Modelación Del Rio Pirai (jinxed)

Planes Maestros Metropolitanos de Agua Potable y Saneamiento de Santa Cruz, La Paz y El Alto,

Santa Cruz y el Valle Central de Tarija (Bolivia)

Modelación del Rio Pirai

ANEXO 1.4.4 MODELACION DEL RIO PIRAI 1

ANEXO 1.4.4

MODELACION DEL RIO PIRAI

PLAN MAESTRO DE AGUA POTABLE Y

SANEAMIENTO DE SANTA CRUZ METROPOLITANA





1. MODELACIÓN DEL RÍO PIRAÍ

1.1 Introducción.

En el marco de la elaboración del Plan Maestro de Agua y Saneamiento para la ciudad de Santa Cruz de

la Sierra se está proyectando la implementación de varias Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales

con la finalidad de realizar una disposición adecuada de las aguas residuales de la ciudad. Estas plantas

van a descargar las aguas tratadas a varios cuerpos de agua, entre ellos, al río Piraí que forma parte del

área de recarga del acuífero que actualmente es utilizado en el abastecimiento de agua de la ciudad. De

ahí la importancia de estudiar la influencia de las descargas en su calidad.

El modelo de calidad de agua del río Piraí permitirá analizar cualitativa y cuantitativamente la influencia

de las descargas de las PTARs en la calidad de agua del río tomando en cuenta diferentes tecnologías

de tratamiento bajo diferentes condiciones climáticas, y se constituirá en una herramienta para la toma

de decisiones en el marco del estudio.

La modelación de calidad de agua del río Piraí tiene como objetivos:

Elaborar un modelo que describa el comportamiento actual del río Piraí y el efecto que tienen las

descargas de las plantas de tratamiento existentes sobre la calidad del agua.

Contar una herramienta que permita calcular las concentraciones actuales y futuras de DBO y

OD en diferentes puntos de interés a lo largo del río.

Modelar escenarios que nos permitirán ver el efecto de la implementación o no implementación

de futuras plantas de tratamiento, tomando en cuenta diferentes opciones tecnológicas.

Calcular la variación de concentración de DBO y OD inducida por las nuevas descargas

proyectadas para el año 2036.

1.2 Características generales del modelo

El modelo de calidad de agua del río Piraí ha sido elaborado haciendo uso del programa computacional

llamado QUAL 2K de la Agencia de Protección del Medio Ambiente de los Estados Unidos (EPA). Éste

es un modelo unidimensional que hace las siguientes consideraciones:

La calidad del agua del río es uniforme en todo el ancho y en toda la profundidad, sólo varía a lo

largo del río.

El cálculo hidráulico del río realizado por el modelo es de tipo no-uniforme permanente, es decir,

que las condiciones de flujo varían a lo largo del río, pero no cambian en el tiempo.

Todas las variables de calidad de agua son simuladas en una escala de tiempo de 24 horas.

El modelo representa el río como una serie de segmentos que tienen características hidráulicas

constantes (pendiente, ancho, etc.). Como se muestra en la Figura 1 los segmentos están enumerados

en orden ascendente comenzando aguas arriba del curso principal. Por el contrario la ubicación de cada

punto de extracción, fuente, tributarios y límites de segmentos está dada a partir del límite aguas abajo

del modelo. Se resalta que las descargas puntuales y distribuidas, así como las abstracciones puntuales

y distribuidas pueden estar localizadas en cualquier sitio a lo largo del río.

Todos los segmentos de río pueden ser subdivididos internamente en series de elementos de la misma

longitud.





