Planta de tratamiento agua potable y lagunas de oxidación choconta Andrés Ávila Castrillo 1 de agosto 2017
Autor: Valor Creativo
Contenido Introducción .....................................................................................................................................................3 Tratamiento de agua potable choconta.. ..............................................................................................4 Marco conceptual .........................................................................................................................................4 Tipos de tratamiento efectuados en una Planta .................................................................................. 6 Parámetros de calidad del agua a tratar ...............................................................................................7 Condiciones de Operación de una planta de tratamiento de agua potable ........................... 8
Toma de muestras de agua ..............................................................................................................................8 Análisis y ensayos de agua para controlar la calidad de los procesos..............................................................8 Actividades en la operación normal una PTAP .................................................................................................8 Manual de operación de una PTAP ..................................................................................................................9 Registros de una PTAP ......................................................................................................................................9 Actividades de mantenimiento de una PTAP ................................................................................................... 9 Buenas prácticas sanitarias de una PTAP .......................................................................................................10 Ubicación geográfica del municipio de Chocontá ..........................................................................................10 Hidrografía de choconta .................................................................................................................................10 Organización administrativa ...........................................................................................................................10 Tratamiento de agua potable .........................................................................................................................11 CONTROLES DE CALIDAD DEL AGUA ..............................................................................................................11 CAPTACIÓN .....................................................................................................................................................12 Coagulación ....................................................................................................................................................12 PH ...................................................................................................................................................................12 Planta de Tratamiento de Aguas Residuales ......................................................................................................15 Conclusiones ...................................................................................................................................................18 Referencias bibliográficas. ..............................................................................................................................18
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Introducción Tratamiento de aguas es el conjunto de intervenciones de tipo físico, químico o biológico cuya finalidad es la eliminación o reducción de la contaminación o las características no deseables de las aguas, bien sean naturales, de abastecimiento, de proceso o residuales Estas intervenciones tienen como fin alcanzar el recurso hídrico con las propiedades adecuadas al uso que se determine, en las cuales se aplica mayor exigencia en el consumo humano y animal, dando partida al consumo e la industria y al agro. En el instante que las aguas residuales llegan a los ríos o cuerpos de agua sin ningún tratamiento de limpieza o desinfección suelen contaminarlos con altas concentraciones de bacterias, virus y parásitos creándose un grave problema de salud pública. Entre las principales enfermedades que se propagan por este mal manejo de las aguas residuales están las diarreas (bacterianas y víricas), la tifoidea y la paratifoidea, el cólera, la hepatitis infecciosa, la amibiasis, giardiasis, etc. El tratamiento de aguas residuales que se desarrolla en el municipio de choconta es una operación que se usa para mitigar el impacto negativo sobre el rio Bogotá y respectivamente a la comunidad que vive en su afluente.
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Tratamiento de agua potable choconta. Marco conceptual Planta de tratamiento de agua potable Una planta de potabilización es un conjunto de obras, equipos y materiales necesarios para efectuar los procesos que permitan cumplir con las normas de calidad de agua potable. Las plantas de tratamiento más conocidas son las llamadas convencionales, que tienen asociados varios de los procesos unitarios de tratamiento en forma secuencial y obedecen a unos criterios establecidos a nivel mundial. Los procesos y estructuras más habituales para la articulación adecuada de una planta de tratamiento de agua potable son: Desarenador El desarenador es la estructura destinada a la remoción de material suspendido, como arena y arcilla. Por lo general se localiza en el primer tramo de la aducción, la más cerca posible de la captación del agua; está compuesto por una zona de entrada, construida por una transición o ensanchamiento para reducir la velocidad, una zona de sedimentación que consiste en un largo canal, una zona de salida a través de un vertedero y la zona de depósito constituida en una tolva y un canal para la evacuación de los lodos Conducción Las líneas de conducción de acueducto son aquellas destinadas a transportar por gravedad o por bombeo las aguas crudas desde los sitios de captación hasta las plantas de tratamiento, prestando excepcionalmente el servicio de suministro a lo largo de su longitud. Pueden utilizarse los siguientes dos tipos de conducción: Conducción a superficie libre (canales) o conducción a presión.
