DISEÑO DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO DE...

DISEÑO DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES

DEL PROCESO DE DESMUCILAGINACION DEL CAFÉ CON EXTRACTOS

VEGETALES EN LA FINCA “LA PEDREGOSA” MUNICIPIO DE ANOLAIMA -

CUNDINAMARCA

FREDY ANDRES CRISTANCHO AGUIRRE

20091180017

Proyecto del trabajo de grado para optar a título de ingeniero(a) ambiental

Modalidad Proyecto de aplicación según acuerdo 001 del 2011

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES

PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA AMBIENTAL

BOGOTÁ D.C.

2015

DISEÑO DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES

DEL PROCESO DE DESMUCILAGINACION DEL CAFÉ CON EXTRACTOS

VEGETALES EN LA FINCA “LA PEDREGOSA” MUNICIPIO DE ANOLAIMA -

CUNDINAMARCA

FREDY ANDRES CRISTANCHO AGUIRRE

20091180017

Proyecto del trabajo de grado para optar a título de ingeniero(a) ambiental

Modalidad Proyecto de aplicación según acuerdo 001 del 2011

Dirigido por: Qco. Mg Sc Ing. Freddy Leonard Alfonso Moreno

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES

PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA AMBIENTAL

BOGOTÁ D.C.

2015

“Las ideas emitidas por los autores son de exclusiva responsabilidad y no expresan

necesariamente opiniones de la Universidad”

Artículo 117, Acuerdo 029 de 1998

~ 4 ~

NOTA DE ACEPTACIÓN

_________________________

_________________________

_________________________

_________________________

FREDDY LEONARD ALFONSO

DIRECTOR

_________________________

ÁLVARO MARTIN GUTIÉRREZ

JURADO

_________________________

EDITH ALAYON CASTRO

JURADO

~ 5 ~

DEDICATORIA

Este proyecto busca dar alternativas en cuento a la descontaminación de agua y está

pensado en dar una solución económica los cafeteros y así poder colaborar en sus procesos

productivos.

~ 6 ~

AGRADECIMIENTOS.

Agradezco a mi familia por apoyarme en cada momento en el trascurso de esta tesis, su

apoyo incondicional fue lo que me motivo para dar lo mejor de mí en finalizarla de la mejor

manera posible.

A mi director de tesis Freddy Leonard Alfonso Moreno quien con su apoyo y consejos en el

desarrollo de esta tesis ayudaron a completártela satisfactoriamente.

Y a usted lector quien se tomó el tiempo en leer esta tesis la cual se le puso empeño trabajo

y dedicación para que esté al alcance de todos.

~ 7 ~

CONTENIDO

Índice de Tablas ................................................................................................................................ 12

Índice de FIGURAS .......................................................................................................................... 13

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................ 16

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .......................................................................................... 17

JUSTIFICACIÓN ............................................................................................................................. 18

OBJETIVOS ..................................................................................................................................... 19

Objetivo general ............................................................................................................................ 19

Objetivos específicos .................................................................................................................... 19

1. MARCOS DE REFERENCIA .................................................................................................. 20

1.1. Marco teórico .................................................................................................................... 20

1.2. Marco Conceptual. ............................................................................................................ 21

1.3. Marco legal ........................................................................................................................ 33

1.4. Marco geográfico .............................................................................................................. 37

2. METODOLOGÍA ..................................................................................................................... 39

2.1. Fase preliminar .................................................................................................................. 39

2.1.1. Identificación de información de floculantes vegetales. ............................................... 40

2.1.2. Selección de floculantes vegetales a emplear ................................................................ 40

2.1.3. Extracción de floculantes vegetales. ............................................................................. 40

2.1.4. Realización de pruebas de turbiedad y pH. ................................................................... 41

2.1.5. Determinación de la concentración óptima a aplicar como floculantes de los extractos

vegetales 42

2.1.5.1. Análisis de validación de varianza estadística para multi- parámetros por medio del

software infostat y ANOVA. ......................................................................................................... 43

2.1.5.2. Identificación de concentraciones optimas aplicando máximos y mínimos a

ecuaciones derivables .................................................................................................................... 43

2.1.6. Medición de la variación de los parámetros complementarios para establecer la calidad

de agua a las concentraciones optimas de aplicación de los floculantes ....................................... 43

2.1.7. Planteamiento del diseño del sistema de tratamiento de las aguas residuales del proceso

de desmucilaginacion. ................................................................................................................... 44

2.1.7.1. Cantidad de agua a utilizar. ....................................................................................... 44

2.1.7.1.1. Cálculos de diseño. .................................................................................................... 44

2.1.7.2. Gradiente de velocidad .............................................................................................. 45

~ 8 ~

2.2. Fase de Evaluación ............................................................................................................ 45

2.2.1. Evaluación técnica. ........................................................................................................ 45

2.2.1.1. Eficiencia ................................................................................................................... 45

2.2.1.2. Espacio para la construcción ..................................................................................... 45

2.2.1.3. Ciclo productivo: ....................................................................................................... 45

2.2.1.4. Capacidad de procesamiento ..................................................................................... 45

2.2.1.5. Estrategia de sostenibilidad ....................................................................................... 45

2.2.1.6. Aspectos de ingeniería del proyecto .......................................................................... 46