Figura 1. Esquema de segmentación en Qual2K

Fuente: Agencia de Protección del Medio Ambiente USA, 2008

1.2.1 Modelo hidrodinámico

Para cada elemento de río, el modelo realiza un balance de flujo en condiciones permanentes aplicando

la ecuación de continuidad.

donde:

Qi es caudal que circula en el elemento i

Qi-1 es caudal que circula en el elemento i-1

Qin,i es caudal de fuente i

Qout,i es caudal de extracción i

Una vez que el caudal es calculado para cada uno de los elementos, el programa calcula el tirante y la

velocidad del flujo utilizando uno de los siguientes tres métodos:

1. Vertedero al final de un tramo.

2. Curva de calibración

3. Fórmula de Manning.

Para el modelo del río Piraí se ha utilizado la fórmula de Manning. En este método cada elemento de un

tramo puede ser idealizado como un canal trapezoidal, bajo la condición de flujo uniforme la ecuación de

Manning expresa la relación entre caudal y tirante a través de la siguiente relación:

donde:

Q es el caudal (m³/s)

S es la pendiente (m/m)

A es la sección transversal (m²)

R es el radio hidráulico (m).





1.2.2 Modelo de calidad de agua

El modelo implementado en Qual2K consiste en una serie de relaciones químicas, física y biológicas que

definen la interacción entre los diferentes parámetros de calidad de agua incluyendo temperatura,

condiciones climáticas, y otros El modelo de calidad de agua puede manejar hasta 20 diferentes

parámetros. Para el estudio del río Piraí se ha enfocado el análisis en 2 parámetros: la demanda

bioquímica de oxígeno DBO, y el oxígeno disuelto OD.

1.2.2.1 Oxígeno disuelto

La cantidad de oxígeno disuelto en el agua se incrementa o disminuye con los diferentes procesos que

se llevan a cabo, por ejemplo, la oxidación de la CBOD produce pérdida de oxígeno. Por otra parte,

dependiendo del grado de saturación de oxígeno en él es posible ganar o perder oxígeno a través del

proceso de re-aireación. QUAL2K da la posibilidad de utilizar diferentes fórmulas para el cálculo de la re-

aireación. Estas generalmente dependen de los factores hidráulicos del río: velocidad del flujo y tirante.

Para el caso de tirantes H<0.61, se recomienda el uso de la fórmula de Owens – Gibbs.

Donde

es el coeficiente de re aireación a 20⁰C

H es el tirante medio (m)

u es la velocidad media del flujo (m/s)

1.2.2.2 Demanda Bioquímica de Oxígeno.

La interpretación de medición de DBO de cursos naturales de agua se complica debido a tres factores:

Muestra filtrada o no filtrada. Si la muestra no ha sido filtrada la DBO reflejará la oxidación tanto

de las partículas de carbón como de la fracción disuelta. Ya que QUAL2K diferencia la fracción

disuelta de las partículas, una muestra no filtrada no es la adecuada para producir los resultados

de cada caso en particular.

Demanda bioquímica de oxígeno nitrogenado. En forma paralela a la oxidación de carbón

orgánico (CDBO) se lleva a cabo el proceso de nitrificación el cual también contribuye al

agotamiento de oxígeno. Por lo tanto si la muestra contiene nitrógeno y la nitrificación no ha sido

inhibida, los resultados incluirán ambos tipos de DBO.

Tiempo de incubación. Generalmente el tiempo de incubación para la determinación de la DBO

de una muestra de agua es de 5 días. El modelo utiliza como dato La DBO última por lo que se

deberán utilizar los valores extrapolados de la DBO5 a la DBO última, para esto generalmente se

utiliza la fórmula:

donde:

CDBOu Demanda biológica de oxígeno carbonoso última DBO (mgO2/l);

CDBO5 DBO carbonoso con 5 días de incubación (mgO2/l);

k CDBO tasa de descomposición.

La demanda bioquímica de oxígeno DBO se reduce a través de la oxidación de la materia orgánica.

Qual2k permite calcular la oxidación de la DBO utilizando 3 diferentes fórmulas: saturación media,

exponencial y saturación media de segundo orden. Para la modelación del río Piraí se ha utilizado la

fórmula exponencial.





