es uno de los menos comprendidos y del que menos

investigaciones se han realizado sobre el comportamiento del proceso y su

eficiencia(10).

Investigaciones recientes impulsan el resurgimiento del filtro lento, permitiendo

conocerprofundamenteestecomplejoprocesoquesedesarrollaenformanatural,

sin la aplicacin de ninguna sustancia qumica, pero que requiere de un buen

diseo,ascomodeunaoperacinapropiadayunmantenimientocuidadosopara

no afectar el mecanismo biolgico del filtro y reducir la eficiencia de remocin

microbiolgica(11).

14

8.2. CONCEPTUALIZACION

8.2.1. Comportamiento del filtro lento: la filtracin biolgica (o filtracin

lenta)seconsiguealhacercircularelaguacrudaatravsdeunmantoporosode

arena.Duranteelproceso las impurezasentranen contactocon lasuperficie de

laspartculasdelmediofiltranteysonretenidas,desarrollndoseadicionalmente,

procesos dedegradacin qumica y biolgica que reducen la materia retenida a

formas ms simples, las cuales son llevadas en solucin o permanecen como

materialinertehastaunsubsiguienteretiroolimpieza(12).

Los procesos que se desarrollan en un filtro lento se complementan entre s,

actuandoenformasimultnea,paramejorarlascaractersticasfsicas,qumicasy

bacteriolgicas del agua tratada. El agua cruda que ingresa a la unidad

permanece sobre el medio filtrante de tres a doce horas, dependiendo de las

velocidades de filtracinadoptadas. En este tiempo, las partculas ms pesadas

que seencuentranensuspensinsesedimentany las partculasms ligeras se

puedenaglutinar,llegandoasermsfcilsuremocinposterior.Duranteelday

bajo lainfluenciadelaluzdelsolseproduceelcrecimientodealgas, lascuales

absorben dixido de carbono, nitratos, fosfatos y otros nutrientes del agua para

formarmaterialcelularyoxgeno.Eloxgenoasformadosedisuelveenelaguay

entraenreaccinqumicaconlasimpurezasorgnicas,haciendoquestassean

msasimilablesporlosmicroorganismos(12).

En la superficie del medio filtrante se forma una capa, principalmente de origen

orgnico,conocidaconelnombredeschmutzdeckeopieldefiltro,atravsdela

cualpasaelagua,antesdellegaralpropiomediofiltrante.Elschmutzdeckeest

formado principalmente poralgas yotrasnumerosas formas devida, talescomo

plankton, diatomeas, protozoarios, rotferos y bacterias. La accin intensiva de

estosmicroorganismosatrapa,digiereydegradalamateriaorgnicacontenida en

15

el agua. Las algas muertas, as como las bacterias vivas del agua cruda son

consumidasenesteproceso.Almismotiempoquesedegradan loscompuestos

nitrogenados se oxigena el nitrgeno. Algo de color es removido y una

considerable proporcin de partculas inertes en suspensin son retenidas por

cernido(12).

Habiendopasadoelaguaatravsdelschmutzdecke,entraal lechofiltranteyes

forzada a atravesarlo en un tiempo que normalmente toma varias horas,

desarrollndose un mecanismo fsico de cernido que constituye una parte del

procesototaldepurificacin.Unadelaspropiedadesmsimportantesdelmanto

filtrante es la adherencia, fenmeno resultante de la accin de fuerzas

electrostticas, acciones qumicas y atraccin de masas. Para apreciar la

magnitud e importanciadeeste fenmeno,es necesario visualizarque un metro

cbico de arena con las caractersticas usuales para filtros lentos tiene una

superficie de granos de cerca de 15,000 m2. Cuando el agua pasa entre los

granosdearenaconunflujolaminar(elcualcambiaconstantementededireccin)

sefacilitalaaccindelasfuerzascentrfugassobrelaspartculasylaadherencia

alasuperficiedelosgranosdearena(12).

En los poros o espacios vacos del medio filtrante (los cuales constituyen

aproximadamente el 40% del volumen) se desarrolla un proceso activo de

sedimentacin, fenmeno que se incrementa apreciablemente por la accin de

fuerzaselectrostticasydeatraccindemasas(12).

Debidoalosfenmenosenunciadosanteriormente,lasuperficiedelosgranosde

arenaesrevestidaconunacapadeunacomposicinsimilaralschmutzdecke,con

bajo contenidodealgas ypartculas, conunaltocontenidodemicroorganismos,

bacterias, bacterifagos, rotferos y protozoarios todos ellos se alimentan y

absorben las impurezas y residuos de los otros. Este revestimiento biolgico es

activohastalos 0.40m deprofundidadenelmediofiltrante.Predominandiversas

16

formasdevidaenlasdiferentesprofundidadesysedesarrollaunamayoractividad

biolgica cerca de la superficie del manto filtrante, donde las condiciones son

ptimasyexisteunagrancantidaddealimento(12).

Elalimentoconsisteesencialmenteenpartculasdeorigenorgnico,llevadaspor

elagua.Elrevestimientoorgnicomantienealaspartculasqueseencuentranen

suspensin hasta que se degrada la materia orgnica y es asimilada por el

materialcelular,elcualasuvezesasimiladoporotrosorganismosyconvertidoen

materia inorgnica, bixido de carbono, nitratos, fosfatos y sales que son

arrastradasposteriormenteporelagua(12).

En el extremo final del manto filtrante disminuye la cantidad de alimento,

encontrndoseotro tipodebacterias, lascualesutilizaneloxgenodisueltoenel

aguaylosnutrientesqueseencuentranensolucin(12).

Comoconsecuenciadelosprocesosindicadosanteriormente,unaguacrudaque

ingresa en el filtro lento con slidos en suspensin en estado coloidal y amplia

variedaddemicroorganismosycomplejassalesensolucinsalevirtualmentelibre

de tales impurezasyconbajo contenido desales inorgnicas. En elproceso de

filtracinbiolgica,noslosehaneliminadolosorganismosnocivosopeligrosos,

sinotambinlosnutrientesensolucin,loscualespodranfacilitarelsubsiguiente

crecimientomicrobiano(12).

Por lo general, el efluente obtenido en este proceso tiene bajo contenido de

oxgenodisueltoyaltocontenidodebixidodecarbono,porloqueserequiereun

procesodeaireacinposteriorparamejorarambascaractersticas(12).

Comoelrendimientodelfiltrolentodependeprincipalmentedelprocesobiolgico,

mientraslacapabiolgicasedesarrolla,laeficienciaesbaja,mejorandoamedida

que progresa la carrera de filtracin, proceso que se conoce con el nombre de

maduracindelfiltro(12).

17

8.2.2. Mecanismosderemocin: desdeelpuntodevistamicrobiolgico,a

mayor poblacin de algas y protozoos en el medio filtrante, puede haber mayor

eficiencia de remocin de coliformes fecales. Para una remocinde 0.5 logsde

coliformes fecales, se present una poblacin de protozoos de 3 logs/cm3 de

arena y una poblacin dealgas de4.2 logs/cm3 de arena mientras que para la

remocinde3logsdecoliformesfecaleslaspoblacionesdeprotozoosfueronde

5.5 logs/cm3 de arena y una poblacin de algas de 6.8 logs/cm3 de arena.

Adicionalmente, la poblacin de protozoarios en el medio filtrante puede estar

actuandocomocontroldelcrecimientodelasbacteriasporqueestoslasdepredan

(13).

Ahora bien, los mecanismos de transporte y adherencia que actan sobre las

partculas acarreadas por el agua en el proceso de remocin por filtracin

lenta(Tabla 1), son los mismos que actan en el proceso de filtracin rpida, la

diferencia fundamentalestenelmecanismobiolgicoadicionalqueactaenel

filtro lento. Mientras que en el filtro rpido los microorganismos quedan entre el

lodoretenidoenellechofiltranteysalendelfiltroconelaguadelavado,quedando

nuevamenteliberados,enelfiltrolentomuerencomoconsecuenciadelprocesode

degradacinbiolgica(1).

18

Tabla 1.PartculasEncontradasenelAgua.

Categora Grupo/Nombre Tamao(micrones)

Mineral

Arcilla(coloidal)

Silicatos

Nosilicatos:Fe,Ca,Al,Mg,etc.

0.0011.0

Biolgica

Virus

Bacterias

QuistesdeGiardialamblia Algasunicelulares

Huevosdeparsitos

Huevosdenemtodos

Cryptosporidiumoocysts

0.01 0.1

0.310

10

3050

1050

10

45

Otraspartculas

Pequeosdesechosamorfos

Grandesdesechosamorfos

Coloidesorgnicos

1 5

25500

Fuente: AWWA, 1991 citado por CANEPA DE VARGAS, Lidia, PEREZ, Jos,

ManualI,IIyIII:TeorayEvaluacin.Diseo,Operacin,MantenimientoyControl.

Per.Lima,OPS/CEPIS,1992.

8.2.3. Mecanismos de transporte: esta etapa de remocin, bsicamente

hidrulica,ilustralosmecanismosmedianteloscualesocurrelacolisinentrelas

partculas y los granos de arena. Estos mecanismos son principalmente:

intercepcin, sedimentacin y difusin. Para comprenderlos hay que considerar

primero la forma en que el fluido se comporta alrededor de un grano de arena,

consideradocomounaobstruccinalpasodelagua.LaFigura 5,muestracmo

el modelo de flujo de un fluido (el cual puede ser representado en trminos de

lneasdeflujo)esalteradoporlapresenciadeungranodearenaidealizadoenla

Figura5comounaesfera(1).

19

Siunapartcula(representadaenlaFigura 5poruncrculonegro)esllevadapor

las lneas de flujo, puede colisionar conungrano dearena, adherirse a l yde

estemodoserremovidamedianteunodeestoscincomecanismos(1).

Figura5.Mecanismosdetransporte.

Fuente: CANEPA DE VARGAS, Lidia, PEREZ, Jos, Manual I, II y III: Teora y

Evaluacin.Diseo,Operacin,MantenimientoyControl.Per.Lima,OPS/CEPIS,

1992.

Cernido: el mecanismo de cernido acta exclusivamente en la superficie de la

arena y slo con aquellas partculas de tamao mayor que los intersticios de la

arena.Su eficiencia es negativa para elprocesoporque colmata rpidamente la

capasuperficial,acortandolascarrerasdefiltracin.