Medición de caudal de entrada Para medir el volumen del líquido por unidad de tiempo existen métodos que pueden ser de descarga directa o velocidad de área. Entre los primeros encontramos el tubo ventura, la canaleta Parshall, el cilindro aforador, orificios y vertederos. En los métodos de velocidad de área encontramos el molinete, flotadores y trazadores.
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Medición de caudal de entrada Para medir el volumen del líquido por unidad de tiempo existen métodos que pueden ser de descarga directa o velocidad de área. Entre los primeros encontramos el tubo ventura, la canaleta Parshall, el cilindro aforador, orificios y vertederos. En los métodos de velocidad de área encontramos el molinete, flotadores y trazadores.
• Mezcla Rápida Una vez adicionados los coagulantes y auxiliares de la coagulación deben dispersarse rápida y homogéneamente en el agua, para lo cual deben emplearse las unidades de mezcla rápida, allí debe realizarse en forma instantánea, ya que dependiendo de la turbiedad del agua, las reacciones de coagulación demoran entre 0.1 y 7 segundos. La mezcla rápida se realiza mediante un tanque o una estructura que permita, ya sea por medios hidráulicos o mecánicos, efectuar una agitación intensa de la masa de agua con los productos químicos (coagulantes) agregados, para desestabilizar las partículas coloidales presentes en el agua, las cuales ocasionan el color y la turbiedad • Mezcla Lenta Una vez efectuada la dosificación y el proceso de mezcla rápida, continúa el proceso de mezcla lenta por medio de la cual se estabiliza la velocidad del agua para luego proceder a la floculación
• Floculación Después de que el coagulante se ha mezclado con el agua se forma el precipitado que empieza a aglutinar las partículas difíciles de sedimentar. Para que estos microflóculos aumenten en tamaño y adquieran el suficiente peso para poder sedimentar es necesario someter el agua a una agitación lenta con el propósito de que las partículas contenidas en ella choquen con los flóculos recién formados y se adhieran a ello • Sedimentación Cuando se requiera sedimentar partículas más pequeñas que la arena, pero con suficiente tamaño y peso para depositarse sin ayuda, el proceso se denomina sedimentación simple. Este tipo está construido por un tanque de forma rectangular en concreto, en donde las partículas floculentas debido a su forma, peso y velocidad de asentamientos, caen al fondo considerándose removidas.
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• Filtración La filtración es el principal proceso que se realiza en toda planta de tratamiento, su objetivo principal consiste en separar las partículas y microrganismos objetables y que no hayan quedado retenidos en el proceso de sedimentación; por lo tanto, el rendimiento del filtro depende de la mayor o menor eficiencia de los procesos de floculación o sedimentación
Los filtros son tanque de concreto que contiene un medio poroso por donde pasa el agua sedimentada, en forma ascendente o descendente dejando retenido en el medio filtrante las partículas que no se removieron en el sedimentador. La clasificación más conocida de estas unidades, es la que agrupa por la velocidad de operación o taza de filtración en filtros rápidos y filtro lentos. • Desinfección La desinfección la podemos dividir en natural y artificial. La primera se refiere a la muerte progresiva de las bacterias producida por agentes naturales como la luz solar, la sedimentación, la filtración en las capas arenosas del suelo, o la estabilización de la materia orgánica que disminuye la reserva de alimento de los microrganismos. La desinfección artificial puede realizarse mediante agentes físicos o químicos. Los agentes físicos más importantes son: el calor y los rayos ultravioletas. Los agente químicos más importante son: los halógenos (cloro, bromo y yodo) • Almacenamiento Un tanque de almacenamiento tiene la función de almacenar agua y compensar las variaciones entre caudal de entrada y el consumo a lo largo del día. Un tanque de almacenamiento se considera necesario para las siguientes actividades: Suministrar agua potable a los consumidores en la cantidad necesaria, suministrar suficiente agua en caso de ocurrir situaciones de emergencia, compensar las variaciones de los consumos que se producen durante el día y mantener presiones de servicio adecuada en la red de distribución. • Medición de caudal de salida Sistema de medición de grandes caudales, destinados a totalizar la cantidad de agua que ha sido tratada en una planta de tratamiento de agua y la que está siendo transporta por la red de distribución por diferentes sectores
Tipos de tratamiento efectuados en una Planta Los tratamientos para potabilizar el agua, se pueden clasificar de acuerdo con: • Los componentes o impurezas a eliminar.