2.2.2. Aceptabilidad social del sistema tratamiento de aguas diseñado. ................................. 46

2.2.3. Evaluación económica del sistema tratamiento de aguas diseñado. .............................. 46

2.2.3.1.1. Depreciación.............................................................................................................. 46

2.2.3.1.2. Inversiones ................................................................................................................ 46

2.2.3.1.3. Tasa interna de retorno (TIR) y tiempo de recuperación de capital .......................... 46

2.2.3.1.4. Costos evitados .......................................................................................................... 46

2.2.3.1.5. Punto de equilibrio económico .................................................................................. 47

2.2.4. Sugerencias para posibles usos de agua tratada. ........................................................... 47

2.2.5. Sugerencias para posibles usos de los lodos. ................................................................ 47

2.3. Fase presentación de resultados ........................................................................................ 47

2.3.1. Redacción de trabajo final. ............................................................................................ 47

2.3.2. Presentación de documento ........................................................................................... 47

3. RESULTADOS ......................................................................................................................... 48

3.1. Fase preliminar .................................................................................................................. 48

3.1.1. Identificación de información de floculantes vegetales. ............................................... 48

3.1.2. Selección de floculantes vegetales a emplear. ............................................................... 48

3.1.3. Extracción de floculantes vegetales elegidos. ............................................................... 48

3.1.4. Realización de pruebas de turbiedad y pH. ................................................................... 50


vegetales 60

3.1.5.1. Análisis de validación de varianza estadística para multi-parámetros por medio del

software infostat y ANOVA .......................................................................................................... 60

3.1.5.1.1. Yuca .......................................................................................................................... 62

3.1.5.1.2. Cubio ......................................................................................................................... 65

~ 9 ~

3.1.5.1.3. Tuna ........................................................................................................................... 67

3.1.5.2. Identificación de concentraciones optimas aplicando máximos y mínimos de

ecuaciones derivables .................................................................................................................... 69

3.1.5.2.1. Yuca .......................................................................................................................... 70

3.1.5.2.2. Cubio ......................................................................................................................... 71

3.1.5.2.3. Tuna ........................................................................................................................... 72


de agua a las concentraciones optimas de aplicación de los floculantes ....................................... 73

3.1.7. Planteamiento del diseño del sistema de tratamiento de las aguas residuales del proceso

de desmucilaginacion. ................................................................................................................... 74

3.1.7.1. Cantidad de agua a utilizar. ....................................................................................... 74

3.1.7.1.1. Cálculos de diseño. .................................................................................................... 78

3.1.7.2. Gradiente de velocidad .............................................................................................. 80

3.2. Fase de Evaluación ............................................................................................................ 82

3.2.1. Evaluación técnica del sistema tratamiento de aguas diseñado. .................................... 82

3.2.1.1. Eficiencia ................................................................................................................... 82

3.2.1.2. Espacio para la construcción ..................................................................................... 82

3.2.1.3. Ciclo productivo ........................................................................................................ 82

3.2.1.4. Capacidad de procesamiento ..................................................................................... 82

3.2.1.5. Estrategia de sostenibilidad ....................................................................................... 82

3.2.1.6. Aspectos de ingeniería del proyecto .......................................................................... 83

3.2.2. Aceptabilidad social del sistema tratamiento de aguas diseñado. ................................. 84

3.2.3. Evaluación económica del sistema tratamiento de aguas diseñado. .............................. 84

3.2.3.1. Depreciación.............................................................................................................. 85

3.2.3.2. Inversiones ................................................................................................................ 85

3.2.3.3. Tasa interna de retorno (TIR) y tiempo de recuperación de capital .......................... 86

3.2.3.4. Costos evitados .......................................................................................................... 92

3.2.3.5. Punto de equilibrio económico ................................................................................ 102

3.2.4. Sugerencias para posibles usos de agua tratada. ......................................................... 102

3.2.5. Sugerencias para posibles usos de los lodos. .............................................................. 103

4. Análisis de resultados .............................................................................................................. 105

4.1. Fase preliminar ................................................................................................................ 105

~ 10 ~

4.1.1. Identificación de información de floculantes vegetales. ............................................. 105

4.1.2. Selección de floculantes vegetales a emplear. ............................................................. 105

4.1.3. Extracción del floculantes vegetales elegidos. ............................................................ 106

4.1.4. Realización de pruebas de turbiedad y pH. ................................................................. 107


vegetales 107

4.1.5.1. Análisis de validación de varianza estadística para multi-parámetros por medio del

software infostat y ANOVA. ....................................................................................................... 108

4.1.5.2. Identificación de concentraciones optimas aplicando máximos y mínimos a

ecuaciones derivables .................................................................................................................. 110


de agua a las concentraciones optimas de aplicación de los floculantes ..................................... 110

4.1.7. Planteamiento del diseño para tratamiento de aguas residuales. ................................. 113

4.1.7.1. Cantidad de agua a utilizar ...................................................................................... 113

4.1.7.1.1. Cálculos de diseño ................................................................................................... 113

4.1.7.1.2. Gradiente de velocidad ............................................................................................ 114

4.2. Fase de Evaluación .......................................................................................................... 114

4.2.1. Evaluación técnica. ...................................................................................................... 114