Los slidos grandes, especialmente material filamentoso como las algas

clodferas,formanunacapaesponjosasobreellechoquemejoralaeficienciadel

cernido,actuandocomounprefiltrosobreellechodearena,protegindolodeuna

rpida colmatacin y permitindole cumplir con su funcin de filtracin a

profundidad(1).

20

Intercepcin:esunadelasformasenquelaspartculaspuedencolisionarconlos

granosdearena.Laintercepcinsolamentepuedeocurrirsilapartculaconducida

porlaslneasdeflujoseacercaalgranodearena,demodoquerocelasuperficie

de ste. Cuando ms grande es la partcula, ser ms factible que ocurra la

intercepcin(Figura 5(a))(1).

Sedimentacin: la fuerza de gravedad acta sobre todas las partculas,

produciendo la componente vertical de la resultante de la velocidad de

conduccin,lacualpuedecausarlacolisindelapartculaconelgranodearena.

Suinfluenciaesperceptiblesolamenteconpartculasmayoresde10 m. (Figura

5(b))(14).

Difusin:eseltercermecanismodetransporterepresentativoenlafiltracinlenta.

La energa trmica de los gases y lquidos se pone de manifiesto en un

movimiento desordenado de sus molculas. Cuando esas molculas colisionan

con una pequea partcula, sta tambin empieza a moverse en forma

descontrolada,en unaseriedepasoscortos, a menudo denominadosde andar

desordenado(14).

Si lapartcula esconducidapor las lneas de flujo, la difusin puedecambiarsu

trayectoria, movindose de una lnea de flujo a otra, pudiendo eventualmente

colisionarcon ungranodearena. Como sepuede inferir, cuantoms baja es la

velocidaddelflujo,mspasospodrdarlapartculaporunidaddetiempo.Porlo

tanto, la probabilidad de colisin aumenta a medida que la velocidad intersticial

decrece.Asimismo,amedidaquelatemperaturaseincrementa,aumentatambin

laenergatrmica,porconsiguiente,elnmerodepasosporunidaddetiempoyla

probabilidad de colisin. La difusin es un mecanismo importante conpartculas

detamaomenora1 m (Figura 5(c))(14).

21

Flujointersticial:laslneasdeflujomostradasenlaFigura6,hansidoidealizadas

para un solo grano de arena. En una porcin de lecho filtrante con granos de

arena,laslneasdeflujotienenunaconfiguracinmstortuosa,comoseindicaen

la Figura 6. Pordefinicin, el flujo entre dos lneas cualesquiera de corriente es

similaryelespaciodentrodelcualdiscurrensedenominaconductocilndrico.La

configuracindeestosconductoscilndricosestortuosa,sebifurca,seunenyse

vuelvenabifurcarendiferentespuntos.Estecambiocontinuodedireccindelflujo

crea mayor oportunidad de colisin, al cruzarse constantemente las partculas y

losgranosdearena(14).

Figura6.LneasdeFlujoenelInteriordelLechoFiltrante(1).

Fuente: CANEPA DE VARGAS, Lidia, PEREZ, Jos, Manual I, II y III: Teora y

Evaluacin.Diseo,Operacin,MantenimientoyControl.Per.Lima,OPS/CEPIS,

1992.

ComoseindicaenlaFigura6,siunapartculaesconducidaporlaslneasdeflujo

intersticial, ser ms probable que encualquierpuntodurante su paso entre los

granosdearenachoquecontraunodeellos.Laposibilidaddechocardentrodeun

tramodadosutrayectoriadependedeladimensinde los granos de arena, de

la velocidad intersticial ydelatemperatura.

Cuanto ms pequeos los granos de arena, mayor probabilidad de colisin. La

porosidad del medio es mayor, por lo tanto, hay mayor cantidad de conductos,

22

producindose mayor nmero de bifurcaciones. Asimismo, cuanto ms baja la

velocidadintersticial,mayorposibilidaddecolisionar.Comoseindicpreviamente,

lasvelocidadesmsbajaspermitenmayoroportunidaddecolisinporunidadde

distanciaconelmecanismodedifusin.Sinembargo,amedidaquelavelocidad

intersticial se incrementa, hay un punto por encima del cual la velocidad ya no

influyeaunquesigaaumentando.Finalmente,lastemperaturasaltasintensificanel

mecanismodedifusin,producindoseunamayorprobabilidaddecolisin(14).

Probabilidad de colisin: todo el anlisis efectuado hasta ahora est

estrechamenterelacionadoconlaoportunidaddecolisinentreunapartculayun

granodearena,expresadomedianteelcoeficiente .Elnmerodecolisionespor

unidad de desplazamiento determina el potencial de remocin mediante la

filtracin.Laremocinfinaldependerdequeseproduzcalaadherencia(12).

8.2.4. Mecanismo de adherencia: slo cuando se produce la adherencia, hay

remocin.Lafraccindepartculasqueseadhierenenrelacinconelnmerode

colisiones,pordefinicineselcoeficiente .Eldesarrollodelapelculabiolgica

proporciona a los granos de arena una superficie absorbente que favorece la

adherencia. Otra suposicin es que las enzimas extracelulares coagulan las

partculas permitiendo as la adherencia (12). Se desconoce en qu situaciones

aumentaodisminuyeelvalorde .

Cuando el filtro comienza a funcionar y antes de que se desarrolle la pelcula

biolgica la remocin de coliformes es cercana a cero y por lo tanto = 0.

Despusdeque lapelculabiolgicasehadesarrollado,la tasaderemocines

delordende2a4logaritmos,encontrndoseelcoeficiente cercanoa1.0.Esto

indica la importancia de la pelcula biolgica en la eficiencia del filtro lento. Los

microorganismos puedenmorir o ser ingeridos por los predadores,antesdeque

logren alcanzar una superficie absorbente. Por lo tanto, la remocin indicada

23

puede deberse a muerte o predacin adicional a la adherencia. Sin embargo,

luegodeproducidalaadherenciaocurririnevitablementelapredacinylamuerte

(15).

Elfiltroseconsideramadurocuandolapelculabiolgicahallegadoasumximo

desarrollo para las condiciones existentes. El lmite mximo de desarrollo de la

pelcula biolgica no est an definido, necesitndose mayor investigacin al

respectoparaobtenerestaimportanteinformacin(12).

Noobstante,investigacioneshandemostradoqueel lmitemximodedesarrollo

delacapabiolgicaserelacionaconelcontenidodenutrientesenelaguacruda

(16).

Puede esperarse que los filtros lentos que tratan aguas con bajo contenido de

nutrientes presenten una remocin de coliformes fecales del orden de 2 log,

despus de producirse la maduracin de la pelcula biolgica. En cambio, con

aguasricasennutrientesesdeesperarqueseobtenganremocionesdelordende

3log,evidencindoseenotroscasoseficienciasderemocindehasta4log(16).

8.2.5. Mecanismobiolgico:talycomoseindicanteriormente,laremocin

totaldepartculasenesteprocesosedebealefectoconjuntodelosmecanismos

deadherenciaybiolgico(1).

Al iniciarseelproceso, lasbacteriaspredadorasobenficas transportadasporel

agua pueden multiplicarse, contribuyendo a la formacin de la pelcula biolgica

delfiltroyutilizandocomofuentede alimentacineldepsitodemateriaorgnica.

Estasbacteriasoxidandichamateriaparaobtenerlaenergaquenecesitanpara

sumetabolismo(desasimilacin)yconviertenpartedestaenmaterialnecesario

para su crecimiento (asimilacin). As, las sustancias y materia orgnica muerta

24

sonconvertidasenmateriaviva.Losproductosdedesasimilacinsonllevadospor

elaguaaprofundidadesmayoresparaserutilizadosporotrosorganismos(1).

Elcontenidobacteriolgicoestlimitadoporelcontenidodemateriaorgnicaenel

agua cruda y es acompaado de un fenmeno de mortalidad concomitante,

duranteelcualseliberamateriaorgnicaparaserutilizadaporlasbacteriasdelas

capas ms profundas y as sucesivamente. De este modo, la materia orgnica

degradable presenteenelagua crudaes gradualmente descompuestaenagua,

bixido decarbono ysales relativamente inocuas, talescomo sulfatos, nitratosy

fosfatos(procesodemineralizacin)loscualessondescargadosenelefluentede

losfiltros(10).

La actividad bacteriolgica descrita es ms pronunciada en la parte superior del

lecho filtrante y decrece gradualmente con la profundidad y la disponibilidad de

alimento. Cuando se limpian las capas superiores del filtro se remueven las

bacterias,siendonecesariounnuevoperodo demaduracindel filtro hastaque

se logre desarrollar la actividad bacteriolgica necesaria. A partir de los 0.30 a

0.50 m de profundidad, la actividad bacteriolgica disminuye o se anula

(dependiendo de la velocidad de filtracin) en cambio, se realizan reacciones

bioqumicas queconviertena los productosdedegradacin microbiolgica (tales

comoaminocidos)enamonacoyalosnitritosennitratos(nitrificacin)(1).

8.2.6. Factores que modifican la eficiencia del filtro lento: estos factores

puedenclasificarsecomodediseo,operacinyambientalesdelcomportamiento

deestosdependerlaeficienciadelproceso(Tabla 2).

25

Tabla 2. Variables del Proceso que Afectan la Eficiencia de la Filtracin

Lenta.

Clasificacin Variables

Condicionesde

diseo

Tasadevelocidad

Tamaodelaarenad10yC.U.

Prdidadecargapermitida

Profundidaddellechodearena(mximaymnima)

Parmetrosde

operacin

Frecuenciaderaspados

Tiempoenqueelfiltroestfueradeoperacindespus

delraspado

Mnimaalturadelechopermitida

Tiempodemaduracindelfiltro

Variacionesdeflujo

Edadytipodelschmutzdecke

Distanciaentrelacapadehieloyellechodearena(en

climasmuyfros)

Condiciones

ambientalesdel

aguacruda

Temperaturadelagua

Calidaddelaguacruda

Clasedemicroorganismospresentes

Concentracindemicroorganismos

Tipoyconcentracindealgas

Magnitudytipodeturbiedad

Concentracinytipodecompuestosorgnicos

Concentracinytipodenutrientes

Fuente: CANEPA DE VARGAS, Lidia, PEREZ, Jos, Manual I, II y III: Teora y

Evaluacin.Diseo,Operacin,MantenimientoyControl.Per.Lima,OPS/CEPIS,

1992.