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• Parámetros de calidad • Grados de tratamientos de agua se puede realizar una lista de procesos unitarios necesarios para la potabilización del agua en función de sus componentes.
Parámetros de calidad del agua a tratar Las aguas superficiales susceptibles de ser destinadas al consumo humano quedan clasificadas, según el grado de tratamiento que deben incluir para su potabilización, en los 3 grupos siguientes: • TIPO A1: Tratamiento físico simple y desinfección • TIPO A2: Tratamiento físico nor mal, tratamiento químico y desinfección • TIPO A3: Tratamiento físico y químico intensivo, afino y desinfección
Según la normativa europea del año 1988, los tipos de agua se definen por ejemplo:
PH Color Sólidos en suspensión Temperatura Detener gentes plaguicidas
Los procesos unitarios que corresponde cada grado de tratamiento serán los Siguientes:
Grado de Tratamiento Tipo A1
Tipo A2
Tipo A3
Descripción
Filtración rápida Desinfección Precloración Coagulación/ Floculación Decantación Filtración Desinfección Cloración al Breakpoint Decantación Filtración Afino con Carbón Activo Desinfección
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Condiciones de Operación de una planta de tratamiento de agua potable Toda operación realizada en una planta de tratamiento de agua potable debe hacerse con el máximo cuidado posible, ya que cualquier error que se cometa en uno de los procesos, afectará tanto la calidad del agua como los sistemas de tratamiento.
Toma de muestras de agua En la planta de tratamiento deben realizarse un número de análisis físicos, químicos y microbiológicos de rutina. La realización del muestreo debe hacerse con base en las Normas Técnicas Colombianas NTC – ISO 5667-2, NTC – ISO 5667-3 y NTC – ISO 5667-5, respectivamente.
Análisis y ensayos de agua para controlar la calidad de los procesos Durante la operación de la planta mínimo deben efectuarse los siguientes análisis: • Turbiedad • Color • PH • Alcalinidad • Concentración en aluminio o hierro residual • Cloro residual • Otros parámetros de interés para la operación de los tratamientos según el caso.
Actividades en la operación normal una PTAP Consiste en el desarrollo de actividades de operación de las unidades y equipos necesarios para tratar el agua con estándares de eficiencia, calidad y economía, especificados en el Decreto 1575 de 2007; es decir, comprende cualquier actividad que no provoque la suspensión parcial o temporal de la planta de tratamiento de agua potable. Las actividades en la operación normal son: • Medición de caudal (referenciadas en las Normas Técnicas Colombiana NTC 3705, NTC 3933, NTC 3945 y el Título C.15 del Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico, RAS 2000). • Medición de parámetros de calidad de agua, tales como turbiedad, color, pH, aluminio o hierro residual y alcalinidad.
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Preparación de soluciones de productos químicos si procede. Ajuste de dosificadores. Lavado de filtros. Medición de cloro residual en el agua tratada. Limpieza de obras y mantenimiento de zonas verdes. Control de calidad de los procesos
Manual de operación de una PTAP Toda Planta de Tratamiento de Agua Potable debe tener un manual de operación y mantenimiento práctico y de fácil funcionamiento para las personas que tienen acceso a este. Dicho manual debe contener como mínimo lo siguiente • Introducción y datos de la institución. • Descripción operativa de la planta de tratamiento para cada uno de sus componentes. • Entrada del agua. • Medición de caudal afluente. • Dosificación de productos químicos (coagulantes, alcalinizantes y desinfectantes). • Mezcla rápida. • Floculación. • Sedimentación. • Filtración. Tanque de contacto con cloro. • Tanque de almacenamiento. • Medición de caudal efluente. • Instrumentación. • Procesos alternativos de acuerdo al tipo de planta.