1.3 Configuración del modelo del río Piraí

1.3.1 Cobertura del modelo

El modelo del río Piraí tiene una longitud total de 78.7 kilómetros; su punto inicial está ubicado a 2 Km

aguas abajo de la localidad la angostura y su punto final se encuentra a 3 km aguas arriba de la Bélgica

(Figura 2). En el tramo modelado el río recibe las descargas de aguas residuales de los municipios: El

Torno, La Guardia, Porongo, Santa Cruz y Warnes.

El tramo modelado del río Piraí fue subdividido en 10 segmentos, los cuales en todo su largo tienen

características similares de ancho y pendiente (Figura 3).

1.3.2 Información topográfica

La información topográfica disponible para construir el modelo consiste en un plano con curvas de nivel

cada 10m generado a partir de un Modelo Digital de Elevación DEM de 30m de resolución (NASA-METI

2009). El plano topográfico conjuntamente una imagen satelital sirvió para marcar el eje del río,

determinar el ancho del mismo y para calcular la pendiente de cada segmento.

Figura 2. Ubicación del tramo modelado del río Piraí

Fuente: Elaboración propia sobre imagen de Google earth

Figura 3 Segmentación hidráulica del río Piraí

Fuente: Elaboración propia





1.3.3 Coeficiente de rugosidad del lecho del río.

Para el cálculo hidráulico del río Piraí se ha considerado un coeficiente de Manning de 0.02, el cual

corresponde a un lecho conformado por arena suave muy densa. En la Figura 4 se muestra el tipo de

material del lecho del río Piraí que es uniforme a lo largo de todo el tramo modelado.

Figura 4. Lecho arenoso del río Piraí


1.3.4 Hidrología y caudales de las fuentes

La información hidrológica con la que se cuenta consiste en los resultados de la modelación de años

hidrológicos tipo para la cuenca del río Piraí. En la modelación de calidad de agua se presentan dos

escenarios de tipo hidrológico para los que se utilizaron 2 caudales diferentes del río Piraí: El primero

corresponde al mes de agosto de un año tipo Sequia Mayor (periodo de recurrencia 30 años) y el

segundo corresponde al mes de agosto de un año tipo normal, en ambos casos se asumen los caudales

del mes de agosto por ser éste el mes más seco del año. Los caudales utilizados se muestran en la tabla

93.

En el modelado del estado actual del río Piraí se consideraron tres fuentes puntuales: La PTAR de El

Torno, la PTAR norte 1 y la PTAR Norte 2 y 3. Se considera que los caudales descargados al río son

constantes, los valores utilizados se muestran en la Tabla 2. Los caudales de descarga de las futuras

PTARs proyectados para los años 2026 y 2036 se encuentran en la Tabla 3.

Tabla 1. Caudales del río Piraí

Tramo Modelo hidrológico

Q agosto (m³/s) Año tipo Normal

Q agosto (m³/s) Año tipo Sequia mayor

P5 - P4

P4 - P3

P3 - P2

P2 - P1

3.86 6.05

7.33

9.00

1.93

3.02

3.66

4.50


Tabla 2 Caudal actual descargado de las PTARs al río Piraí

PTARs

existentes

Q (l/s)

El Torno N1 N2 y N3

15.94 146.00 430.74






Tabla 3 Caudal de PTARs proyectadas

PTARs proyectadas al año 2036 2026 2036

Qmax (l/s) Qmax (l/s)

MUNICIPIO SANTA CRUZ

PTAR NO-1 (SC Y WARNES) 1074.24 1,978.19

PTAR: N 1 (Existente) 243.06 243.06

PTAR: N 2& 3 (Existente) 486.11 486.11

MUNICIPIO LA GUARDIA

PTAR: LA GUARDIA (en construcción) 88.36 164.87

PTAR: SAGUAPAC, EL CARMEN COSIMBO,LA FUENTE 271.93 703.11

PTAR: COOSAJO 16.23 40.04

PTAR: QUEBRADA SECA 6.08 15.47

MUNICIPIO EL TORNO

PTAR:EL TORNO(Existente) 66.38 116.16

PTAR:EL TORNO(Nuevo) Seapas -2 54.32 116.16

PTAR: COOPLIM 62.37 160.77

PTAR: S.JUAN DE JOROCHITO 19.44 50.44

PTAR: S. ANTONIO DE TIKIPAYA 9.65 23.51

PTAR. TARUMA 6.47 15.69

PTAR. SAN LUIS 9.20 22.41

PTAR. LA ANGOSTURA 8.97 21.68

MUNICIPIO PORONGO

PTAR. SAJUBAPO (PORONGO) 17.41 64.47

PTAR.AGUAYSES Y COLINAS URUBO 54.67 126.60


1.3.5 Meteorología

La información meteorológica necesaria para la construcción del modelo consiste en datos de