26

8.2.7 Condiciones ambientales y calidad del agua cruda: las condiciones

del agua cruda que ms afectan la eficiencia del filtro son la temperatura, la

concentracin de nutrientes y de sustancias txicas y afluentes con turbiedad y

coloraltos(1).

Temperatura:encondicionesambientalesextremassehandetectadoeficiencias

en laremocinentre0y90%.Laeficienciaderemocindebacteriascoliformes

fecales puede reducirse al 99% a 20 C, y al 50% a 2 C permaneciendo

inalterables todas las condiciones restantes (13). En filtros operando con

velocidades de 0.3 m/h y temperaturas de 4 C, con buenas condiciones de

funcionamiento, no se han logrado producir efluentes con menos de 50

UFC/100mL. Los antiguos sistemas de Londres se operan con velocidades de

0.20 m/h, obtenindose filtrados con concentraciones de coliformes fecales

menoresde10UFC/100mL(13).

EnSuiza,HolandayotrospasesdesarrolladosdeEuropaycuyas temperaturas

son bajas, los filtros lentos son techados para conservar el calor y atenuar el

efecto de la nieve y las heladas. Adicionalmente, las regiones en las que los

afluentesasocianunabajatemperaturayconcentracindenutrientes,ellechodel

filtropuededemorarvariosmesesenmaduraryalcanzarsumximaeficienciade

remocinbacteriolgica(13).

Concentracin de nutrientes: La velocidad de desarrollo de la formacin

biolgicaenelfiltrodependedelaconcentracindenutrientesenelagua,debido

a que sta es la fuente de alimentacin de los microorganismos. Experimentos

realizadosincrementandolosnutrientesenunfiltro,indicanquelaformacindela

capabiolgicaseaceleraactivamente,encomparacin,conotrosimilaroperando

conlamismacalidaddeagua(1).

27

Concentracionesaltas de turbiedad y color:Lacapacidaddelosfiltroslentos

para reducir la turbiedad y el color es muy limitada. El agua cruda no debe

sobrepasarde10a20unidadesnefelomtricasdeturbiedad(UNT)porperodos

prolongados,pudiendoaceptarsepicosde50a100UNTporpocashoras,debido

aquecausanenlodamientodelasuperficiedelfiltro,reduciendolacapacidadde

remocin de la formacin biolgica del filtro y reduciendo dramticamente la

duracin de la carrera de filtracin. En los casos en que los filtros se estn

raspando cada doso tresdasporestacausa, adems deafectar la calidaddel

agua producida, incrementa en forma exagerada los costos de operacin y

mantenimiento(1).

Encuantoacolorverdadero,lacapacidadderemocindel filtrolentoselimitaa

4050unidadesdecolor(UC).Estosaspectossepuedencontrolaranteponiendo

al filtro lento (Figura 7) tantos procesos como sea necesario para adecuar el

afluentealoslmitesdeturbiedadestipuladosparaelfiltro(1).

Figura7.FiltroLentoparaelMedioRural(CEPIS,1982).

Fuente: CANEPA DE VARGAS, Lidia, PEREZ, Jos, Manual I, II y III: Teora y

Evaluacin.Diseo,Operacin,MantenimientoyControl.Per.Lima,OPS/CEPIS,

1992.

28

8.2.8 Elschmutzdecke definido: el schmutzdecke se deriva de la palabra

alemanaquesignificacapasucia.Estapelculapegajosa,queesdecolorrojizo,

seformadeladescomposicindelamateriaorgnica,hierro,manganesoyslice

y por otras acciones del filtro fino que contribuyen a la remocin de partculas

coloidalesfinasenelaguacruda.Elschmutzdecketambinestenlazonainicial

de la actividad biolgica, proporcionando una cierta degradacin de orgnicos

solublesenelaguacruda,queestilparareducirelsabor, losoloresyelcolor

(17).

8.2.9. Procesosde la purificacinenelschmutzdecke y la zona biolgica:

lascondicionesencontradasdentrodeun filtro lentodearenasongeneralmente

inadecuadas para la multiplicacin de bacterias intestinales. Estas, que

normalmente crecen a la temperatura corporal de 37 C, no prosperan en las

temperaturasdebajode30C.Adems,generalmentelacapafiltrantenocontiene

mucha materia orgnica del origen animal para satisfacer sus necesidades

alimenticias y tambin hay en el filtro competicin por el alimento de otros

microbios, mientras que en profundidades ms bajas el alimento llega a ser

incluso ms escaso de modo que mueren de hambre, particularmente a

temperaturas ms altas cuando su tasa metablica aumenta. Agregado a esto,

muchos tipos de organismos predadores (tales como protozoos y pocos

metazoarios) abundan en la parte superior del lecho que se alimentan de otras

clulas. Finalmente, aunque relativamente pocos datos cuantitativos estn

disponibles,sesabequelosmicroorganismosenunfiltrolentodearena,producen

variassustanciasqueactancomovenenosqumicosobiolgicosalasbacterias

intestinales.Losefectos combinadosde este ambiente selectivamente hostildan

lugar a la muerte y a la inactivacin de muchos microorganismos patgenos. El

resultadototalesunareduccinsustancialenelnmerodeE.coli,yunamayordisminucin proporcional uniforme de patgenos. Este efecto llega a ser mayor

mientrasquelafloraylafaunadelfiltroseconviertenenpresenciadelalimento,

deloxgenoydelastemperaturasconvenientes(1).

29

8.2.10. Manteniendo el lecho hmedo: para la supervivencia de los

microorganismosdentrodelazonabiolgica,laarenasedebemantenermojada.

La capa filtrante de arena se mantiene mojada por el diseo del filtro, donde el

nivelde tubo de salida se hace sobre el nivelde la arena. Esto asegura que la

capafiltrantenoseseque(1).

8.2.11. Suministrodealimentos:paralasupervivenciadelosmicroorganismos

dentro de la zona biolgica, necesita tener una fuente de alimento en el agua

cruda. Un inculo biolgico en el filtro con agua cruda asegura una filtracin

biolgicamseficiente(18).

8.2.12. Fuente de Oxgeno: para la supervivencia de los microorganismos

dentrodelazonabiolgica,necesitatenerunafuentedeoxgeno.Eloxgenose

utiliza en el metabolismo de componentes biodegradables, la inactivacin y el

consumo de patgenos. Si el oxgeno baja a cero durante la filtracin ocurre la

descomposicin anaerobia, con la produccin consiguiente del sulfuro del

hidrgeno, del amonaco y producir sustancias que transfieren sabor yolor, que

juntoconelhierroyelmanganesodisueltos,hacendelaguatratadainadecuada

paraellavadoderopayotrospropsitos.Aselcontenidomedioenoxgenodel

agua filtrada no debe caer debajo de 3 mg/L. Para evitar la cada de la

concentracindeloxgenosepuedeairearelaguacrudaorealizarpretratamiento

parabajarsudemandadeloxgeno(1).

Encontrarunamaneradepermitirmuchatransferenciadeloxgenoparasostener

la capa biolgica es esencial en el diseo del filtro de arena lento de paso

intermitente.Elestudiofuerealizadoen1995ydeterminunmodelomatemtico

para describir la difusin de la transferenciadeloxgenoen la biocapa del filtro

(19).

http://216.239.39.104/translate_c?hl=es&u=http%3A//www.biosandfilter.org/biosandfilter/index.php/item/296&prev=/search%3Fq=algae+slow+sand+filtration&start=40&hl=es&lr=&sa=N

30

8.2.13. Tiempo de contacto: para la oxidacin bioqumica satisfactoria de la

materia orgnica por los microorganismos en la capa biolgica, se debe permitir

un tiempo suficientemente largo, el contacto con el lecho de arena. El tiempo

adecuado se asegura, guardando el ndice de filtrado bajo. Una forma de hacer

estoesreducir la cabezade la presin(cargahidrulica)delagua encima de la

arenayotra,aumentarlaprofundidaddelaarena.Desdeladescargaserelaciona

laprdidadelacabezaylalongituddelacolumnadelaarena(20).

8.3. CONCENTRACINDEALGAS

Las algas pueden llegar al filtro procedente de los ros, lagos y presas que

alimentan estos sistemas. Son parte constituyente del schmutzdecke y en

concentracionesde2400organismosporcadagramodearena(21),suefectoes

beneficiosoparaelfuncionamientodelfiltro(1).Lasalgasmantienenelequilibrio

biolgicoproduciendoeloxgenoquerequierenlospredadoresparasudesarrollo

yconsumiendoelanhdridocarbnicoqueestosexhalanademsdeactuarcomo

unprefiltrosobrelasuperficiedelaarena(1).

Sin embargo, bajo ciertas condiciones particularmente relacionadas con la

disponibilidaddeluzynutrientes,comopresenciadefosfatosynitratosenelagua,

puedenproducirsesobrecrecimientosdealgas.Estosflorecimientosobloomsde

algaspuedencrearseriosproblemasdeoperacinycalidadalaguatratada,tales

como bloqueo o colmatacin prematura del lecho filtrante, produccin de olor y

sabor, incremento en la concentracin de sustancias orgnicas solubles y

biodegradables en el agua, incremento de las dificultades asociadas con la

precipitacin de carbonato de calcio y desarrollo de condiciones anxicas.

Adems,lacarrera del filtro puedereducirse a unsexto de su perodo normal

31

debidoaunexageradocrecimientodealgas,anenclimastempladoscomoelde

Gran Bretaa (1). Durante su actividad fotosinttica, las algas pueden reducir la

capacidad buffer natural o amortiguadora del agua y el pH puede elevarse

considerablemente, an por encima de 10 u 11, como consecuencia de esto, el

hidrxido de magnesio y de calcio puede precipitar sobre los granos de arena,

afectandolaeficienciadelprocesoylascondicionesdeoperacindelfiltro(1).