Registros de una PTAP Todos los aspectos observados y realizados durante la puesta en marcha, operación y mantenimiento de la planta de tratamiento deben ser evaluados y anotados, esto permite llevar un registro histórico del funcionamiento de cada sistema o equipo de la planta de tratamiento, además permiten tomar medidas correctivas.
Actividades de mantenimiento de una PTAP De acuerdo con el tipo de planta, grado de automatización y nivel de confiabilidad de servicio, las actividades de mantenimiento y periodicidad varían.
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Se recomienda que en todos los niveles de confiabilidad de servicio se realice un mantenimiento preventivo con el fin de prever cortes en el suministro de agua potable. Además debe contarse con los repuestos básicos y de mayor uso en bodega para corregir rápidamente cualquier daño, algunas actividades de mantenimiento
Buenas prácticas sanitarias de una PTAP Son los principios básicos y las prácticas operativas generales de higiene para el suministro y distribución del agua para consumo humano, cuyo objeto es identificar los riesgos que pueda presentar la infraestructura.
Ubicación geográfica del municipio de Chocontá La cabecera municipal de Chocontá, Cundinamarca esta situada a los 5° 09´ de Latitud Norte y 73° 42´ de Longitud Oeste, con una altura sobre el nivel del mar 2.655 metros, una extensión total 301.1 Km2 (donde el área rural es de 299.66 Km2 y el restante 1.44 Km2 corresponde al área urbana) y una población de 23.400 habitantes (Proyección DANE 2012).El municipio limita por el Norte con los municipios de Lenguazaque y Villapinzón; al Occidente con Suesca; al Sur con Sesquilé y Machetá y; al Oriente con los municipios de Villapinzón, Tibirita y Machetá.
Hidrografía de choconta La configuración topográfica del territorio del Municipio de Chocontá, define dos sistemas de cuencas hidrográficas muy importantes, la primera la constituye la Cuenca Alta del río Bogotá, a donde vierten sus aguas los ríos Sisga o San Francisco, Tejar y un sinnúmero de quebradas y afluentes secundarios, como Saucío, Guanguíta, Aposentos, Piedra Negra, Turmal - Ratón y June (Manacá), entre otros. El segundo sistema la conforma la subcuenca hidrográfica del río Machetá, correspondiente a la Vertiente Oriental, a la que tributan las aguas de las quebradas Tócola, Cuchillas, Suralá y Boquerón.15
Organización administrativa La Planta de Tratamiento de Agua Potable del municipio es dirigida a través de la oficina de Coordinación de Servicios Públicos de Acueducto, Alcantarillado y Aseo, la cual cuenta con 2.564 suscriptores para el servicio de Acueducto, 2.479 suscriptores para el servicio de alcantarillado y 2.602 suscriptores para el servicio de aseo, todos ellos con cobertura en el área urbana del 100% con fecha de corte 31 de diciembre de 2011.
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Tratamiento de agua potable La Planta de Tratamiento de Agua Potable del municipio de Chocontá, es de tipo convencional, fue puesta en funcionamiento en 1994 y remodelada en el año 2008. Fue diseñada para tratar un caudal de 37 litros por segundo, abastece al 100% de la población urbana, actualmente trata un caudal de 22L/s de Lunes a Viernes y los fines de semana uno de 25L/. • • • • • • • • • • •
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Mezcla rápida vertedero y canaleta Parchall Floculación hidráulica horizontal Sedimentador acelerado ascendente módulos tipo colmena Baterías de tres (3) filtros autolavables a presión Batería de 5 filtros convencionales autolavables Sistema de desinfección con cloro gaseoso Bombas dosificadores de operación eléctrica para cloro y Poli cloruro de aluminio, soda cáustica y cloro gaseoso Aforador de caudal tipo vertedero rectangular Fecha de puesta en funcionamiento 1994 Fecha de optimización remodelación enero de 2.008 Anexa a la planta se encuentra construida instalaciones de laboratorio el cual está dotado con equipos como: turbidimetro, peachimetro, fotómetro para 30 parametros, equipo de jarras, balanza, vidrieria, reactivos, equipo de computo 2 depósitos para almacenamiento de químicos y cuarto de celaduría Tipo de tratamiento: mezcla rápida, floculación, sedimentación, decantación, filtración, desinfección. Insumos químicos utilizados para la desinfección y coagulación son Cloro gaseoso, Soda Cáustica y Poli cloruro de aluminio.