4.2.1.1. Eficiencia ................................................................................................................. 114

4.2.1.2. Espacio para la construcción ................................................................................... 114

4.2.1.3. Ciclo productivo ...................................................................................................... 114

4.2.1.4. Capacidad de procesamiento ................................................................................... 115

4.2.1.5. Estrategia de sostenibilidad ..................................................................................... 115

4.2.1.6. Aspectos de ingeniería de proyecto ......................................................................... 115

4.2.2. Aceptabilidad social del sistema tratamiento de aguas diseñado ................................ 116

4.2.3. Evaluación económica del sistema tratamiento de aguas diseñado ............................. 116

4.2.3.1. Depreciación............................................................................................................ 116

4.2.3.2. Inversiones .............................................................................................................. 116

4.2.3.3. Tasa interna de retorno (TIR) y tiempo de recuperación de capital ........................ 117

4.2.3.4. Costos evitados ........................................................................................................ 117

4.2.3.5. Punto de equilibrio económico ................................................................................ 118

4.2.4. Sugerencias para el uso del agua tratada. .................................................................... 119

4.2.5. Sugerencias para posibles usos de los lodos. .............................................................. 120

~ 11 ~

5. Conclusiones ........................................................................................................................... 121

6. Recomendaciones .................................................................................................................... 123

Bibliografía ..................................................................................................................................... 124

Anexos............................................................................................... ¡Error! Marcador no definido.

~ 12 ~

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Fases del sistema de tratamiento de aguas residuales de Cenicafe ................................................... 20

Tabla 2 Valores de parámetros de la STAR recomendada por ......................................................................... 21

Tabla 3. Caracterización del mucilago. ............................................................................................................. 24

Tabla 4 Condiciones a tener en cuenta para elección de floculante vegetal .................................................... 28

Tabla 5. Parámetros máximos de calidad para los vertimientos de acuerdo a la normatividad colombiana

vigente .............................................................................................................................................................. 34

Tabla 6. Datos obtenidos de laboratorio .......................................................................................................... 42

Tabla 7. Condiciones iníciales de las aguas del tratamiento del café ............................................................... 44

Tabla 8. Datos de rendimiento en los componentes vegetales ........................................................................ 50

Tabla 9. Resultados de datos de turbidez de las muestras de agua con uso yuca (Manihot esculenta crantz)

como floculante. ............................................................................................................................................... 52

Tabla 10.Resultados de datos de turbidez de las muestras de agua con uso de cubio (Tropaeolum tuberosum)

como floculante. ............................................................................................................................................... 55

Tabla 11. Resultados de datos de turbidez de las muestras de agua con uso de Tuna (Opuntia ficus-indica)

como floculante ................................................................................................................................................ 58

Tabla 12. Datos de validación del porcentaje de remoción en la turbiedad en NTU y la cantidad de agua en ml

para el análisis estadístico. ............................................................................................................................... 60

Tabla 13. Datos de validación del análisis de varianza con extracto vegetal de yuca (Manihot esculenta

crantz) para la remoción de turbiedad. ............................................................................................................ 62

Tabla 14 Datos de validación del análisis de varianza con extracto vegetal de yuca (Manihot esculenta

crantz) para la cantidad de agua tratada. ....................................................................................................... 64

Tabla 15. Datos de validación del análisis de varianza con extracto vegetal de Cubio (Tropaeolum tuberosum)

para la remoción de turbiedad. ........................................................................................................................ 65


para la cantidad de agua tratada. ................................................................................................................... 66

Tabla 17. Datos de validación del análisis de varianza con extracto vegetal de Tuna (Opuntia ficus-indica)

para la remoción de turbiedad. ........................................................................................................................ 67

Tabla 18. Datos de validación del análisis de varianza con extracto vegetal de Tuna (Opuntia ficus-indica)

para la cantidad de agua tratada. ................................................................................................................... 68

Tabla 19 Datos recopilados por el análisis de varianza complementario ........................................................ 69

Tabla 20. Resultados recopilados de resultados en la metodología de máximos y mínimos de las ecuaciones

(datos óptimos matemáticamente hablando) .................................................................................................. 73

Tabla 21 Cantidad de floculantes a aplicar en el agua residual ....................................................................... 73

Tabla 22 parámetros de calidad de muestra de agua sin tratamiento con floculantes vegetales ................... 73

Tabla 23. Compilatorio de datos comparativos de aumento o disminución de los parámetros de calidad

después del tratamiento con extracto vegetal ................................................................................................. 74

Tabla 24. Datos de peso del café procesado y caudal para el lavado. ............................................................. 75

Tabla 25. Datos de tiempo de lavado y cantidad de agua utilizada. ................................................................ 75

Tabla 26 Datos resumen de la cantidad de agua usada de acuerdoal peso del café en el proceso de

desmucilaginacion. ........................................................................................................................................... 77

Tabla 27 Constantes de gradiente de velocidad de acuerdo al tipo de aspa .................................................... 80

Tabla 28. Insumos recomendados para el diseño ............................................................................................. 81

Tabla 29. Materiales y costos del sistema de tratamiento ............................................................................... 85

~ 13 ~

Tabla 30.Datos básicos de la depreciación del sistema recomendado en el proyecto ..................................... 85