temperatura, temperatura de punto de roció, velocidad del viento, nubosidad, sombra en el río producida

por la topografía o vegetación y radiación solar.

En la Tabla 4 se muestran los valores de temperatura del ambiente y del agua en el área de estudio para

el mes de agosto en condiciones promedio. La temperatura del punto de rocio fue calculada en mediante

las fórmulas:

.

(

)

donde:

T es la temperatura ambiente;

e* es la presión de vapor de saturación;

W es la humedad relativa ambiente;

e es la presión de vapor





Td es la temperatura de rocío.

Tabla 4. Datos de temperatura

Hora Temperatura (⁰C) mes Agosto

De Hrs a Hrs Ambiente Agua Punto de rocio

23:00 2:00 18 20 16.31

2:00 5:00 17 19 15.32

5:00 8:00 20 22 18.28

8:00 11:00 25 27 23.23

11:00 14:00 26 28 24.22

14:00 17:00 24 26 22.24

17:00 20:00 21 23 19.27

20:00 23:00 19 21 17.30

Fuente: Elaboración propia con datos de SENAMHI

En cuanto a los demás parámetros se han considerado valores constantes característicos del mes de

agosto: velocidad del viento de 3.89 m/s, nubosidad de 20% y sombra 2%. La radiación solar es

calculada automáticamente por el modelo para cada segmento en función de su latitud.

1.3.6 Parámetros de calidad de agua

Los parámetros utilizados en el modelo de calidad de agua son: Oxígeno Disuelto y Demanda Biológica

de Oxígeno DBO. Los datos utilizados corresponden a los resultados de muestras tomadas en cuatro

puntos del río y en las descargas de las PTARs, realizados para el presente estudio.

En el modelo del río Piraí se introdujeron los datos de calidad de agua de la siguiente forma: Al inicio del

modelo (MR-1), en el punto de descarga de la PTAR El Torno, en el punto de descarga de las PTARs

Norte 1,2 y 3 y en las descargas distribuidas a lo largo del río; en la Tabla 5 se dan los valores utilizados

y en la Figura 5 se muestra la ubicación de los puntos muestreados.

Tabla 5. Datos de calidad de agua del modelo

Punto DBO5 DBOu OD Temperatura PH

(mg/l) (mg/l) (mg/l) oC

MR 1 (inicio modelo) 2.00 2.57 8.42 24.6 7.42

MR 2 (Calibración) 2.00 2.57 8.09 27.3 7.72

MR 3 (Calibración) 2.00 2.57 8.26 24.9 7.92

MR 4 (Calibración) 2.00 2.57 4.22 32.0 8.12

PTAR El Torno 33.80 43.51 4.86(*) 29.7 8.23

PTAR N1 14.70 18.92 4.35 29.5 7.66

PTAR N2 y N3 14.20 18.28 7.47 31.3 7.92


Figura 5. Ubicación de puntos de muestreo de calidad de agua.





Fuente: Elaboración propia + imagen satelital Google Earth

La información de DBO5 fue extrapolada para obtener la DBOu, para lo cual se utilizó la fórmula:

Donde:

K igual a 0.3 corresponde a agua de río o agua residual tratada.