Elcontrolalasalgasesdifcil,peropuedesolucionarsecontrolandolosnutrientes

enlafuenteyelefectodelaluzalcubrirlosreservoriosdeaguacruda.EnEuropa

este problema se obvia techando los filtros, encontrando que la falta de luz no

afecta mayormente el proceso y la reduccin de las algas permite operar con

tasasdefiltracinmsaltas(1).

8.4. LASALGAS

Lasalgassonungrupodeorganismosdeestructurasimplequeproducenoxgeno

al realizar el proceso de la fotosntesis, proceso en el cual los organismos con

clorofila,comolasplantasverdes,lasalgasyalgunasbacterias,capturanenerga

en forma de luz y la transformanenenergaqumica. Aunque la mayora de las

algas son microscpicas como las diatomeas tambin las hay visibles a simple

vistacomolasalgasmarinasylasnomarinas.Lasalgaspuedenestartantoenel

aguacomoenlatierra,puedenvivirensimbiosisconhongoscreandolquenesla

simbiosis es un proceso en el que dos organismos cooperan para obtener un

beneficiomutuo.Ciertasalgashanevolucionadohacialaprdidadesucapacidad

fotosinttica(2).

32

8.4.1. Clasificacin de las algas: la divisin ms simple de estos

microorganismos podra ser las formas mviles y las formas inmviles. Los

bilogos suelen utilizar un sistema de clasificacin que las distribuye en reinos

diferentes.Lasinvestigacionesactualessugierenqueexisten,almenos,diecisis

lneas filogenticas, grupos de organismos con un antepasado comn, o

divisiones. Las lneas filogenticas de las algas se definen segn determinadas

caractersticas:(1).

Lacomposicindelaparedcelular.

Lospigmentosfotosintticos.

Losproductosdereserva.

Losflagelosdelasclulasmviles.

La estructura del ncleo, el cloroplasto, el pirenoide, zona del cloroplasto

que participa en la formacin de almidn y la mancha ocular, orgnulo

constituidoporunagranconcentracindelpidos.

Las algas procariticas, que carecen de membrana nuclear, se clasifican en el

reino Mneras. Las formas unicelulares de las algas eucariticas, que tienen su

ncleorodeadoporunamembrana,seincluyenenelreinoProtistas,aligualque

las lneas filogenticas con formas pluricelulares, aunque segn ciertas

clasificaciones estas ltimas se incluyen en el reino vegetal (1). Una hiptesis

apuntaaquelosorgnulosdelasclulasdelasalgashanevolucionadoapartir

deendosimbiontes(1).

8.4.2. Lneasfilogenticas: enladivisindelasalgassehandefinidodiecisis

lneasfilogenticas:

Algas verde azuladas o azules (cyanoprokariota): Las algas verdeazuladastambinsonllamadasbacteriasverdeazuladasporquecarecen

33

de membrana nuclear como las bacterias. Slo existe un equivalente del

ncleo, el centroplasma, que est rodeado sin lmite preciso por el

cromatoplasma perifrico coloreado. Elhecho deque stasse clasifiquen

comoalgasenvezdebacteriasesporqueliberanoxgenorealizandouna

fotosntesissimilaraladelasplantassuperiores.Ciertasformastienenvida

independiente,lamayoraseagregaencoloniasoformandofilamentos.Su

color vara desde verde azulado hasta rojo o prpura dependiendo de la

proporcindedospigmentosfotosintticosespeciales: laficocianina(azul)

ylaficoeritrina(rojo),queocultanelcolorverdedelaclorofila.Mientrasque

lasplantassuperiorespresentandosclasesdeclorofilallamadasAyB,las

algasverdeazuladascontienensloladetipoA,stanoseencuentraen

los cloroplastos, sino que se distribuye por toda la clula. Se reproducen

poresporasoporfragmentacindelosfilamentospluricelulares.Lasalgas

verde azuladas se encuentran en hbitats diversos de todo el mundo.

Abundan en la corteza de los rboles, rocas y suelos hmedos donde

realizanlafijacindenitrgeno.Algunascoexistenensimbiosisconhongos

para formar lquenes. Cuando hace calor, algunas especies forman

extensasy,aveces,txicasfloracionesenlasuperficiedecharcasyenlas

costas. En aguas tropicales poco profundas, las algas llegan a constituir

unas formaciones curvadas llamadas estromatolitos, cuyos fsiles se han

encontradoenrocasformadasduranteelprecmbrico,hacemsde3.000

millonesdeaos.Estosugiereelpapeltanimportantequedesempearon

estos organismos cambiando la atmsfera primitiva, rica en dixido de

carbono,porlamezclaoxigenadaqueexisteactualmente.Ciertasespecies

vivenenlasuperficiedelosestanquesformandolasfloresdeagua(1).

Algas verdes (chlorophyta): Se cuentan entre los organismos msantiguos la primera alga verde aparece en el registro fsil hace ms de

2.000 millones de aos. Se les considera predecesoras de las plantas

verdesterrestres.Lasalgasverdesseasemejanalasplantassuperioresen

34

quetienenclorofilaAyByalmidncomomaterialdereserva.Lamayora

son unicelulares mviles o no, coloniales o pluricelulares. Las especies

unicelulares mviles se desplazan en el agua gracias a los flagelos. Las

especiesinmvilespuedengenerarclulasreproductorasmviles,esdecir,

zoosporas. Tanto las mviles como las inmviles pueden vivir aisladas o

reunirse en colonias a menudo, stas tienen forma determinada y un

nmerofijodeclulas,todasellasiguales,yconstituyenuncenobioouna

comunidadcelular.Lamayoradeestasalgasposeeparedescelularescon

dos capas, una interna de celulosa y otra externa con pectina, sustancia

blanca amorfa que producen algunas plantas. Muchos clorfitos

unicelularesseagrupanenfilamentosysonvisiblescomomusgoderoo

verdndecharca.Enhbitatsmarinoslasmsdesarrolladassecomponen

desifonesplurinucleadosyalcanzanunalongitudde10metros.Ungnero

tiene las paredes celulares impregnadas con una forma de carbonato de

calciollamadaaragonitaycontribuyedemodoimportantealaformacinde

los arrecifes de coral. Las algas verdes se localizan tambin en el suelo

hmedo, adheridas a las plantas terrestres (algunas de stas son

parsitas),einclusoenlanieveyelhielo.Las formas marinassonfciles

de ver en las rocas costeras cuando baja la marea. Algunas especies

terrestresdealgasvivenensimbiosisconloshongos(lquenes).Lasalgas

verdes se reproducen de forma vegetativa (por fragmentacin y divisin

celular),asexual(poresporasyzoosporas),ysexualporconjugacinyen

muchas especies se da la alternancia de generaciones. Lasalgas verdes

tienenunaenorme importanciayaqueconstituyenunafuentedealimento

(plancton) para otros organismos acuticos y contribuyen al aporte de

oxgeno atmosfrico. Cuando la poblacin de carceas (algas de agua

dulce) aumenta demasiado provocan mal olor y en charcas y lagos

contaminadospornitratosyfosfatosapareceenelaguaunaespumadensa

y maloliente y se produce un drstico descenso del oxgeno disponible,

necesarioparaotrasformasdevidaacutica (1).

35

Diatomeas(bacillariophyta):Lasdiatomeassonorganismosunicelulares,

puedenunirseencoloniasconformadetallooramificadas.Lasclulasde

lasdiatomeassoncompletas.Tienenmembrana,ncleo,cromatforos,dos

vacuolasqueserepartenellquidointracelular,entreotros.Entalesclulas

no se acumula almidn, sino gotas de aceite. Lo ms notable de estas

plantaseslamembranaquelasenvuelveylasprotege,constituidaporuna

modificacin de la celulosa impregnada de una combinacin silcica esta

especiedecaparazn,elfrstulo,secomponededospiezasqueencajan

una en otra por sus bordes, como una caja y su tapadera. En muchas

diatomeasexisteunalneasinuosaquerecorrelavalva(rafe)quevadeun

ndulo extremo a otro, interrumpida por un ndulo central. El slice les

confiere rigidez y origina patrones de estras, esculpidos de manera

complicada, que suelen servir como rasgos para su identificacin. El

citoplasma contiene la clorofila verde,se mezcla con laxantofila (de color

amarillento),lacarotinayconelfucoxantinayconfierenalasdiatomeassu

apariencia castaodorada con una pigmentacin similar, aunque no

idntica, a la de las algas pardas. Su reproduccin generalmente es por

divisin celular. Las cubiertas se separan y cada mitad segrega otra un

poco ms pequea que encaja con la anterior. Las divisiones celulares

sucesivasvanproduciendoclulasdemenortamao,hastaquesealcanza

una talla mnima. Peridicamente se originan clulas de la talla del

organismooriginalporreproduccinsexual(1).

Estas algas se encuentranprincipalmente encharcasdeaguadulceo en

lascapassuperficialesdelosocanos,dondeconstituyenuncomponente

principal del plancton del que depende la vida marina y en suelos

hmedos. Pueden flotar formando parte del plancton o fijarse a rocas u

otras superficies. Los restos fsiles de las conchas de las diatomeas se

llaman tierra de diatomeas, que se usa como abrasivo y filtrante. Existen

dostiposdediatomeas:(1).

36

Cntricas: tiene la valva circular y las grabaduras o estras van

desdeelcentrohastalosbordes.Carecederafeyabundaenlos

mares. Junto a los flagelados vegetales, constituyen el principal

componentedelplanctonvegetal.

Pennadas: en generalson alargadaso elpticas, en forma de S

tienen rafe y las grabaduras parten a menudo de la grieta

longitudinal y se disponen a ambos lados de ella, como en un

plumadeunpjaro.

Otraslneasfilogenticasdealgas:Sehandefinido,almenos,otrasonce

lneas filogenticos de algas. La mayora son organismos flagelados

unicelulares o miembros de colonias. Los dinoflagelados (Pyrrophyta) son

mayoritariamente marinos. Desempean un papel destacado como

productoresprimariosenlaredtrfica, sonmsconocidosporqueoriginan

la marea roja, crecimiento explosivo de ciertas especies que introducen

toxinasenelmedio(1).