Tabla 31. Especificación de la depreciación anual del sistema del proyecto, ................................................... 85

Tabla 32. Datos costos de producción de café al año ....................................................................................... 87

Tabla 33.Costos y gasto Mensuales para producción de café .......................................................................... 87

Tabla 34. Costos de venta del café en el 2014. Fuente: (Autor) ....................................................................... 87

Tabla 35.Identificación de costos y gastos anuales proyectados a 9 años del proceso del café. .................... 88

Tabla 36. Tasas de incremento. Fuente: (Autor)............................................................................................... 88

Tabla 37. Identificación de los flujos de caja proyectadas a lo largo de 9 años del proyecto cafetero) ........... 88

Tabla 38. Tiempo de retorno del capital proyectado a 9 en el funcionamiento del proyecto productivo. ...... 89

Tabla 39. Costos y gastos de la inversión ......................................................................................................... 90

Tabla 40. Identificación de costos y gastos anuales proyectados a 9 años desde la aplicación del proyecto .. 90

Tabla 41. Identificación de los flujos de caja a lo proyectados a 9 años .......................................................... 90

Tabla 42 Periodo de retorno proyectado a 9 años al instalar el sistema de tratamiento. ............................... 91

Tabla 43. Cálculos para obtener el costo de contaminación al agua si no es tratada ..................................... 92

Tabla 44. Datos semestrales proyectados del cobro por tasas retributivas en aguas que no tienen

tratamiento. ..................................................................................................................................................... 92

Tabla 45.Datos base para cálculo del plan de amortización) ........................................................................... 94

Tabla 46. Plan de amortización del proyecto ................................................................................................... 94

Tabla 47. Valor de mantenimiento del sistema, anual y semestral proyectados. ............................................ 95

Tabla 48. Valor de los jornales proyectados por mantenimiento del sistema ................................................. 96

Tabla 49. Cálculo de tasa retributiva en caso de aplicar el sistema de tratamiento. ....................................... 97

Tabla 50. Datos de inversión anual y semestral proyectados para pago de tasas retributivas ....................... 98

Tabla 51. Costos semestrales proyectados de inversión para sistema de tratamiento recomendado. .......... 100

Tabla 52. Costos fijos de operación ................................................................................................................ 102

Tabla 53. Datos de importancia para calcular el punto de equilibrio. ............................................................ 102

Tabla 54. Cargas necesarias para la venta del proyecto sin sistema de tratamiento de aguas. .................... 102

Tabla 55. Datos resumen de aguas residuales y aguas residuales con filtro físico, aguas residuales tratadas

con yuca (Manihot esculenta crantz); comparación en la normatividad mencionada................................... 103

Tabla 56 ponderaciones en la cantidad de floculante a utilizar ..................................................................... 108

Tabla 57. Identificación de las regresiones en el tratamiento de aguas residuales del proceso de

desmucilaginacion del café Fuente: (Autor) ................................................................................................... 110

Tabla 58. Cambios porcentuales del tratamiento con extracto de yuca (Manihot esculenta crantz). ........... 111

Tabla 59. Cambios porcentuales del tratamiento con extracto de Cubio (Tropaeolum tuberosum). ............. 111

Tabla 60. Cambios porcentuales del tratamiento con extracto de Tuna (Opuntia ficus-indica) .................... 111

Tabla 61.a) Costos mensuales de operación y b) recopilación de costos variables. ....................................... 118

Tabla 62. Cargas necesarias para la venta del proyecto sin sistema de tratamiento de aguas.Fuente: (Autor)

........................................................................................................................................................................ 118

Tabla 63. Parámetros a tener en cuenta para riego de agua en Colombia .................................................... 119

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Proceso completo de beneficio del café (ANACAFE, 2005) ................................................................ 23

Figura 2. Balance de masa del beneficio húmedo del café. .............................................................................. 23

Figura 3. Esquema de buenas prácticas agrícolas para el café ........................................................................ 35

~ 14 ~

Figura 4 ubicación geográfica del municipio de Anolaima en Cundinamarca .................................................. 37

Figura 5. Resumen metodológico. .................................................................................................................... 39

Figura 6. Síntesis general del proceso de extracción para los materiales vegetales ........................................ 41

Figura 7. Sistema soxhlet para la extracción de la clorofila. ............................................................................ 49

Figura 8. Extracto de yuca (Manihot esculenta crantz) seco, molido y tamizado. ........................................... 49

Figura 9. Extracto de Cubio (Tropaeolum tuberosum) seco, molido y tamizado. ............................................. 49

Figura 10. Extracto de Tuna (Opuntia ficus-indica) seca, sometida a soxhlet, triturada y tamizada. .............. 50

Figura 11. Gráficas de ensayos de turbiedad con floculante de yuca (Manihot esculenta crantz) .................. 53

Figura 12. Gráficas de ensayos cantidad de agua tratada sin solidos sedimentables con floculante de yuca

(Manihot esculenta crantz) .............................................................................................................................. 53

Figura 13. Gráficas resumen de ensayos pH usando floculante de yuca (Manihot esculenta crantz).............. 54

Figura 14.Gráficas resumen de ensayos de turbiedad con floculante de cubio (Tropaeolum tuberosum) ...... 56