Se realizó optimización de la planta de Tratamiento del acueducto municipal con el cambio de dosificación del químico de desinfección por cloro gaseoso que ofrece mayor concentración y economía, se realizó impermeabilización y mantenimiento del tanque de floculación y sedimentación.
CONTROLES DE CALIDAD DEL AGUA En planta diariamente realizamos los siguientes Análisis: Turbiedad PH Color
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Cloro libre Hierro Fosfatos
Periódicamente: Alcalinidad Acides Manganeso Nitritos
CAPTACIÓN El agua es captada de tres quebradas naturales llamadas Choque, Carnicerías, y Cuchilla Blanca, mediante toma directa por gravedad, en tubería P.V.C, de 4”, como es el caso de la Quebrada de Carnicerías, la cual tiene una longitud de 75 metros hasta el desarenador y un caudal de 8 L/s; mientras tanto la conducción de la Quebrada Cuchilla Blanca se hace a través de tubería de Asbesto Cemento, de 6” y con longitud de 500 metros; en la quebrada Choque la captación es de rejilla de fondo con caudal de 15L/s; éstas quebradas están ubicadas en la micro cuenca del Choque, los nacimientos se sitúan en la vereda Boquerón y Retiro de Blancos del municipio, las cuales abastecen una población de 11.000 habitantes en el área urbana
Coagulación En el proceso de coagulación es usado Hidroxicloruro de Aluminio Al2(OH)3Cl, que se dosifica de forma líquida o sólida dependiendo de la calidad del agua que llega a la Planta de Tratamiento de Agua Potable. El equipo usado para efectuar éste procedimiento es una bomba dosificadora que es abastecida por un tanque de 500 litros, ambos instrumentos se vinculan mediante un conducto que va desde el interior del tanque pasando por la bomba dosificadora hasta conectar con el punto de mezcla
PH Para regular el pH es empleada Soda Cáustica en escamas, la cual se disuelve en agua en dos tanques, con capacidad de 500 litros cada uno y una bomba de dosificación que opera eléctricamente, alternándose cada 12 horas para operar
Desarenadores En cuanto a su ubicación el desarenador de la Quebrada Carnicerías se encuentra a 5 Km de distancia de la zona de captación, mientras que la Quebrada El Choque se encuentra a 6 Km, como también lo está la Quebrada Cuchilla Blanca. Además a simple vista se observó que la capacidad hidráulica de los desarenadores es menor al caudal captado, lo que genera rebosamiento del
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agua encima de la estructura, esto sucede con mayor frecuencia en época invernal.
Floculador Según el Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico en su título C 5.5.1.1, establece que los Floculadores de Flujo Horizontal deben tener un tiempo de retención hidráulica dentro del rango de 20 a 30 minutos, por lo tanto la Planta de Tratamiento de Agua Potable del municipio excede ese tiempo en 2,97 minutos sin que esto afecte su gradiente medio de velocidad, el cual no supera los 0,45 segundos, el mismo reglamento exige que la gradiente deba estar entre 0,20 segundos y 0,70 segundos
Sedimentador El sedimentador de flujo ascendente de la Planta de Tratamiento de Agua Potable del municipio de Chocontá, cuando maneja el caudal de 22L/s (Lunes a Viernes) cumple con el parámetro estipulado en el Reglamento Técnico del Sector del Agua Potable y Saneamiento Básico en su título C 6.5.1.2 en cuanto al tiempo de retención hidráulica, que está en un rango de 2 a 4 horas, sin embargo el caudal tratado los fines de semana es de 25 L/s y no cumple con el mínimo exigido, faltándole 0,22 horas, sumado a esto el caudal de diseño de 37 L/s no cumple por una diferencia de 0,80 horas. Además el reglamento recomienda que la altura del agua en la estructura deba estar entre 4 a 5 metros, por lo que su profundidad no facilita éste requerimiento, ya que no supera los 3,45 metros