Loscocolitopridos,miembrosdeladivisinPrymnesiophytaoHaptophyta,tienen unas escamas calcificadas complejas llamadas cocolitos unidas a

sus cuerpos celulares. Los cocolitos fosilizados que forman acantilados

blancos,sonimportantesenelestudiogeolgicodelosestratos(capasde

rocasedimentaria)(1).

Otras lneas filogenticas de algas con miembros fotosintticos sonChrysophyta, Xanthophyta (Tribophyta), Eustigmatophyta, Raphidophyta,Cryptophyta,EuglenophytayPrasinophyta(1).

37

8.5. ALGASOBTURADORASDEFILTROS

Alpasarelaguaporelfiltrodearenalosespaciosquequedanentrelosgranosse

llenandepartculascoloidalesyslidas,quehabanestadodispersasenelagua.

Sielaguacrudaprocededeunafuentesuperficial,comoundepsito,embalseo

corriente,lasalgasqueinvariablementeseencuentranpresentes,aparecernen

elmaterialacumulado enel filtro dearena.A menudo son la causa primaria del

taponamientodelfiltro(2).

En la mayora de los lugares, las algas y otras materias en particular son lo

suficientemente abundantes durante todo el ao para definir que el agua sea

tratada con coagulantes antes de dirigirla directamente a los filtros. Sin este

tratamiento preliminar, el filtro se obstruira tan rpidamente que sera poco

econmicousarlo(2).

En los filtros lentos las algas y otros microorganismos acuticos pueden

desempearunpapeltilenelprocesodepurificacin.Formanunacapasueltay

limosaenlasuperficiedelaarena,queactaporsimismacomofiltro.Lasalgas

de esta capa liberan oxgeno durante la fotosntesis y el oxgeno a su vez, es

utilizado por las bacterias saprofitas, aerobias, hongos y protozoarios, que se

implantan en el filtro y en la superficie, lo que permite la descomposicin o

estabilizacindelamateriaorgnicapresenteenelaguanatural.Sinembargo,las

diatomeas, si seencuentran engrandes cantidades, porposeerparedes rgidas,

suelen perjudicar ms que beneficiar, al acelerar el taponamiento del filtro. En

ciertoscasoshasidoposibleutilizarfiltroslentosdearenacuandolasdiatomeas

ponenfueradeserviciolosfiltrosrpidos.Elaguaquehaatravesadounfiltrolento

est relativamente libre de bacterias, algas y otros organismos, as como de

materiaorgnicamuerta(2).

38

Noseconocebienporqueciertasalgassonmseficacesqueotrasencuantoa

reducirlacorrientedeaguaenelfiltro.Desdeluego,esfundamentalsucapacidad

para multiplicarse engrannmero. Lapared rgida de las diatomeascompuesta

deslicequenosedescompone,elcopiosomaterialmucilaginosoquerodea las

clulasdePalmellaspy latendenciaaformarcoposounareddefilamentos,sonotrosfactores,comoocurreconFraginariaspyTribonemasp(2).

Las diatomeas se encuentran durante todas las estaciones del ao y son, por

mucho,elgrupomsimportantedentrodelosorganismosqueobturanlosfiltros.

Las especies importantes que producen este efecto son: Asterionella, Fragilaria,Tabellaria y Synedra. Otras diatomeas que ocasionalmente taponan los filtroscomprenden Navcula, Cyclotella, Diatomea y Cymbella (2). Las diatomeas porposeerlaparedrgidacompuestadesliceynodescomponerse,ancuandoellas

mueranrpidamenteenlasuperficiedelfiltro,suparedsilcicasubsisteyobstruye

losporosdearena(2).

8.6. CONTROLDEALGAS

Siempre que la densidad de algas en un estanque supera concentraciones del

orden de 200 UPA/mL (unidades patrn de rea/mL) (22) sin que sea posible

controlarlas,sedebeaplicarunalguicidaocualquierotrorecursoquelaselimine

delagua.Elnmerolmitedealgaspormililitrovarasegnlaespecieencuestin

yconsurespectivotamaocelular.Conlosanlisisfsicosyqumicosdelaguase

podr determinar si existen nutrientes en cantidad y concentracin suficientes

como para que sean un factor determinante en la presencia de estos

microorganismosenlaplantadeAltavista(23).

39

8.7. BIOINDICADORES

Los indicadores biolgicos son atributos de los sistemas biolgicos que se

emplean para descifrar factores de su ambiente. Inicialmente, se utilizaron

especiesoasociacionesdestascomoindicadoresyposteriormente,comenzaron

a emplearse tambin atributos correspondientes a otros niveles de organizacin

del ecosistema, como poblaciones, comunidades, entre otros, lo que result

particularmentetilenestudiosdecontaminacin(3).

Lasespeciesindicadorassonaquellosorganismos(o restosdelosmismos)que

ayudan a descifrar cualquier fenmeno o acontecimiento actual (o pasado)

relacionado con el estudio de un ambiente. Las especies tienen requerimientos

fsicos,qumicos,deestructuradelhbitatyderelacionesconotrasespecies.A

cada especie o poblacin le corresponden determinados lmites de estas

condiciones ambientales entre las cuales los organismos pueden sobrevivir

(lmitesmximos),crecer(intermedios)yreproducirse(lmitesmsestrechos).En

general,cuandomsestenoicasealaespecieencuestin,esdecir,cuandoms

estrechos sean sus lmites de tolerancia, mayor ser su utilidad como indicador

ecolgico. Las especies bioindicadoras deben ser, en general, abundantes,

sensiblesalmediodevida,fcilesyrpidasdeidentificar,bienestudiadasensu

ecologayciclobiolgico,yconpoca movilidad(3).

A principios de siglo se propuso la utilizacin de listas de organismos como

indicadoresdecaractersticasdelaguaenrelacinconlamayoromenorcantidad

de materia orgnica. Se generalizo la idea de utilizar las especies como

indicadores, aplicndose a la vegetacin terrestre y al plancton marino. En

determinadas zonas las plantas se emplearon como indicadores de las

caractersticasdeaguaysueloeinclusoparaestablecerlapresenciadeuranio.

(3).

40

Enoceanografalosbioindicadoresseutilizanenestudiosdehidrologa,geologa,

transporte de sedimentos, cambios de nivel ocenico o presencia de peces de

valor econmico, por ejemplo. Los indicadores hidrolgicos son organismos

mediante los cuales se pueden diferenciar las distintas masas de agua de mar

(masasquedifierenensuscaractersticasfsicas,qumicas,deflorayfaunayque

se caracterizan, en general, por su temperatura y salinidad) y determinar sus

movimientos. Los organismos pueden ser utilizados como indicadores de una

masa de agua, requirindose que sean fuertemente estenoicos para que no

sobrevivanacondicionesdiferentesalasdelamasadeaguaquecaracterizan,o

bien como trazadores de una corriente, si son ms o menos resistentes a los

cambios ambientales y sobreviven en condiciones diferentes, indicando la

extensin de una corriente que puede atravesar varias masas de agua. Estos

mtodos biolgicos son ms tiles que las determinaciones fsicas o qumicas

especialmenteen las zonasmarginales, decambio yadems, informansobreel

gradodemezcladedostiposdeaguaenlaszonasintermedias(3).

La utilizacin de organismos vivos como indicadores de contaminacin es una

tcnicabienreconocida.Lacomposicindeunacomunidaddeorganismosrefleja

la integracin de las caractersticas del ambiente sobre cierto tiempo, y por eso

revela factores que operandevez encuando ypuedenno registrarse enuno o

varios anlisis repetidos. La presencia de ciertas especies es una indicacin

relativamentefidedignadequedurantesuciclodevidalapolucinnoexcediun

umbral(3).

Varios organismos, sensibles a su medio ambiente, cambian aspectos de su

forma,desapareceno,porelcontrario,prosperancuandosumediosecontamina.

Cada etapa de auto depuracin en un ro que sufri una descarga de materia

orgnica se caracteriza por la presencia dedeterminados indicadores. Segnsu

sensitividad a la polucin orgnica se clasificaron especies como intolerantes,

facultativas,otolerantes(3).

41

El empleo de organismos indicadores de contaminacin requiere conocer las

tolerancias ecolgicas y los requerimientos de las especies, as como sus

adaptaciones para resistir contaminantesagudos ycrnicos. Las investigaciones

sobre organismos indicadores de contaminacin comprenden el estudio

autoecolgico, enel laboratorio,para establecer los lmites de tolerancia deuna

especieaunasustanciaoaunamezcladeellasmedianteensayosdetoxicidady

el sinecolgico, que se basa en la observacin y anlisis de las caractersticas

ambientales de los sitios en los cuales se detectan con ms frecuencia

poblaciones de organismos de cierta especie. Algas, bacterias, protozoos,

macroinvertebrados y peces son los ms utilizados como indicadores de

contaminacinacutica(3).

Los resultados del estudio de las especies indicadoras deniveles de calidad de

aguasonmsinmediatos,requierenunprofundoconocimientoparaidentificarlos

organismos y slo son adecuados para las condiciones ecolgicas y

caractersticasregionalesmientrasquelosresultadosnumricosde losestudios

de estructura de comunidades, si bien requieren su interpretacin ecolgica,

demandando ms tiempo, son independientes de las caractersticas geogrficas

regionalesytienenaplicabilidadanconinformacionessistemticasyecolgicas

deficientes(3).

En las evaluaciones de riesgo ecolgico se ha propuesto la utilizacin de

indicadoresdeconformidad,dediagnstico,ytempranosdedao(3).

42

9. MATERIALESYMTODOS

9.1. SITIOSDEMUESTREOPARACLASIFICACINDELASALGAS

Lasmuestrasparaelrecuentoyclasificacindelasalgasfueroncolectadasenlos

cuatro filtros lentos que componen la planta de tratamiento biolgico del

corregimientodeAltavistadelmunicipiodeMedellin.