Figura 15. Gráficas resumen de ensayos cantidad de agua sobrenadante con floculante de cubio (Tropaeolum

tuberosum) ....................................................................................................................................................... 56

Figura 16. Gráficas resumen de ensayos pH usando floculante de cubio (Tropaeolum tuberosum) ................ 56

Figura 17. Gráficas resumen de ensayos de turbiedad con floculante de Tuna (Opuntia ficus-indica) ............ 59

Figura 18. Gráficas resumen de ensayos cantidad de agua tratada sin flocs con floculante de Tuna (Opuntia

ficus-indica) ...................................................................................................................................................... 59

Figura 19. Gráficas resumen de ensayos pH usando floculante de Tuna (Opuntia ficus-indica) ...................... 59

Figura 20. Paso 1 Digitación de datos en el software infostat. ........................................................................ 62

Figura 21. Pasó 2 Ajustes para realizar el análisis de varianza en el software InfoStat. .................................. 63

Figura 22. Pasó 3, selección del método LSD Fisher en el software InfoStat. ................................................... 63

Figura 23. Análisis de varianza para los resultados de reducción porcentual de turbiedad con extracto de yuca

(Manihot esculenta crantz). ............................................................................................................................. 63

Figura 24 Valores de reducción porcentual de turbiedad usando extracto de yuca (Manihot esculenta crantz)

mostrados por el Software InfoStat .................................................................................................................. 64

Figura 25 Análisis de varianza para los resultados de cantidad de agua tratada con extracto de yuca

(Manihot esculenta crantz). ............................................................................................................................. 64

Figura 26. Valores de cantidad de agua sobrenadante usando extracto de yuca (Manihot esculenta crantz)

mostrados por el Software InfoStat. ................................................................................................................. 65

Figura 27. Análisis de varianza para los resultados de reducción porcentual de turbiedad con extracto de

cubio (Tropaeolum tuberosum). ....................................................................................................................... 65

Figura 28. Valores de reducción porcentual de turbiedad usando extracto de cubio (Tropaeolum tuberosum)


Figura 29 Análisis de varianza para los resultados de cantidad de agua tratada con extracto de cubio

(Tropaeolum tuberosum). ................................................................................................................................. 66

Figura 30. Valores de Cantidad de agua sobrenadante usando extracto de cubio (Tropaeolum tuberosum))


Figura 31. Análisis de varianza para los resultados de reducción porcentual de turbiedad con extracto de

Tuna (Opuntia ficus-indica). ............................................................................................................................. 67

Figura 32. Valores de reducción porcentual de turbiedad usando extracto de Tuna (Opuntia ficus-indica)


Figura 33. Análisis de varianza para los resultados de cantidad de agua tratada con extracto de Tuna

(Opuntia ficus-indica). ...................................................................................................................................... 68

~ 15 ~

Figura 34. Valores de Cantidad de agua sobrenadante usando extracto de Tuna (Opuntia ficus-indica)


Figura 35. Gráfica de regresión más acorde a la serie de datos de cantidad de floculante de yuca (Manihot

esculenta crantz) y dato porcentaje disminución de turbidez. ......................................................................... 70

Figura 36. Gráfica de regresiónmás acorde a la serie de datos de cantidad de floculante de yuca (Manihot

esculenta crantz) y dato de cantidad de agua sobrenadante .......................................................................... 70

Figura 37. Gráfica de regresión más acorde a la serie de datos de cantidad de floculante de Cubio

(Tropaeolum tuberosum) y dato porcentaje disminución de turbidez. ............................................................ 71

Figura 38 Gráfica de regresión más acorde a la serie de datos de cantidad de floculante de en cubio

(Tropaeolum tuberosum) y dato de cantidad de agua sobrenadante ............................................................. 71

Figura 39. Gráfica de regresión más acorde a la serie de datos de cantidad de floculante de Tuna (Opuntia

ficus-indica) y dato porcentaje disminución de turbidez. ................................................................................ 72

Figura 40. Gráfica de regresión más acorde a la serie de datos de cantidad de floculante de Tuna (Opuntia

ficus-indica) y dato de cantidad de agua sobrenadante .................................................................................. 72

Figura 41. Gráfica de correlación lineal . .......................................................................................................... 77

Figura 42. Gráfica de correlación Exponencial. ................................................................................................ 77

Figura 43.Gráfica de correlación polinómica. ................................................................................................... 78

Figura 44 Esquema en el diseño de canales a presión ...................................................................................... 79

Figura 45. Fotografía de encuentros con campesinos de la región .................................................................. 84

Figura 46. Gráfica comparativa de los costos evitados .................................................................................. 101

~ 16 ~

INTRODUCCIÓN

El café en Colombia es un producto emblemático, principalmente, en la región comprendida entre

los departamentos de Caldas, Risaralda, Quindío, la zona nor-oriental del Valle del Cauca el sur-

oeste de Antioquia y el nor-occidental del Tolima denominado el eje cafetero; por otro lado

Cundinamarca cuenta con condiciones propicias, muy similares con las que cuenta el eje cafetero,

esto ha propiciado que el cultivo de café sea uno de los renglones productivos más importantes en

Cundinamarca. Y emplea el 20% del área destinada a la agricultura y el 49% de este 20% para

cultivos permanentes. En Cundinamarca más del 98 % de cafeteros son pequeños productores con

menos de tres hectáreas teniendo una economía muy apretada (Comites departamentales de

cafeteros de cundinamarca, 2007)

Se conoce que esta actividad económica de procesamiento de café, a lo largo de su proceso

productivo genera componentes de importancia ambiental tales como: la materia orgánica, azucares,

antioxidantes, flavoniodes, sólidos sedimentables y disueltos. Los cuales son sustancias que generan

contaminación en el recurso hídrico.

