HDT 04: TECNOLOGIA APROPIADA EN TRATAMIENTO DE AGUA

Por: Ing. José M. Pérez Carrión
Area Tratamiento de Agua, CEPIS/OPS

1.Situación tecnológica del aprovisionamiento de agua

A fines de 1977, 198 millones de los 325 millones de habitantes de América Latina y el Caribe tenían algún acceso a sistemas de aprovisionamiento de agua mediante conexiones domiciliarias o fuentes públicas. De los 197 millones de residentes urbanos, 140 millones (71%) tenían conexiones domiciliarias y sólo 44 millones (34%) de la población rural tenían acceso a un sistema de agua, realizándose una inversión media anual de EUA$1.580 millones, sin que, en forma simultánea, se haya logrado el mejoramiento de la calidad de agua y la repercusión sanitaria que se esperaba.¹

La meta de este decenio – Abastecimiento de Agua Potable para todos en el Año 1990 – demanda proveer de "agua adecuada" a 232 millones de habitantes (142% de la situación de prestación de servicios de agua potable en 1978), requiriéndose invertir anualmente la suma de EUA$2,400 millones, cantidad que en 152% mayor a la inversión media anual realizada en la década pasada.²

El aprovisionamiento de agua potable, en general, ha sido planificado en las siguientes etapas:

• Provisión de servicio de agua

• Provisión de agua segura

• Provisión de agua potable, de acuerdo a normas que regulan sus características físicas, químicas y bacteriológicas

Habiéndose diseñado los sistemas de aprovisionamiento de agua con las siguientes alternativas tecnológicas:

a. Uso de soluciones patentadas de alta eficiencia (teórica) y de levado costo, que utilizan o tienden a utilizar avances tecnológicos, los cuales han sido o están en proceso de patente y forman parte de un bien integrado y complejo sistema de producción y comercio, que representa una combinación de componentes "físicos" (infraestructura, fábricas, maquinaria y productos); y componentes intangibles o "lógicos" (conocimientos, pericia técnica, educación, recursos humanos calificados), característicos de sociedades contemporáneas que han llegado a un alto nivel de industrialización y que, adicionalmente, consideran condiciones ambientales correspondientes a zonas templadas.

b. Uso de soluciones y métodos convencionales, de eficiencia media y que utilizan casi invariablemente tecnología no actualizada. Esta tecnología, por sus características básicas, genera soluciones de costo inicialmás elevado, pero menor costo de mantenimiento de uso más extensivo de personal no técnico para operación y con menores costos de mantenimiento.

Ambas soluciones tienen un elevado componente de tecnología foránea con muy poco acondicionamiento a las condiciones "lógicas", cuyo uso y aplicación deriva en un cambio radical de los objetivos básicos de un sistema de aprovisionamiento de agua, si no lograr en poco tiempo producir agua en condiciones adecuadas, o aplicando soluciones tecnológicas de elevado costo, que sólo sirven a un sector poblaciones privilegiado y generalmente de carácter urbano.

c. Uso de soluciones "no convencionales", sean éstas de tecnología "apropiada" o "bajo costo" y algunas de tecnología de tipo "intermedio". En dichas soluciones se han considerado, tanto criterios tecnológicos como las características físicas y lógicas existentes en las comunidades.

d. Uso de métodos elementales de aprovisionamiento de agua, con consumo extensivo de tiempo, especialmente por parte de niños y mujeres en los medios periurbanos y, particularmente, rurales; para sostener un agua inapropiada y peligroso para uso humano, y en cantidades mínimas que inhiben la utilización de practicas sanitarias básicas.

2. Objetivos de los sistemas de aprovisionamiento de agua

Los objetivos de un sistema de aprovisionamiento de agua para comunidades de países industrializados están principalmente correlacionados con la salud y bienestar, caracterizándose los sistemas pro un elevado nivel de servicio, respaldado por normas, códigos técnicos y legislativos.

Sin embargo, las condiciones socioeconómicas existentes en los países en desarrollo obligan a examinar cuidadosamente las metas, objetivos y potenciales beneficios de un sistema de aprovisionamiento de agua, correlacionando las diferentes etapas de provisión de servicios con sus posibles beneficios derivados, lo cual permitirá establecer una planificación más adecuada con el establecimiento de un orden de prioridades que optimice los recursos existentes para obtener un máximo beneficio.

En el Cuadro 1, se detalla en forma sumaria los diversos objetivos de un servicio de aprovisionamiento de agua en: forma sumaria los diversos objetivos de un servicio de aprovisionamiento de agua en: la salud, la economía, el desarrollo y en aspectos técnicos ambientales.

Los diferentes objetivos deben ser alcanzados en forma armónica en cada etapa, siendo imprescindible alcanzar todos en una etapa para pasar a la subsiguiente.