9.2. TOMADEMUESTRASPARAANLISISDEALGAS

Lasmuestrasfuerontomadasendosperiodos,elperiodolluvioso,duranteelmes

dediciembrede2005yelperiodosecoenlosltimosdasdelmesdeenerode

2006.Se tomaronmuestrasen laparteinicial,enelcentroyenlaparte finalde

cadaunodeloscuatrofiltros.Sehizounraspadosuperficialdelacapabiolgica

formada en la parte superior de los lechos filtrantes, con el fin de no arrastrar

materialpesadoquepudierasedimentarseyproducirinterferenciaenelmomento

derealizarelmontajedelasalcuotasenlosportaobjetosparaserobservadosen

el microscopio. Este raspado se llev a cabo con un bistur y se introdujo en

frascosplsticosde50mLdecapacidad.Despusseleagregaguanatural,de

lamismaqueseibaatratarenlaplanta.Elreaqueseeligifuede5centmetros

cuadradosencadaunodelostressitiosdemuestreoenloscuatrofiltros,paraun

43

total de 12 muestras porperiodo climtico. El tiempo de maduracin mnima de

cadafiltrofuede2meses.Losmuestreosfueronrealizadosentrelas7a.m.ylos

8a.m(Figura8).Estasmuestrasfuerontrasladadasinmediatamenteallaboratorio

delimnologadelInstitutodeBiologadelaUniversidaddeAntioquia.Decadauna

de las muestras se extrajeron alcuotas de 0.5 mL y se procedi a hacer el

montajeenfresco.Losconteoseidentificacinsehicieronenmicroscopiofotnico

(24).

Figura 8. Imagen de la Toma de Muestras de la Capa Biolgica. Planta de

FiltracinLentadelCorregimientodeAltavista.MunicipiodeMedelln.

9.3. METODOLOGA

9.3.1. Recuentodealgas:Lasmuestrasfueronpreservadasenformoldiluidoal

10%.Cadamuestrafueanalizadaindividualmenteparadeterminarlasmicroalgas

CapaBiolgicade3mm de Espesoren toda el readelfiltro

44

presentes.SeempleunacmaradeconteoSedgwickRafterconcapacidadde1

mLdemuestra,haciendounrecorridototaldeloscamposdisponibles.

Lasmuestrasquepresentabanmayorconcentracindesedimentos, impedanel

reconocimientodelasalgas,raznporlacualfuenecesarioadecuarlasmediante

diluciones,hastaobtenerunavisualizacinconfiabledelmaterial.

Para la determinacinde las diferentes especies dediatomeas, las muestras se

sometieronalasiguienterutina:

Centrifugadoa20000rpmdurante10minutos

Lavadoconperxidodehidrgeno(H2O2)

Calentamientoenestufaa90Cdurante1hora

Lavadoconaguadestilada

Posteriormente, se procedi al montaje en placas permanentes para la

observacin, determinacin y control de las especies presentes, siguiendo el

protocoloqueapareceacontinuacin(24).

Colocar 1 a 4 gotas de la muestra tratada (dependiendo de la densidad)

sobreuncubreobjetos.

Dejarsecara temperaturaambiente yadicionar12 gotas delmedio de

montaje. En algunos casos fue necesario acelerar el proceso de secado

medianteelusodeestufaa5060C.

Colocarelcubreobjetosinvertidosobreunportaobjetospreviamentelavado

ycalentado.

Dejarestemontajeen unaplacadecalentamientohastaquelaresinase

fundayseextienda.

Rotular

45

Lasplacasasdispuestasfueronobservadasalmicroscopioparaladeterminacin

ycuantificacindelasespeciespresentes.

9.3.2. Tomademuestrasparaanlisisfsicoyqumico: lasmuestraspara

losanlisisfsicosyqumicosdelaguafueroncolectadasenlacanaletadesalida

delprefiltroqueseencuentraantesdeloscuatrofiltroslentos.

Para determinar la concentracin de oxigeno, las muestras fueron tomadas en

frascosdeWinklerysefijeloxgenodisuelto.Paralosotrosanlisissetomaron

tres muestras por filtro en frascos plsticos de 500mL de capacidad. Los

muestreos se realizaron entre las 7 a.m. y las 8 a.m. y fueron llevadas al

laboratoriodeanlisisdeaguasdelasEmpresasPublicasdeMedelln,ubicadoen

lasinstalacionesdelaplantaSanFernando(AnexoA).

9.3.3. Tcnica para los anlisis fsicos y qumicos: los anlisis fsicos y

qumicosdelaguanaturalqueingresaalaplantadeFiltracinLentaenArenadel

corregimientode Altavista, se ejecutaron siguiendo los procedimientos analticos

que estn descritos en Los Mtodos Estndar para anlisis se Agua y Aguas

ResidualesdelaAWWA(AnexoA).

Lasvariables cuantificadas fueron: la alcalinidad total como CaCO3,dureza total

como CaCO3, fosfatos como PO4, nitrgeno amoniacal, nitrgeno total (NTK),

nitrgeno orgnico, nitritos, oxigeno disuelto, slidos disueltos, slidos

suspendidosyslidostotales.

9.3.4. Estructuradelagrupamientodediatomeas:seestableciconlosndices

convencionalesdediversidad (23), riquezanumrica,dominancia (25)yequidad

(26). Estosndicestienen

46

en cuenta el hecho de que en cualquier coleccin de individuos, casi sin

excepcin,seobservanunaodosespeciescomunesdominantes,unaspocasde

abundanciaintermediayunamplionmerodeespeciesrarasypocoabundantes.

Normalmente, ninguna comunidad est constituida por especies igualmente

cuantiosas,esdecir,conunadiversidadmxima,aestosndicescorrespondenlos

deShannonyWeaver,eldeBrillouinyeldeSimpsonyotros,quebuscanreunir

los componentes de riqueza y de equidad en uno solo, por lo que se han

denominadondicesdeheterogeneidad.Los ndicesdediversidaddeShannony

WeaverydeBrillouinsonlosmejorconocidosymsusados(23).

Lamedidadeladiversidadnoessencilla,debetenerseencuentaunadefinicin

precisa de los organismos comprendidos en una comunidad (26). Por ello es

precisoespecificarloslmitesdeltiempoduranteelcualseefectuelestudio,as

comolasfronterasespacialesdelreaquecontienelacomunidadylaformacomo

se llev a cabo el muestreo. Adems, como ya se especific, se requiere una

clasificacin taxonmica clara del material involucrado, es decir, un estudio

cualitativoprevio(23).

Normalmentesehacereferenciaaladiversidaddeespecies,peroestonoimpide

el tratamiento de cualquier rango taxonmico, de componentes estructurales del

habitat e incluso de la diversidad trfica. Como muchos organismos no se

distribuyen al azar en el rea de muestreo, se debe seguir una cuidadosa

metodologa en la que quede bien representada la muestra tomada en forma

verdaderamente aleatoria, y que permita el uso correcto de los procedimientos

estadsticosinvolucrados(23).

ndicedediversidaddeShannonyWeaver: SegnPielou,sedebeusar

paracoleccionesinfinitamenteamplias,enlasqueelnmerodetaxoneses

desconocido y de las cuales debe tomarse una muestra aleatoria. Su

utilizacin implica que todas las especies de la poblacinoriginalestn

47

representadas en la muestra y que dicha poblacin sea homognea. No

puede ser usado entonces en cualquier situacin, como se ha hecho

normalmente,puespresentaunsesgodefinidoenmuestraspequeas(23).

ElvalormximodeestendiceestdadoporlnS,dondeSeselnmerodetaxonesen lamuestraperonormalmenteel rangodevaloresoscilaentre

1.5y3.5,sobrepasandoraramenteunvalorde4.5(23).SegnMargalef,en

los ecosistemas lacustres continentales el fitoplancton puede llegar a

presentar una diversidad muy por debajo de uno de los ambientes muy

eutrficosyunmximodecincoenlosoligotrficosydistrficos(23).

Para el clculo del ndice se utiliza el logaritmo en base 2 (log2), peropuedeusarsecualquierotrotipodebase,comoladiezolaedellogaritmonatural, que es la ms usada actualmente. El mismo tipo de logaritmo

usadoparacalcularelndicedediversidaddebeserutilizadoparaelclculo

de los dems ndices relacionados. Como el ndice de equidad y el de

riqueza.Deacuerdoconeltipodelogaritmo,lasunidadesdelndicesern:

1) para log2, bits por individuos o dgitos binarios por individuos 2) paraloge (ln), bel nat por individuo o nat por individuo 3) para log10, bel porindividuo, dgito decimal por individuo o decit por individuo. Su expresin

numricaes:

H= pi lnpiDonde:

niPi=

n

ni:nmerodeindividuosdeltaxnpsimo

n:nmerototaldeindividuosenlamuestra.

N=ni

48

ndice de riqueza: estos son una medida del nmero de especies o

taxones porunidaddemuestreo. Los ndicesderiquezadeGleasonyde

Margalefsondenominadosndicessimplesderiquezaysusvaloresoscilan

entre0y30,susfrmulasson:S

Rg=Lnn

S1Rm=

Lnn

Donde S es el nmero de taxones registrados, tambin denominadosriquezanumrica.

Ambos son sensibles al tamao muestral, por lo cual es recomendable

contardirectamenteelnmero deespeciesenmuestras de igual tamao.

En caso de tamao maestrales desiguales, que es probablemente la

situacinmsusual,debeusarseelmtododenominadorarefaccin.Este

mtodopermitecompararelnmerodeespeciesentrecomunidades(23).

Modelosdeabundanciadeespeciesomodelosdeequidad:Describen

ladistribucindelaabundanciadeespecies,esdecir, laequidad.Existen

cuatro de estos modelos: la serie geomtrica, la serie logartmica, la

distribucinlogartmicanormalyelmodelodebarrarota.Cadaunodeellos

seapoyaenpruebasestadsticasquepermitenobservarelgradodeajuste

delosresultadoshalladosalmodeloterico.

En general, el valor de la equidad es inverso al valor de la pendiente

obtenidaen losmodeloscitadosyelvalordeestendiceaumentaapartir

delaseriegeomtricahastaelmodelodebarrarota,enelquelaequidad

es 1 porque la diversidad alcanza el valor mximo. El ndice de equidad

49

oscilaentreelvalor0comomnimaequidadmayorcontaminacin,menor

diversidad y uno, mas equidad diversidad mxima, menor

contaminacin.ElmsusadoeselndicedeequidaddePielou.(23)

Elcualseexpresaas:

HJ=

Hmax

Donde:

H:ndicedediversidaddeShannonyWeaver

Hmax:ndicedediversidadmxima(=lns)

Con el fin de establecer que componentes de la diversidad influenciaban

significativamente a la diversidad, se llev a cabo un anlisis de regresin y

correlacinlinealmltiple.