El presente proyecto es un diseño para el tratamiento de las aguas residuales generadas en el

proceso de desmucilaginacion del café, en donde los extractos de origen vegetal pueden ser usados

como floculantes de la materia orgánica de mayor tamaño que está presente en las aguas de lavado,.

Dentro del proyecto se evaluarón los siguientes extractos vegetales; el almidón de yuca (Manihot

esculenta crantz), la Tuna (Opuntia ficus-indica) y el Cubio (Tropaeolum tuberosum) recomendado

por (Hamidi, Raghavan, Koflly, Isa, & Abdullah, 2000) (Ojeda Baez, 2012) y (Almendárez de

Quezada, 2004) respectivamente.

Se comparó la eficiencia de los extractos vegetales en la sedimentación de materia orgánica

presente en el agua así como la DBO5, DQO, turbiedad, conductividad, oxígeno disuelto, acides,

pH, Dureza total y Dureza cálcica se eligió el que obtuvo mejor rendimiento. Basados en los

mejores resultados obtenidos para extracto vegetal seleccionado, se propone un diseño para el

tratamiento de aguas residuales del proceso de desmucilaginacion del café en el predio denominado

“La Pedregosa” ubicado en la vereda Santa Bárbara – Anolaima, Cundinamarca. De manera

complementaria se evaluó técnicamente el diseño del sistema en donde se articula la posibilidad de

su construcción, así como identificar la aceptabilidad social, exponiendo el proyecto a los cafeteros

del municipio de Anolaima, esto con el apoyo de la Asociación de Productores Agropecuarios de

Anolaima (ASPA) y el Comité Cafetero de Anolaima que facilito el contacto con los agricultores.

Finalmente se evaluó económicamente el diseño del sistema de tratamiento y se identificó si la

inversión económica en su construcción es viable mostrando las ventajas nivel monetario por la

descontaminación parcial de los vertimientos generados.

~ 17 ~

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Para obtener una óptima calidad en el café procesado, es necesario que el desarrollo de las tareas

para la producción de café tengan el mejor tratamiento, estas tareas son: recolección, molienda,

fermentación, lavado, tostado y macerado. Sé identifico que en la fermentación y el lavado del café

es donde se originan los elementos contaminantes, generados por los residuos sólidos de materia

orgánica del despulpado. (Cenicafe , 2007) Estos se sitúan cerca a los lugares en donde se realiza el

beneficio del café, la degradación progresiva de esta materia orgánica produce una presencia

constante de insectos y malos olores a escala local, por otro lado la contaminación directa del

recurso hídrico con el agua utilizada para el lavado del café presenta las siguientes características

que dan efectos negativos al ambiente:

1) El elevado uso de agua en el lavado del café, es una actividad que consume 5 litros por

kilogramo de café procesado, como mínimo. Esto sin la aplicación de técnicas que permitan el

ahorro del agua en este proceso.

2) La cantidad de materia orgánica que se presenta en el agua de lavado, cuyo valor tiende a ser de

aproximadamente de 9000 mg/L de DBO5 según (Real & Islas, 2010) . Estas aguas generadas en el

proceso de lavado cuentan con nivel elevado de azúcares y materia orgánica que se desprende del

mucilago del café, estos afectan al recurso hídrico cuando son vertidos de forma directa,

produciendo una disminución del oxígeno disuelto y un aumento de la materia orgánica presente en

los cuerpos de agua acrecentando la demanda biológica de oxígeno.

El agua que es contaminada por el lavado de café puede llegar a ser usada para el consumo humano,

aguas abajo de donde se realizó el vertimiento, la población es directamente afectada ya que en la

mayoría de los casos no se conoce el origen de las aguas que se utiliza. Este vertimiento periódico

puede causar secuelas perjudiciales en la salud de la población afectando su calidad de vida.

(ANACAFE, 2005)

Por ende es necesario buscar alternativas que promuevan el tratamiento de aguas residuales que

brinden soluciones económicamente viables para su aplicación y así disminuir la capacidad

contaminante del proceso de desmucilaginacion y lavado que se tiene sobre el recurso hídrico, el

diseño propuesto en este proyecto se presenta como una opción diferente para incursionar en el

tratamiento de aguas residuales con extractos vegetales.

~ 18 ~

JUSTIFICACIÓN

El agua como recurso no renovable a corto plazo es uno de los componentes ambientales más

estudiados en el país y constituye una máxima preocupación para los entes de control a nivel de lo

público y en algunos casos en lo privado. Diferentes prácticas agrícolas e industriales contaminan el

recurso de una manera donde no se contempla el tratamiento de mitigación del daño causado a los

afluentes locales y regionales donde actúan los vertimientos que aportan diversas sustancias de

carácter toxico alcanzando niveles de concentración nocivos para los ecosistemas donde

interactúan, como en este caso de la materia orgánica, azucares, antioxidantes, flavoniodes, sólidos

sedimentables y disueltos; siendo estos, los desechos generados por la actividad típica del proceso

de despulpado y la desmucilaginacion del grano de café, los cuales son conocidos como etapas del

proceso del beneficio del café.