DBOu Demanda biológica de oxígeno última

DBO5 Demanda biológica de oxígeno a los cinco días

1.4 Calibración

La calibración del modelo del río Piraí se realizó en el Escenario 1 – Estado actual del río, este

procedimiento se llevó a cabo en dos etapas: primeramente se calibró el modelo hidrodinámico, para ello

se utilizó la información existente de caudales del río en el límite aguas abajo. En la segunda etapa se

calibró el módulo de calidad de agua, para ello se utilizaron los datos de DBOu y OD de los puntos MR-2,

MR-3 y MR-4 (Tabla 5). El desempeño del modelo es aceptable ya que la variación entre los parámetros

calculados y los observados se encuentran en un rango admisible, por lo que se puede decir que el

modelo fue satisfactoriamente calibrado (ver Figura 6).

Figura 6 Calibración parámetros de calidad de agua





Fuente: Elaboración propia con resultados del modelo

1.5 Escenarios considerados para la modelación.

Se ha realizado la modelación del río Piraí considerando 6 escenarios los cuales toman en cuenta la

implementación de diferentes alternativas tecnológicas para el tratamiento de las aguas residuales, el

efecto de la variabilidad climática (año seco – año medio) y la no implementación de PTARs. A

continuación se describe cada uno de los escenarios desarrollados.

1.5.1 Escenario 1: Estado actual del río.

El modelo del estado actual considera que el río Piraí recibe solamente los vertidos de las PTARs

existentes en las cantidades actuales y con la calidad de agua reportadas por SAGUAPAC. El caudal del

río corresponde a un año seco. Este escenario se utiliza para la calibración del modelo.

1.5.2 Escenario 2: Estado del río en el año 2036 con descargas sin tratamiento

En este escenario se considera que el río Piraí recibe las descargas crudas de los diferentes sistemas de

aguas residuales que llegarán a ser implementados hasta el año 2036, es decir no se considera la

implementación de ninguna nueva PTAR. El caudal del río de este escenario corresponde a un año seco.

Este escenario nos servirá para comparar los resultados de los escenarios que consideran diferentes

tecnologías de tratamiento de aguas servidas.

1.5.3 Escenario 3: Estado del río en el año 2036 con descargas tratadas mediante lagunaje

Se considera que se llegarán a implementar 14 nuevas PTARs, todas de tipo lagunaje, las mismas que

tratarán el agua residual de los sistemas de alcantarillado sanitario proyectados para el año 2036, el

agua tratada se descargará al río Piraí. Además se considera la mejora de la PTAR existente en El

Torno. La concentración de DBO de las descargas será de 60mg/l y el valor de OD será de 5mg/l. El

caudal del río de este escenario corresponde a un año seco

1.5.4 Escenario 4: Estado del río en el año 2036 con descargas tratadas mediante filtros

percoladores o Lagunaje

En este escenario se considera la implementación de 14 nuevas PTARs. Aquellas que deban depurar

caudales superiores a 0.1m³/s (6 PTARs) serán de tipo filtros percoladores, las restantes (8 PTARs)

serán de tipo lagunaje. Se considera el mejoramiento de la PTAR El Torno. La concentración de DBO de

las descargas de PTARs de tipo Filtro percolador será de 30mg/l y el valor de OD será de 5mg/l. El

caudal del río de este escenario corresponde a un año seco





1.5.5 Escenario 5: PTAR tipo lagunaje + Q año tipo normal

En este escenario se considera que el caudal del río Piraí corresponde a un año de tipo normal, y al igual

que en el escenarios 3 se implementarán 14 nuevas PTARs de tipo lagunaje.

1.5.6 Escenario 6: PTARs tipo lagunaje + Filtros percoladores + Q año tipo normal

En este escenario se considera que el caudal del río Piraí corresponde a un año de tipo normal, y al igual

que en el escenarios 4 se implementarán 14 nuevas PTARs, 6 de tipo lagunaje y 8 de tipo Filtros

percoladores.

1.5.7 Escenario 7: Estado del río en el año 2026 con descargas sin tratamiento

En este escenario se considera que el río Piraí recibe las descargas crudas de los diferentes sistemas de

aguas residuales que llegarán a ser implementados hasta el año 2026, es decir no se considera la

implementación de ninguna nueva PTAR. El caudal del río de este escenario corresponde a un año seco.