Unavezestablecidoqucomponentesserelacionabanmsconladiversidad,se

efectu un anlisis de varianza de dos vas para un diseo de bloques. Dicho

anlisis tena como finalidad establecer la significancia estadstica de las

variacionesdediversidad,riquezayequidadentrefiltrosyperiodos.

50

10. RESULTADOS

En total se hallaron veintiuna especies (Tabla 3), de las cuales catorce se

presentaron en las dos pocas: Pinnularia sudetica, Melosira varians, Synedraulna, Cocconeis placentula, Tetracyclus rupestris, Navicula bryophila, Surirellatenera, Gyrosigma acuminatum, Cymbella mexicana, Diadesmis contenta,Navicula cincta, Amphipleura lindheimeri, Pinnularia nobilis, Hantzschiaamphioxys,. En la poca seca desaparecen cinco especies: Gomphonemaabbreviatum, Nitzschia dissipata, Frustulia rhomboides, Stauroneis cf. obtusa,Caloneis bacillus y aparecen dos nuevas: Navicula subrhynchocephala yGomphonemacf.olivaceum.(AnexoB).

Tabla3. NmerodeMicroorganismosEncontradosporEpocaen0.5mL

de Muestra, en los Cuatro Filtros. Planta de Filtracin. Corregimiento de

Altavista.Medelln.Noviembrede2005yEneroFebrerode2006.

ESPECIES PERIODOLLUVIAS PERIODOSECO

NmerodeIndividuos NmerodeIndividuos

F1 F2 F3 F4 F1 F2 F3 F4

Pinnulariasudetica 225 75 108 87 9 30 18 18

Melosiravarians 72 15 21 24 178 210 243 159

Synedraulna 48 3 0 33 21 9 48 6

Cocconeisplacentula 18 6 3 6 3 6 18 3

Tetracyclusrupestris 12 2 3 12 0 21 93 3

Naviculabryophila 9 2 6 6 3 0 3 0

Surirellatenera 6 0 6 6 3 3 6 12

Gyrosigmaacuminatum 18 3 3 6 0 0 9 0

51

ESPECIESPERIODOLLUVIAS PERIODOSECO

NmerodeIndividuos NmerodeIndividuos

F1 F2 F3 F4 F1 F2 F3 F4

Cymbellamexicana 27 0 0 12 0 3 3 0

Diadesmiscontenta 12 2 0 0 0 0 6 0

Naviculacincta 21 0 0 0 0 0 12 0

Amphipleuralindheimeri 9 0 0 3 3 0 0 0

Pinnularianobilis 6 2 0 9 0 3 0 0

Gomphonemaabbreviatum 3 2 3 3 0 0 0 0

Hantzschiaamphioxys 3 0 0 3 0 0 3 0

Nitzschiadissipata 3 0 0 0 0 0 0 0

Frustuliarhomboides 3 0 0 0 0 0 0 0

Stauroneiscf.obtusa 0 0 3 3 0 0 0 0

Caloneisbacillum 0 2 0 0 0 0 0 0

Naviculasubrhynchocephala 0 0 0 0 0 0 24 0

Gomphonemacf.olivaceum 0 0 0 0 3 0 0 0

Grfico 1. Especies de Diatomeas Presentes en el Filtro 1. Planta de

Filtracin Lenta en Arena Corregimiento de Altavista. poca de Lluvias

(Dic2005).

52

Grfico 2. Estructura del agrupamiento de diatomeas. Filtro 1. Planta de

Filtracin Lenta en Arena Corregimiento de Altavista. Epoca de lluvias.

(Dic2005).

Las especies analizadas en los grficos 1 y 2 fueron 17, de acuerdo a lo

encontrado en las muestras examinadas: Pinnularia sudetica, Melosira varians,Synedra ulna, Cocconeis placentula, Tetracyclus rupestres, Navicula bryophila,Surirellatenera,Gyrosigmaacuminatum,Cymbellamexicana,Diadesmiscontenta,Navicula cincta, Amphipleura lindheimeri, Pinnularia nobilis, Gomphonemaabbreviatum,Hantzschiaamphioxys,Nitzschiadissipata,Frustuliaromboides.

53

Melosiravarians80%

Gomphonemacf .olivaceum

1%

Naviculabryophila1%

Surirellatenera1%

Pinnulariasudetica4%

Cocconeisplacentula1%

Amphipleuralindheimeri

1%

Synedraulna9%

Grfico 3. Especies de Diatomeas Presentes en el Filtro 1. Planta de

Filtracin Lenta en Arena Corregimiento de Altavista. poca Seca (Feb

2006).

Grfico 4. Estructura del agrupamiento de diatomeas. Filtro 1. Planta de

Filtracin Lenta en Arena Corregimiento de Altavista. Epoca Seca. (Feb

2006).

54

Lasespeciesencontradasenlosmuestreosquerealizarondurantelapocaseca

fueron8ysepuedenapreciarenlosgrficos3y4:Pinnulariasudetica,Melosiravarians,Synedraulna,Cocconeisplacentula,Naviculabryophila,Surirella tenera,Amphipleuralindheimeri,Gomphonemacf.olivaceum

En los grficos 1, 2, 3 y 4 se pueden apreciar las especies de Diatomeas y su

estructura de agrupamiento de acuerdo a la densidad por individuos en el filtro

nmero1encadaunadelasdospocasclimticas.

Pinnularia sudetica. 66%

Synedra ulna. 3%

Tetracyclus rupestris. 2%

Caloneis bacillum. 2%

Cocconeis placentula. 5%

Pinnularia nobilis. 2%

Nav icula bryophila. 2%

Melosira v arians. 13%

Diadesmis contenta. 2%

Gyrosigma acuminatum. 3%

Gomphonema abbrev iatum. 2%

Grfico5. Especies de Diatomeas Presentes en el Filtro 2. Planta de

Filtracin Lenta en Arena Corregimiento de Altavista. poca de Lluvias

(Dic2005).

55

Grfico 6. Estructura del agrupamiento de diatomeas. Filtro 2. Planta de

Filtracin Lenta en Arena Corregimiento de Altavista. Epoca de Lluvias.

(Dic2005).

Enelperiodolluviosodediciembrede2005serecolectaronmuestrasenelfiltro2

delaplantadeAltavistayseencontraron11especiesalgalesdediatomeasque

se encontraro: Pinnularia sudetica, Melosira varians, Synedra ulna, Cocconeisplacentula, Tetracyclus rupestres, Navicula bryophila, Gyrosigma acuminatum,Diadesmis contenta, Pinnularia nobilis, Gomphonema abbreviatum, Caloneisbacillum.

56

Grfico 7. Especies de Diatomeas Presentes en el Filtro 2. Planta de

Filtracin Lenta en Arena Corregimiento de Altavista. poca Seca (Feb

2006).

Grfico 8. Estructura del agrupamiento de diatomeas. Filtro 2. Planta de

Filtracin Lenta en Arena Corregimiento de Altavista. Epoca Seca. (Feb

2006).

57

Duranteelperiodoseco,sehizoelmuestreodelfiltro2ylosresultadosobtenidos

slomuestran8especiesencontradas,quesepuedenapreciarenlosgrficos7y

8, dichas especies son listadas a continuacin. Pinnularia sudetica, Melosiravarians, Synedra ulna, Cocconeis placentula, Tetracyclus rupestres, Surirellatenera,Cymbellamexicana,Pinnularianobilis.

Los grficos 5, 6, 7 y 8 muestran el comparativo porcentual de las especies de

diatomeasy ladensidaddeindividuosrespectivamenteencontradasenel filtro2

paralasdospocasclimticas.

Pinnularia sudetica. 69%

Stauroneis cf. obtusa. 2%

Surirella tenera. 4%

Tetracyclus rupestris. 2%

Cocconeis placentula. 2%

Navicula bryophila. 4%

Melosira varians. 13%

Gyrosigma acuminatum. 2%

Gomphonema abbreviatum. 2%

Grfico 9. Especies de Diatomeas Presentes en el Filtro 3. Planta de

Filtracin Lenta en Arena Corregimiento de Altavista. poca de Lluvias

(Dic2005).

58

Grfico 10. Estructura del agrupamiento de diatomeas. Filtro 3. Planta de

Filtracin Lenta en Arena Corregimiento de Altavista. Epoca de Lluvias.

(Dic2005).

Loshallazgos encontradosen losanlisisde las muestras tomadas enel filtro 3

paraelperiodolluviosodediciembrede2005,detallanlapresenciade 9especies

representativas: Pinnularia sudetica, Melosira varians, Cocconeis placentula,Tetracyclus rupestres, Navicula bryophila, Surirella tenera, Gyrosigmaacuminatum,Gomphonemaabbreviatum,Stauroneiscf.obtusa.

59

Grfico 11. Especies de Diatomeas Presentes en el Filtro 3. Planta de

Filtracin Lenta en Arena Corregimiento de Altavista. poca Seca (Feb

2006).

Grfico 12. Estructura del agrupamiento de diatomeas. Filtro 3. Planta de

Filtracin Lenta en Arena Corregimiento de Altavista. Epoca Seca. (Feb

2006).

60

En las muestra tomadas en el filtro 3 durante la epoca seca se hallaron las 13

especies siguientes: Pinnularia sudetica, Melosira varians, Synedra ulna,Cocconeisplacentula, Tetracyclus rupestres,Navicula bryophila, Surirella tenera,Gyrosigmaacuminatum,Cymbellamexicana,Diadesmiscontenta,Naviculacincta,Hantzschiaamphioxys,Naviculasubrhynchocephala.

Enlosgrficos9y10sepuedenapreciarlasespeciesdediatomeasdistribuidas

porcentualmente para la epoca de lluvias en el filtro 3 y los grficos 11 y 12 se

presentalaestructuradeagrupamientodeindividuosparalapocaseca.

Grfico 13. Especies de Diatomeas Presentes en el Filtro 4. Planta de

Filtracin Lenta en Arena Corregimiento de Altavista. poca de Lluvias

(Dic2005).

61

Grfico 14. Estructura del agrupamiento de diatomeas. Filtro 4. Planta de

Filtracin Lenta en Arena Corregimiento de Altavista. Epoca de Lluvias.