3. Compatibilidad tecnológica de los sistemas de aprovisionamiento de agua con el nivel de desarrollo existente

Los términos "tecnología apropiada", "tecnología de bajo costo" y "tecnología intermedia", usados generalmente como sinónimos, tienen significados diferentes en el campo de aprovisionamiento de agua.

Generalmente, una solución tecnológica es de "bajo costo", cuando hace uso modesto de capital y maximiza el uso de mano de obra y materiales locales, concepto que es comúnmente empleado en ingeniería sanitaria, al ejecutar los estudios de factibilidad técnico económica de un sistema de aprovisionamiento de agua.

Como solución de "tecnología intermedia", se comprende aquella que es de bajo costo, de eficiencia media y de nivel tecnológico inferior. En cambio, es mucho más difícil definir y cuantificar lo que constituye una solución "apropiada", para lo cual podría ser de utilidad el correlacionar las características del sistema de aprovisionamiento de agua con los objetivos que se tratan de alcanzar para determinar el grado de compatibilidad de la solución planteada. Este análisis se representa en el Cuadro 2, y nos lleva a las siguientes conclusiones:

• Que la solución "apropiada" no es la más elemental, ni tampoco la que utiliza una tecnología obsoleta.

• Que la solución tecnológicamente "apropiada" será aquella:

- De elevada eficiencia;

- De simple construcción, operación y mantenimiento;

- De alto grado de confiabilidad, flexibilidad y accesibilidad;

- Que hace uso extensivo de recursos económicos existentes; y que provea en forma continua de agua en cantidad y calidad al mayor número de usuarios.

Esto implica que el proyecto debe ser planificado en armonía con los componentes "físicos" y "lógicos" existentes en la región,

Cuadro 1. Objetivos del aprovisionamiento de agua

Cuadro 2. Criterios de eficiencia y compatibilidad tecnológica del sistema de aprovisionamiento de agua

Pero paradójicamente también debe considerarse el proyecto como una oportunidad para mejorarlos. Todo lo expuesto lleva a la conclusión final de que la solución al problema no es fácil y que, para obtener una elevada eficiencia, es necesario utilizar conocimientos tecnológicos actualizados aplicados a producir soluciones muy simples.

4. Proyectos de tecnología apropiada en tratamiento de agua en América Latina

Existe un movimiento cada vez más amplio de búsqueda de soluciones apropiadas de tratamiento de agua a las condiciones ambientales, socioeconómicas y técnicas.

Los logros alcanzados en esta área son parcialmente el resultado de un amplio programa tecnológico, con participación de la OPS/CEPIS, en el cual se consideró, como premisa, que "no es posible el cambio de los componentes tecnológicos físicos, sin producir previamente un cambio en los componentes tecnológicos lógicos". Dicho programa tiene más de 10 años de duración y consta de las siguientes etapas:

• Diagnóstico del estado del tratamiento de agua en América Latina, de las restricciones existentes y de las posibles soluciones técnicas al problema;

• Divulgación tecnológica por medio de la preparación de publicaciones técnicas tales como: "Teoría, Diseño y Control de los Procesos de Clarificación de Agua", "Nuevos Métodos de Tratamiento de Agua", "Tecnología de Tratamiento de Agua", "Tecnología de Tratamiento de agua para Países en Desarrollo"; y la ejecución de 31 cursos cortos de posgrado, en aspectos de actualización tecnológica, diseño, evaluación, mantenimiento y operación de plantas de tratamiento de agua;

• Aplicación de nuevos criterios tecnológicos al diseño de plantas de tratamiento de agua, con fines especialmente demostrativos, los cuales fueron financiados íntegramente por los países tales como: las plantas de tratamiento de agua para Cuenca, Ecuador; El Imperial, Perú; Cochabamba, Bolivia; Prudentópolis y Linhares, Brasil; así como diversos proyectos rurales en Argentina Ecuador y Venezuela;

• Evaluación de estos primeros proyectos, con el auspicio y colaboración de organismos internacionales como: CIID, AID, Universidad de Oklahoma, investigando el grado de adaptabilidad de las soluciones tecnológicas al nivel de desarrollo y recursos

• existentes, la eficiencia técnica, la determinación de problemas y ventajas técnico operacionales, así como los costos involucrados en el diseño, construcción y mantenimiento; y

• Aplicación posterior de nuevas soluciones tecnológicas. De los estudios de investigación realizados en el CEPIS, se deduce que existen en América Latina no menos de 113 plantas de tratamiento, en etapa de diseño y construcción parcial o total, con nuevos criterios tecnológicos con capacidad de 6 l/s a 60 m3/s. en el Cuadro 3, se detalla el número de plantas reportado al CEPIS/OPS por los países hasta el año 1979.