Este escenario nos servirá para comparar los resultados de los escenarios que consideran diferentes

tecnologías de tratamiento de aguas servidas.

1.5.8 Escenario 8: Estado del río en el año 2026 con descargas tratadas mediante lagunaje

De acuerdo al cronograma propuesto por el PMM, el año 2026, se habrán implementado las 14 nuevas

PTARs. Para éste escenario se considera que todas serán de tipo lagunaje, las mismas que tratarán el

agua residual de los sistemas de alcantarillado sanitario proyectados para el año 2026, el agua tratada

se descargará al río Piraí. Además se considera la mejora de la PTAR existente en El Torno. La

concentración de DBO de las descargas será de 60mg/l y el valor de OD será de 5mg/l. El caudal del río

de este escenario corresponde a un año seco

1.5.9 Escenario 9: Estado del río en el año 2026 con descargas tratadas mediante filtros

percoladores o Lagunaje

De acuerdo al cronograma propuesto por el PMM, el año 2026, se habrán implementado las 14 nuevas

PTARs. Para éste escenario se considera que aquellas PTARs que deban depurar caudales superiores a

0.1m³/s (6 PTARs) serán de tipo filtros percoladores, las restantes (8 PTARs) serán de tipo lagunaje. Se

considera el mejoramiento de la PTAR El Torno. La concentración de DBO de las descargas de PTARs

de tipo Filtro percolador será de 30mg/l y el valor de OD será de 5mg/l. El caudal del río de este

escenario corresponde a un año seco

1.5.10 Escenario 10: Año 2026. PTAR tipo lagunaje + Q año tipo normal

En éste escenario se considera que el caudal del río Piraí corresponde a un año de tipo normal, y al igual

que en el escenarios 8 se implementarán 14 nuevas PTARs de tipo lagunaje.

1.5.11 Escenario 11: Año 2026. PTARs tipo lagunaje o Filtros percoladores + Q año tipo normal

En éste escenario se considera que el caudal del río Piraí corresponde a un año de tipo normal, y al igual

que en el escenarios 9 se implementarán 14 nuevas PTARs, 6 de tipo lagunaje y 8 de tipo Filtros

percoladores.

1.6 Resultados de la modelación

En la Figura 7 se presentan los resultados de modelación de DBOu para los años 2026 y 2036,

considerando diferentes alternativas de tratamiento y también el efecto de la variabilidad climática. En la

Figura 7a observamos que el año 2026, sin nuevas plantas de tratamiento, las concentraciones de DBOu

están por encima de los límites requeridos de acuerdo a la clasificación del río Piraí (ver Figura 8). Con la

implementación de las plantas de tratamiento, ya sea lagunaje o filtro + lagunaje, los valores de DBOu se

encuentran dentro de la clasificación.

Para el año 2036 (Figura 7b y Figura 7c), entre los kilómetros 60 y 47 del modelo, los valores de DBOu

de ambas alternativas de tratamiento se salen del límite admisible correspondiente a la clasificación del

río. La alternativa de lagunaje llega al límite superior de la clasificación al final del modelo. Sin la

implementación de nuevas PTARs, la calidad del río es inaceptable respecto a su clasificación.





Los resultados presentados en las tres primeras figuras corresponden a caudales del río en año tipo

normal. En la Figura 7d se compara la DBOu al final del modelo a lo largo de un año tipo normal y un año

tipo sequía extrema considerando tratamiento mediante lagunaje. Los resultados muestran que la calidad

del río en los meses de junio a septiembre bajan a la Clase D, aceptable respecto de la clasificación del

río.