Este trabajo surge por la preocupación ante los efectos nocivos de la contaminación del recurso

hídrico y la importancia de su tratamiento en aguas residuales generadas en las diferentes etapas

dentro del beneficio del café, que actualmente no se realiza ocasionando un daño ecológico y

ambiental en el municipio de Anolaima – Cundinamarca, y específicamente en la finca la

Pedregosa, lugar donde se llevó a cabo el presente proyecto. El trabajo aquí planteado aporta una

alternativa sostenible y conveniente al diseñar un sistema de tratamiento para las aguas residuales

generadas en la finca que oscilan entre 400 a 500 litros de agua por aplicación del proceso de

beneficio del café; fundamentado en el uso de floculantes naturales de fácil consecución en la

región cafetera como son la yuca (Manihot esculenta crantz), la Tuna (Opuntia ficus-indica) y el

Cubio (Tropaeolum tuberosum). La evaluación de estos recursos vegetales como floculantes de las

sustancias contaminantes del agua residual del proceso de desmucilaginacion del café significa un

aporte sustancial a la solución de una problemática ambiental, esperando sea eficiente y

económicamente viable para el caficultor.

~ 19 ~

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Diseñar un sistema de tratamiento para las aguas residuales del proceso de desmucilaginacion del

café con extractos vegetales en la finca “La Pedregosa” municipio de Anolaima - Cundinamarca

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Registrar el uso de los floculantes vegetales que son utilizados actualmente.

Identificar floculantes vegetales que se adecuen al tratamiento de las aguas residuales del

proceso de desmucilaginacion y que a su vez se puedan adquirir fácilmente en la región.

Realizar pruebas de laboratorio para reconocer el extracto vegetal que tengan el mejor

rendimiento para el tratamiento de aguas residuales del proceso de desmucilaginacion del

café.

Evaluar económica y técnicamente del sistema de tratamiento propuesto para las aguas

residuales.

Proponer los posibles usos del agua tratada.

~ 20 ~

1. MARCOS DE REFERENCIA

1.1.MARCO TEÓRICO

Este proyecto de basa en la definición de desarrollo sostenible en el informe de la comisión de

Brundlandt en de 1987, donde se menciona que éste debe tener la capacidad para satisfacer las

necesidades humanas sin comprometer los recursos naturales actuales y de esta manera las futuras

generaciones puedan disfrutarlos. Por ende la sostenibilidad es un componente del crecimiento

económico generalizado donde se evidencie la garantía, la diversidad y la calidad de los productos.

(Naciones Unidas, 1987)

En una sociedad sostenible, los recursos no se deben utilizar a un ritmo superior a su ritmo de

regeneración, ni el volumen emisión de los contaminantes debe ser superior a la velocidad que el

ambiente los pueda neutralizar o absorber (Daly, 1992).

Razón por la cual es necesario minimizar el impacto de las actividades económicas y los efectos que

puedan producir en aire, agua y otros recursos naturales para así proteger los ecosistemas; este

cambio va de la mano con políticas de desarrollo adecuadas, orientación a un cambio tecnológico e

inversiones a favor, para proteger y mejorar las condiciones de desarrollo actuales y avanzar por un

futuro mejor. (Montoya, 2013).

A nivel social, la tendencia a la protección del tejido social, gestión en salud e infraestructura para

la comodidad de las personas, así como un ambiente de respeto y equidad entre los miembros de la

población permitiría un buen vivir; para ello la gestión ambiental con buenas prácticas agrícolas

enfocadas a la protección de los recursos naturales para su aprovechamiento de una manera

concienzuda y la gestión en el manejo de fuentes energéticas alternativas previenen un desgaste de

los recursos naturales con el fin de brindar un ambiente adecuado para la vida y convivencia .

(Organizacion de las Naciones Unidas para la agricultura y la alimentacion, 2008).

En Colombia el gremio caficultor en búsqueda de alternativas sostenibles, se ha preocupado

principalmente por la adaptación de estos cultivos al cambio climático y al tratamiento de las aguas

residuales del proceso, con el fin de buscar una gestión adecuada en buenas prácticas agrícolas.

Por tanto es importante destacar que el beneficio húmedo es una práctica común en el país, definido

éste como la transformación del fruto maduro a café pergamino. En este proceso se generan cargas

contaminantes de importancia, en las etapas de lavado y desmucilaginacion. Por ello, (Cenicafé

2007) recomienda el uso de un sistema de tratamiento de aguas residuales que comprende serie de

fases físicas, químicas esto en base a las experiencias de Nicaragua, se muestra un tratamiento que

consta de cuatro fases que se explicaran a continuación:

Tabla 1. Fases del sistema de tratamiento de aguas residuales de Cenicafe

pre tratamiento Se trata de un tratamiento previo, diseñado para remover partículas

grandes, que floten o se sedimenten, antes de que lleguen a las unidades

de tratamiento posteriores. Aquí se emplean mayoritariamente rejillas o

tamices.