Filtros El Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico recomienda en su título C.7.4.3.1 que en la filtración rápida para municipios no se usen filtros a presión, sin embargo la Planta de Agua Potable de Chocontá, posee tres filtros de éste tipo, los cuales fueron puestos en marcha para complementar el procedimiento de filtrado efectuado por los 5 filtros convencionales, a consecuencia del aumento en la demanda del recurso. Por otra parte la altura del agua sobre el lecho filtrante debe ser mayor a 0,50 metros, según lo establecido en el reglamento, la Planta de Tratamiento de Agua Potable del municipio cuenta con 5 unidades de filtración convencionales que cumplen con éste requisito. Así mismo cumple con el mínimo de unidades exigidas cuando el lavado es de tipo mutuo, el cual es de 4 filtros. En cuanto a la constitución de los filtros, compuestos por arena grava y antracita se confrontaron sus espesores con lo estipulado en el RAS y se determinó que cumplen con las condiciones requeridas para desarrollar una filtración efectiva
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Balas de Cloro Gaseoso En la Planta de Tratamiento de Agua Potable del municipio de Chocontá, usan para el proceso de desinfección balas de Cloro gaseoso de 68 Kg, se consumen diariamente entre 1,7ppm a 2ppm, es decir 6,16 Kg por día, así pues no sobrepasa la tasa máxima de extracción establecida en el Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico que es de 16 Kg por día.
Fotos planta de tratamiento de agua municipio choconta
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Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Construida por convenio con la CAR y el municipio la cual se encuentra funcionando desde 1.995 actualmente es operada por la CAR. Las aguas residuales son procesadas en plantas de tratamiento para satisfacer los requisitos de calidad en relación a la clase de cuerpo receptor a que serán descargadas. Se aplican tratamientos de tipo biológico en las que se intensifica la acción bacteriana o bioquímica a fin de estabilizar y oxidar la materia orgánica inestable. Este tipo de tratamiento utiliza reacciones bioquímicas para la eliminación de contaminantes solubles o coloidales. Pueden ser anaeróbicos o aeróbicos tales como: lodos activados, lagunas areadas, biodiscos, filtro percolador, zanjas de oxidación, etc. La planta cuenta con tres lagunas, donde el agua entra con una velocidad y es recibida con un muro de contención que disminuye la velocidad y con ayuda de la inclinación de las lagunas se distribuye por cada una.
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Laguna oxidación
Canaleta laguna oxidacion
laguna oxidacion
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Ingreso de agua residual / Canaleta Parchall
Regulación de capacidad de laguna por desborde
Entrega de agua tratada al rio Bogotá.
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Conclusiones La planta de tratamiento de agua potable y residual que se encuentran en el municipio de choconta, se desarrolla bajo la legislación colombiana donde la importancia de tener una infraestructura necesaria y óptima para tener agua potable para evitar enfermedades en la población. Desde la importancia de cuidar el recurso hídrico y no negar a las próximas generaciones de usarla para su consumo, hasta adoptar políticas de saneamiento donde se minimice aparición de patógenos que afecten el recurso y todo lo que depende del mismo, como son cultivos, animales, el suelo y el ser humano La visita a las plantas de tratamiento da una visión más cercana y amplia de cómo llega el agua a los grifos de nuestras casas, el trabajo de la naturaleza para generarla y el recurso humano que trabaja para hacerla inocua ,pero de igual forma ese recurso humano que se esfuerza por destruir , contaminar y en su mayor expresión, desaparecer la producción del líquido preciado.
Referencias bibliográficas. •
http://cdim.esap.edu.co/BancoMedios/Imagenes/chocontacundinamarcapd20122015.pdf
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https://institutodeestudiosurbanos.info/endatos/0100/0110/0112hidro/011211841.htm
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http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:J0WQO2jEGIJ:repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/4836/1/BenitoVel%25C3%25A1sque zAndreaCatalina2015.pdf+&cd=2&hl=es-419&ct=clnk&gl=co
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http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:YQ_3_QFxicAJ:reposito ry.udistrital.edu.co/bitstream/11349/4836/3/BenitoVel%25C3%25A1squezAndreaCata linaAnexo-2.pdf+&cd=2&hl=es-419&ct=clnk&gl=co
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