Figura 7 Resultados de la modelación DBOu

(a)

(b)

(c)

(d)


Figura 8. Clasificación del río Piraí en el tramo modelado






En la 11 se muestran los resultados de la modelación para el oxígeno disuelto OD. En la 11a se

comparan los grados de saturación de oxígeno disuelto en el agua para los escenarios: PTARs tipo

lagunaje, PTARs tipo filtros percoladores + lagunaje y sin PTARs para el año 2036 con caudal tipo

normal. Los resultados para de los tres escenarios tienen un grado de saturación de oxígeno mayor a

80%, que de acuerdo a la legislación vigente corresponde a un cuerpo receptor Clase A. En la 11b se

realiza la misma comparación para el caso de año tipo sequía mayor. Los resultados muestran una

disminución del grado de saturación de oxígeno disuelto con relación al año tipo normal, sin embargo, los

valores se mantienen dentro de la Clase A.

Los niveles de oxígeno disuelto calculados con el modelo, tanto para año tipo normal como para año tipo

sequia mayor, son excelentes para la mayoría de vida animal en un río, inclusive sin la implementación

de PTARs.

Figura 9. Resultados de la modelación para OD

(a)

(b)






1.7 Actividades futuras para mantener y mejorar el modelo de calidad de agua

El presente modelo del Río Piraí es una herramienta que permitirá predecir y visualizar el efecto de las

diferentes descargas, sobre la calidad del agua del río, a lo largo de su recorrido. Para el presente

estudio se modelaron solamente dos parámetros, la DBOu y el OD, sin embargo el programa utilizado

permite realizar la modelación de más de veinte parámetros y por ello, con el fin de mejorar el modelo, es

necesario realizar las siguientes actividades:

Realizar campañas de monitoreo las cuales servirán para generar una base de datos que

permitirá mejorar la calibración y validar el modelo. A partir de esta base de datos se podrán

definir valores representativos de la calidad de agua en diferentes puntos del río para realizar

simulaciones de condiciones futuras bajo diferentes escenarios de desarrollo.

El monitoreo deberá llevarse a cabo periódicamente durante todo el año, incluyendo la época de

estiaje, donde se esperan los niveles de calidad de agua más desfavorables.

Las campañas de monitoreo deberán contemplar el recojo de información cada tres horas

durante las 24 horas del día, en todos los puntos de control. Esto permitirá evaluar la variación

horaria de la calidad de agua del río e identificar descargas provenientes de diferentes

actividades. Con esta información el modelo podrá ser utilizado con fines de monitoreo.

Definir puntos fijos de recolección de muestras, Es necesario realizar la recolección de

muestras en la descarga de cada una de las plantas de tratamiento, antes de que se realice la

mezcla con el agua del río. A demás es imprescindible el monitoreo de diversos puntos a lo largo

del río, mínimamente se sugieren los indicados en la Figura 1 de los cuales cuatro son muy

próximos a los utilizados en el presente estudio.

Aforo de caudales y medición de temperatura. Es importante que durante las campañas de

recolección de información de calidad de agua se realice al mismo tiempo el aforo de caudales y

la medición de la temperatura ambiente y del agua.

Incluir en el modelo otros parámetros de calidad de agua. Se recomienda que se midan la

cantidad de fósforo y nitrógeno existente en las aguas del río, los cuales están involucrados en

procesos bioquímicos que también afectan las concentraciones de DBOu y OD; de esta manera

se podrá tener un modelo más consistente.

Figura 10. Puntos de muestreo para el modelo de calidad de agua






1.8 DISCUSIÓN

Se ha elaborado un modelo que describe el comportamiento de la calidad de agua del río Piraí en las

condiciones actuales. El modelo ha sido elaborado en base a la información topográfica e imágenes

satelitales disponibles e incorpora la información de calidad de agua medida en el río y en las descargas

de las plantas de tratamiento existentes. La calibración del modelo se ha realizado en base a

observaciones de los parámetros de calidad de agua en tres puntos del modelo. Si bien el modelo es una

simplificación de la realidad, el mismo permite analizar cualitativa y cuantitativamente el comportamiento

del río para diferentes condiciones y se constituye en una herramienta para la planificación en el marco

del plan maestro.