(Dic2005).

Enelfiltro4,sehallaron14especiesparaelperiodolluvioso:Pinnulariasudetica,Melosira varians, Synedra ulna, Cocconeis placentula, Tetracyclus rupestres,Naviculabryophila,Surirella tenera,Gyrosigmaacuminatum,Cymbellamexicana,Amphipleura lindheimeri, Pinnularia nobilis, Gomphonema abbreviatum,Hantzschiaamphioxys,Stauroneiscf.obtusa.

62

Melosiravarians79%

Surirellatenera6%

Pinnulariasudetica9%

Tetracyclusrupestris1%

Cocconeisplacentula1%

Synedraulna3%

Grfico 15. Especies de Diatomeas Presentes en el Filtro 4. Planta de

Filtracin Lenta en Arena Corregimiento de Altavista. poca Seca (Feb

2006).

Grfico 16. Estructura del agrupamiento de diatomeas. Filtro 4. Planta de

Filtracin Lenta en Arena Corregimiento de Altavista. Epoca Seca. (Feb

2006).

63

Enelperiodoseco,sepresentaron6especiesparaelfiltro4:Pinnulariasudetica,Melosira varians, Synedra ulna, Cocconeis placentula, Tetracyclus rupestrs,Surirellatenera.

Enelgrfico17,seapreciadeformageneralelcomportamientodelasespecies

dominantessegnelperiodoclimtico.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Esp/05ml

PROMEDIOSDELASPRINCIPALESESPECIES

PERIODOLLUVIAS 124 33

PERIODOSECO 19 198

Pinnulariasudetica Melosiravarians

Grfico17. Comportamientode lasEspeciesPinnulariasudetica yMelosiravariansenCuantoelPromediodelCrecimiento.CorregimientodeAltavista.

PeriododeLluviayperiodoseco.Diciembre2005yEneroFebrero2006.

64

Figura9.ImagendelaEspecieAlgalMelosiravarians.

Figura10. ImagendelaEspecieAlgalPinnulariasudetica.

Finalmente, La regresin lineal mltiple efectuada entre la diversidad y sus

componentespresentlasiguienteecuacin:

H=0.77+0.05S+2.92E =0.0000,R2=99.9%,SE=0.018

Donde:

H:DiversidadsegnShannonyWeaver

S:Riquezadeespecies

E:ndicedeequidad

65

En la ecuacin anterior se observa que slo la riqueza y la equidad mostraron

relacinsignificativa con ladiversidad. Paraestasvariables se realiz elanlisis

devarianza,enelquelariquezadediatomeasnopresentvariacinsignificativa

nientre filtros ( =0.8197)nientreperiodos ( =0.2710). Igualsucedi para la

equidadentrefiltros(=0.9156)yperiodos(=0.2628)yparaladiversidad(=

0.9575parafiltros,=0.2683paraperiodos).

Grfico18.EstructuraPromediodelosFiltrosparaelPeriodoLluvioso.

66

Grfico19.EstructuraPromediodelosFiltrosparaelPeriodoSeco.

Enlosgrficos18y19,puedeversequeaunquelariquezayladensidadmedias

fueronmayoresduranteelperiodolluvioso,dadoqueladominanciadeunodelos

taxones(Melosiravarians)fuemayorenelperiodoseco(D=0.54)ladiversidadylaequidadmediasdisminuyeronostensiblementehaciaesteperiodo.

En lasTablas4y5queaparecenacontinuacinsepresentanlosresultadosde

los anlisis fsicos y qumicos del agua natural que ingresa a la planta de

tratamiento biolgico del Corregimiento deAltavista para los diferentes periodos

climticos.

67

Tabla 4. Anlisis Fsicos y Qumicos del Agua Natural en la Planta de

Filtracin Lenta de Arena. Corregimiento de Altavista. Medelln. Octubre

2005.

AcueductoVeredalAltavista

InformedeAnlisisPeriodoLluvioso

Fechaderecoleccin2005/10/31

AnlisisFsicoQumico

Parmetro Valor Unidades Mtodo

Limt.

Det.

Fecha

Anlisis

Alcalinidad,como

CaCO3 51.4 mg/L Titulomtrico 0.3 20051101

DurezaTotal,CaCO3 41.6 mg/L Titulomtrico 2.0 20051101

Fosfatos,PO4 0.041 mg/L Colorimtrico 0.011 20051031

NitrgenoAmoniacal,

NH3

68

Tabla 5. Anlisis Fsicos y Qumicos del Agua Natural en la Planta de

FiltracinLentadeArena.CorregimientodeAltavista.Medelln.Enero2006.

AcueductoVeredalAltavista

InformedeAnlisisPeriodoSeco

Fechaderecoleccin2006/1/31

AnlisisFsicoQumico

Parmetro Valor Unidades Mtodo

Limt.

Det.

Fecha

Anlisis

Alcalinidad,como

CaCO3 53.2 mg/L Titulomtrico 0.3 20060201

DurezaTotal,CaCO3 44.6 mg/L Titulomtrico 2.0 20060201

Fosfatos,PO4 0.061 mg/L Colorimtrico 0.011 20060131

NitrgenoAmoniacal,

NH3

69

11. DISCUSIN

Los datos experimentales para el comportamiento de las algas en dos periodos

climticos diferentes, lluvioso y seco se presentan en la Tabla 3. En esta tabla

estn enumeradas las especies de diatomeas que fueron identificadas y

clasificadas por filtro yporperiodo climtico.De lasveintiunaespecieshalladas,

lasquetuvieronunmayorrecuentofueron:Pinnulariasudetica, Melosiravarians,Synedraulna,Cocconeisplancetula,TetracyclusrupestrisyNavculabryophila.Elrestodeespecies tenancrecimientoespordicoybajo,por locualseconsidera

quesuinfluenciaenlaobturacindelosfiltrosnoesrepresentativa.

LasespeciesPinnulariasudetica,MelosiravariansySynedraulnasobresalenporsucrecimientopoblacional,mostrandouncomportamientosuigeneris,permitiendodeducirqueparaelcasodePinnulariasudeticalapocalluviosaproporcionalascondiciones ideales para su crecimiento, mostrando una relacin de 3:1 con

respectoaMelosiravariansyde4.5:1conSynedraulna.Sisetieneencuentaqueestasdosespeciessumanun25%deltotalencontrado,sepuededecirquetienen

unambientepropicioparasudesarrolloenestapoca(grfico1).Deigualforma

alhacerelanlisisdelcrecimientopoblacionaldelasespeciesdelapocaseca,

es necesario resaltar que este influye de manera directa en el destacado

crecimientodeMelosira varianscon respecto a Pinnularia sudeticaque sufre undecrecimiento abrupto, en tanto que Synedra ulna mantiene en trminosporcentualessumismocrecimientosinimportarlapocaclimtica.Lasrelaciones

proporcionalesqueseestablecensonde20:1y8.8:1respectivamente(grfico3).

70

De las especies predominantes, se pudierondeterminarenel Filtro 1 durante la

epoca lluviosa Pinnularia sudetica en un 45%, Melosira varians en un 15% ySynedraulnaenun10%.EnlapocasecalaespecieSynedraulna,enordendemagnitud permanece constante es su nmero mientras que Pinnularia sudeticadisminuydeformaalarmantecomosehizonfasisanteriormente,adiferenciadeMelosira varians que con el 80% del total de las especies se hace mucho mspredominante. Con los grficos 2 y 4 se pueden correlacionar los resultados

expresadosenlosgrficos1y3,yaqueestosmuestranladensidadabsolutade

individuosporespeciesegnelperiodoclimtico.

En el anlisis comparativo del Filtro 2, se puede apreciar un comportamiento

similaraldelFiltro 1, la diferencia es marcada porel tamao poblacionalde las

especies,atribuiblealgradodeobturacindelfiltroenelmomentodelmuestreo,

sin embargo conserva el predominio de las mismas especies al igual que en el

Filtro1,paraestecasolaproporcindepredominanciadePinnulariasudeticaconrespectoaMelosiravariansesde5:1enlapocalluviosayparalapocasecalarelacinesde1:7.(Grficos5y7).EsnotorialacasidesaparicindelaespecieSynedra ulna en las dos pocas climticas. Por otro lado, la relacin entreMelosiravariansconrespectoaTetracyclusrupestrisenlapocasecaesde10.5:1 situacin que es vlida tenerla en cuenta ya que representa un nmero

significativodeindividuos(Grfico7).

Enel Filtro2paralapocadesecaSynedraulnano tieneprotagonismoconsu3%, a diferencia del Filtro 1, inclusive superada por Cocconeis plancetula quetiene un peso del 5% del total de especies, mientras que Pinnularia sudetica yMelosira varians siguen superando a todas las de ms con el 66% y 13%respectivamente. Situacin que cambia en la poca seca ya que aparece la

especieTetracyclusrupestris,aportandoun7%deltotaldelnmerodeindividuos,presentndole competencia a Pinnularia sudetica que aparece con un 11%.Melosira varians con un 74% permanece con un comportamiento similar al delFiltro 1 para la misma poca. De igual forma este comportamiento se puede

71

confirmarcon losresultadosrepresentadosen losgrficos6y8de laestructura

deagrupamientodeindividuos.

Para el Filtro 3 el anlisis comparativo de crecimiento poblacional en los

microorganismos muestra el mismo comportamiento similar en los filtros

analizadosparalapocalluviosa(Grfico9),msnoparalapocasecayaque

allreapareceSynedraulnaaportandoun10%delapoblacintotalymereceunaespecialmencin la especieTetracyclus rupestrisconun19%del total. En estepuntose podraconcluir que las especiesPinnularia sudeticayMelosira variansson competidoras exclusivas y que su predominio estara directamente

relacionado con los periodos climticos, si no es por la aparicin de estas

especies. La relacin de Pinnularia sudetica es de 5:1 con respecto a Melosiravariansenelperiodolluviosoyenelsecoesde1:6.EnlapocasecalarelacinproporcionalentreSynedraulnayTetracyclusrupestris conrespectoalMelosiravariansesde5:1yde2.6:1respectivamente(Grfico11).

Durante la poca lluviosa en el Filtro 3 la especie