Por sus indiscutibles ventajas técnico económicas, muchos proyectos de plantas de tratamiento de agua de gran magnitud están utilizando nuevos criterios tecnológicos tales como: Guayaquil (Ecuador), Las Vizcachitas, Santiago (Chile), Rio Grande do sul e Iguazú (Brasil), existiendo programas de diseño y aún construcción de plantas modulares en marcha en SANEPAR (Paraná) y CETESB (Sao Paulo), Brasil; en Aya, Costa Rica; en SANAA, Honduras; y en iniciación, en Nicaragua.

Muchos de los nuevos avances tecnológicos han sido ya acogidos a nivel nacional por países como Brasil, que los han plasmado en normas nacionales.

La OMS financió la ejecución de un proyecto y la preparación de estudios de plantas modulares de tratamiento de agua, en el que se pretende presentar una metodología de selección de procesos de tratamiento de agua en función del grado de desarrollo de la comunidad o región, la capacidad de las empresas administradoras de los sistemas y la calidad del agua cruda; así como poner en consideración de los países soluciones tipificadas de plantas de tratamiento de agua para los medios urbano y rural.

Para el desarrollo de este proyecto, se han tenido en cuenta factores tales como: la simplicidad en el diseño, bajo costo de construcción y operación, los niveles tecnológicos disponibles, la disponibilidad de fuentes de aprovisionamiento de agua, los recursos materiales necesarios, los recursos humanos y administrativos existentes, la calidad del agua cruda, los tipos de comunidades a ser revisadas, etc. como resultado de este trabajo, se han diseñado nueve plantas tipo y tres alternativas de pretratamiento. Mediante la utilización de los servicios de cómputo del CEPIS, se han estudiado y propuesto 150 alternativas adecuables a rangos poblacionales desde 500 a 209,000 habitantes. Por otro lado, las investigaciones en pretratamiento de agua han permitido desarrollar modelos de plantas de filtración lenta con acondicionamiento previo, lo cual permite tratar aguas con turbiedades de hasta 1,200 U.N. sin recurrir al uso de coagulantes.

Cuadro 3. Plantas de tratamiento de agua en América Latina que utilizan nuevos criterios tecnológicos

* Tipo de planta no definido

5. Conclusiones

De la ejecución del programa de tratamiento de agua, cabe obtenerse las siguientes conclusiones:

Técnicas

• Que con el uso de criterios tecnológicos actuales es posible diseñar, construir y operar plantas muy compactas, sin equipo mecanizado, de muy bajo costo y de elevada eficiencia técnica, capaces de producir agua de alta calidad (superior a la exigida en las últimas normas de los EE.UU.), operando en condiciones normales existentes en ciudades pequeñas y en el medio rural de América Latina.

• Que el uso de nuevas tecnología en parte implica optimización en procesos y uso de altas cargas superficiales, lo cual redunda en plantas más pequeñas y, por ende, más económicas.

• Que el uso de alta tecnología no está reñido en ningún momento con el grado tecnológico normalmente existente en los países del área para construir, operar y mantener las plantas de tratamiento.

• Que los nuevos conceptos tecnológicos conducen a simplificación tanto de los procesos como de su operación, haciéndolos también apropiados para países con bao desarrollo industrial.

• Que el uso de nuevos criterios tecnológicos no está limitado ni por el tamaño de la planta ni por la calidad de agua.

Administrativas

• Que la adopción de soluciones apropiadas, basadas en nuevos criterios tecnológicos, obliga a disponer de personal técnico con conocimientos actualizados.

• Que la ausencia de equipo mecanizado trae como consecuencia una operación más fácil y un mantenimiento más económico. Cabe indicarse que durante el período de evaluación de las plantas indicadas, no se presentaron problemas especiales de mantenimiento ni operación debido al tipo de soluciones utilizadas.

• que paradójicamente el uso de soluciones radicalmente diferentes de los métodos convencionales es causa de cierta reticencia por parte de los diseñadores y/o directivos, la cual es aún más pronunciada cuando se evidencian sus bajísimos costos

Económicas

• Costo de construcción. En todos los casos estudiados, se realizaron estudios previos de factibilidad técnico económica, considerando tres alternativas: tratamiento con procesos y criterios convencionales, uso de procesos y métodos patentados, así como plantas simplificadas diseñadas con nuevos criterios tecnológicos; habiéndose seleccionado como alternativa más conveniente, la última. Posteriormente, en la evaluación se compararon los costos reales de construcción con los costos de plantas de igual capacidad, construidas en localidades vecinas con condiciones socioeconómicas similares, obteniéndose las siguientes conclusiones:

a. Que los costos medios de construcción en miles de dólares, de plantas de tratamiento de agua diversa tecnología en función de su capacidad (m³/s) están dados por la ecuación:

C = K. Qⁿ

En el siguiente cuadro se detallan los valores de K y n:

Cuadro 4. Valores de constantes de ecuación de costos

En la Figura 2 se representan los costos comparativos (referidos a precios de 1975).

b. Que las plantas existentes de filtración rápida convencional pueden fácilmente triplicar su capacidad, con un costo del 30 al 40% del que se necesitaría para ampliar su capacidad utilizando métodos convencionales, y del 40 al 50% del que se utilizaría con métodos y procesos patentados. Esta aseveración ha sido posteriormente comprobada en los estudios de prediseño de plantas tales como: "Iguazú" en Curitiba (Brasil) y "La Atarjea" en Lima (Perú).

c. Que los nuevos proyectos de plantas simplificadas de filtración rápida, solucionados con los criterios tecnológicos indicados, cuestan entre un 40 y un 60% de las plantas que utilizan procesos patentados.

d. Que las plantas de filtración directa dentro de sus límites de uso y aplicación son más económicas y en un 15 a 25% que las plantas de filtración rápida de tecnología modificada.

Costos de operación y mantenimiento. Los estudios comparativos realizados demuestran que los costos de operación y mantenimiento son menores entre un 10 y un 15% (Valores medios) a los de plantas convencionales de igual capacidad; y en casos extremos se llega a economías superiores a un 40%.

Resumen

Para resolver el problema del aprovisionamiento de agua potable, se utilizan en América Latina soluciones tecnológica: importadas de países desarrollados, convencionales, de tecnología apropiada y métodos muy elementales.

Los objetivos de un sistema de aprovisionamiento de agua son: mejorar la salud, la economía y el desarrollo sin modificar el ambiente. Una solución tecnológica adecuada será aquella que cumple estos objetivos, con el mayor uso de recursos materiales y locales, de fácil construcción y operación.

OPS/CEPIS ha contribuido al uso de soluciones tecnológicas adecuadas en tratamiento de agua, mediante la realización de un programa de diagnosis, ejecución y evaluación de plantas piloto, y divulgación masiva, obteniéndose la siguiente conclusión:

- Que es posible diseñar, construir operar y mantener plantas de tratamiento de agua, de elevada eficiencia técnica, a un costo inferior al 50% de otras soluciones tecnológicas.

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Appropriate technology in water treatment (Summary)

In order to solve the problem of waste supply, the following technological solutions are used in Latin America; Those imported from developed countries, conventional, of appropriate technology and very elemental methods.

The objectives of a water supply system are: improve health, economy and development without modifying the environment. An adequate technological solution will be that which attains these objectives, with the major use of material and local resources, of easy construction and operation.

PAHO/CEPIS has contributed to the use of adequate technological solutions in water treatment, through the execution of a program of diagnosis, construction and evaluation of pilot plants, and mass dissemination, arriving at the following conclusion:

• That it is possible to design, build, operate and maintain water treatment plants, of high technical efficiency, at a lower cost than 50% of other technological solutions.

Tecnologia apropiada em tratamento de água (Resumo)

Afim de resolver o problema do aprovisionamento de água potável, se utilizam na América Latina solucoes tecnológicas: importadas de países desenvolvidos, convencionais, de tecnologia apropriada e métodos muito elementais.

Os objetivos de um sistema de aprovisionamento de água são: melhorar a saúde, a economia e o desenvolvimento sem modificar o ambiente. Uma solução tecnológica adequada é a que satisfaz estes objetivos, como o maior uso de recursos materiais e locais, de fácil construção e operação.

OPS/CEPIS tem contribuido ao uso de soluções tecnológicas adequada em tratamento de água, mediante a execução de um programa de diagnóstico, construção de plantas piloto, e divulgação em massa, obtendo-se a seguinte conclusão:

• Que é possível desenhar, construir, operar e manter plantas de tratamento de água, de elevada eficiencia técnic, a um custo inferior ao 50% de outras soluções tecnológicas.

Techonologie appropriée en traitement d'eau (Resumé)

Pour résoudre le problème de l´ approvisionnement de l eau potable, on utilise dans l’ Amérique Latine des solutions technologiques: importées des pays developpés, conventionnelles, de technologie appropriée et des méthodes très élémentaires.

Les objetifs d´un système d´approvisionnement d´eau sont: améliorer la santé l´économie et le développement sans modifier l´ambiance. Une solution technologique convenable sera celle qui accomplie ces objetifs, evec la majeure utilisation des ressourcse matérielles et locales, de construction et d´opération faciles.

OPS/CEPIS a contribué à l´usage de solutions technologuques convenables dans le traitement d´eau, à travers de l´exécution d´une programe d´analyse, construction et évaluation de plantes pilote, et divulgation massive, en obtenant la conclusion suivante:

• Qu´il est possible de dessiner, construire, opérer et maintenir des plantes de traitement d´eau, de haute efficacité technique, a un coût inférieur au 50% d´autres solutions techniques.

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