El modelo desarrollado se ha utilizado para predecir los niveles de contaminación futuros del río

considerando un escenario sin nuevas plantas de tratamiento ni mejora de las plantas existentes

(escenario base), y dos escenarios con diferentes opciones tecnológicas lagunaje y filtros percoladores +

lagunaje. Los resultados de estas modelaciones nos muestran que ambas alternativas de tratamiento

mejoran significativamente la calidad del agua del río. Se observa que la implementación de filtros

percoladores + lagunaje hace que la DBO sea apenas mejor que la alternativa de solo lagunaje, lo cual

no justificaría una mayor inversión.

Por otra parte, se ha estudiado el comportamiento de la calidad de agua considerando caudales de año

medio y caudales de año tipo sequia mayor. Estas modelaciones nos permiten ver lo que ocurriría en

situaciones excepcionales como un año tipo sequia mayor el cual ocurre en promedio cada 30 años. Los

resultados de estas modelaciones muestran que con el tratamiento mediante lagunaje la calidad de agua

del río entra dentro de la “Clase C” la mayor parte del tiempo y solo en la época seca (tres meses) de un

año de sequía mayor las concentraciones de DBOu están dentro de la clasificación “Clase D”.

Nuevamente se observa que no se justifica realizar una inversión mayor que la implementación de

plantas tipo lagunaje.

2. CONCLUSIONES

Las principales conclusiones se pueden resumir en los siguientes puntos:

De acuerdo con el informe de la Gobernación del Departamento de Santa Cruz, la calidad del río Piraí a lo largo de sus IV tramos está clasificado B, C, B y C respectivamente.

Es importante mencionar que río Piraí tiene un caudal considerable casi durante todo el año. En

este momento su contaminación no es muy alta, ya que muchas de las Municipalidades que se

encuentran a lo largo no tienen colectores y el agua residual se infiltra en el terreno. Como

resultado la contaminación va al acuífero.

El modelo fue de gran utilidad para validar las medidas de saneamiento y tratamiento de aguas

servidas planteadas para el Río Piraí. Con la implementación virtual se han estudiado varios

escenarios, 100% conexión de todos los municipios y tratamiento bien mediante Lagunaje o

tratamientos más sofisticados. Se ha estudiado dichos comportamiento de la calidad de agua

considerando caudales de año medio y caudales de año tipo sequia mayor. Estas modelaciones

nos permiten ver lo que ocurriría en situaciones excepcionales como un año tipo sequia mayor el

cual ocurre en promedio cada 30 años. Los resultados de estas modelaciones muestran que con

el tratamiento mediante lagunaje la calidad de agua del río entra dentro de la “Clase C” la mayor

parte del tiempo y solo en la época seca (tres meses) de un año de sequía mayor las

concentraciones de DBOu están dentro de la clasificación “Clase D”. Como resultado se observa

que no se justifica realizar una inversión mayor (tratamientos más sofisticados como filtros

percoladores o fangos activos) que la implementación de plantas tipo lagunaje. Hay que tener en

cuenta que este modelo solo muestra valores de DBO y OD

La futura calidad del río Piraí de acuerdo con las implementaciones estratégicas del Plan

Maestro no podría proporcionar un uso del agua del río como empleo a riego de hortalizas y

frutas de cáscara delgada. Sin embargo, todas las PTARs diseñadas podrían proporcionar agua

para regadío cultivos de tallo alto.





3. REFERENCIAS

Chapra, S.C., Pelletier, G.J. and Tao, H. 2008. QUAL2K: A Modeling Framework for Simulating

River and Stream Water Quality, Version 2.11.

Paulo M. Espinosa E. Modeling of the Palo river low part

Nader Nakhaei, Amir Etemad Shahidi. Waste water discharge impact modeling with QUAL2K,

case study: the Zayandeh-rood River

Mecalf & Eddy. Wastewater Engineering,Treatment and Reuse. 4th Edition

Ven Te Chow. Hidráulica de canales abiertos.

Lysander A. Lavadenz. Análisis de sensibilidad y de escenarios de calidad del río Choqueyapu.

Modelación Del Rio Pirai (jinxed)

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