~ 21 ~

fase primaria Se elimina un gran porcentaje de sólidos en suspensión y materia

orgánica. En este nivel se hace sedimentar los materiales suspendidos,

usando tratamientos físicos o fisicoquímicos. Se incluyen tratamientos

para la neutralización del pH y la eliminación de contaminantes volátiles

como el amoníaco. Donde principalmente se emplea, la sedimentación

primaria, la filtración y la desorción.

fase secundaria Se trata de reducir el contenido en materia orgánica acelerando los

procesos biológicos naturales. Se eliminan las partículas coloidales y

similares. El tipo de tratamiento más empleado es el biológico, en el que

se facilita que bacterias digieran la materia orgánica.

fase terciaria La etapa terciaria es necesaria cuando el agua va a ser reutilizada; elimina

un 99% de los sólidos y además se emplean varios procesos químicos para

garantizar que el agua esté tan libre de impurezas como sea posible. Fuente (Cenicafe , 2007)

La aplicación consecutiva de estas fases como se ve en la Tabla 1Tabla 1. Fases del sistema de

tratamiento de aguas residuales de Cenicafe muestra una disminución de los parámetros de calidad

del agua que se muestran en la Tabla 2.

Tabla 2 Valores de parámetros de la STAR recomendada por

Fuente: (Cenicafe , 2007)

Aunque se han adaptado alternativas que contribuyen al desarrollo sostenible, es factible solo para

los grandes cafeteros debido a los altos costos de adquisición, dejando a los cafeteros con baja

capacidad económica, rezagados en la obtención de los sistemas de tratamiento; esto se muestra en

el caso del uso de un sistema de tratamiento de aguas residuales que tiene un costo aproximado de $

1.938.080,00 según lo que recomienda la Asociación Cafetera de Anolaima 2015, este costo

únicamente suple la adquisición de materiales para la construcción del sistema , en las cuatro fases

descritas por (Cenicafe 2007).

1.2.MARCO CONCEPTUAL.

1.2.1. Proceso de producción del café.

El proceso de producción de café está compuesto por las siguientes etapas o tareas.

PARÁMETROS AGUA DEL

DESPULPADO

AGUA DESPUÉS DEL

TRATAMIENTO

pH 5,25 3,98

DQO mg/L 36785 11660

DBO5 mg/L 24334 4634

Fosfatos totales mg/L 59,1 25,2

Sólidos suspendidos

mg/L 3923 4042

Sólidos sedimentadles 0,5 0

Grasas y aceites 15 12,2

~ 22 ~

Recolección: Es el inicio del proceso de beneficio del café, en el cual su calidad está ligada al

proceso de recolección y buenas prácticas agronómicas, donde solo se debe recoger los frutos

maduros.

Recibo de la fruta: el café se recibe y se deposita en tolvas, para evitar que otros objetos ajenos a

éste entren al proceso, haciendo una cuidadosa selección de estos. (ANACAFE, 2005)

Despulpado: proceso donde se separa el grano de la pulpa. Se debe realizar preferiblemente el

mismo día en que fue recolectado, realizarse con una máquina de despulpe en óptimas condiciones

tanto de capacidad como de mantenimiento, es la etapa del beneficio más contaminante ya que la

pulpa representa el 40% del peso de la cereza. En el proceso húmedo en pequeña escala se puede

llegar a consumir entre 100 y 300 litros de agua por 100 kilogramos mientras para medianos y

grandes cantidades se encontró que pueden consumir entre 2000 a 7000 litros. Por otro lado el

despulpe en seco, permite un uso de maquinaria especializada con rodillos que actúa por gravedad

aprovechando el tamaño y las propiedades del café cereza. (ANACAFE, 2005)

Desmucilaginado: es el proceso donde se retira el mucilago que contiene azucares en su mayoría en

forma de pectinas, en conjunto dificulta la acción de lavado del grano, responsable del 25% de la

capacidad contaminante de la cereza. El retirar el mucilago facilita el secado del café. (ANACAFE,

2005)

Existen 3 tipos de fermentación para facilitar el desmucilaginado del grano de café (ANACAFE,

2005)que son los siguientes:

Fermentación natural: en este proceso se hidrolizan las semillas y se empiezan a desgastar

las pectinas las cuales están en el mucilago utilizando agua para acelerar este proceso.

Fermentación química: es similar el proceso natural, pero en este caso se acelera la

fermentación utilizado sustancias como hidróxido de calcio, sulfato ferroso, cloruro de

calcio, es necesario contar con personal especializado para llevar un correcto tratamiento.

Desmucilaginado mecánico: en este caso se utiliza una maquina con un rotor que hace que

los granos giren y friccionen entre sí para la remoción del mucilago con agua, se necesita

invertir en un sistema de secado inmediato, y esto podría producir daños en la estructura del

café y un aumento en el consumo de energía.

Lavado: en este paso se tiene como objetivo separar el mucilago del grano. Se afectará la calidad

del café, si este lavado se realiza prematuramente o si se realiza tardíamente. Generalmente se

utilizan pilas de fermentación donde se agita y se lava con agua , con el fin de separar el mucilago,

es necesario realizar por lo menos 4 lavados o enjuagues a cada partida de café, es éste el momento

donde la materia orgánica se hace contaminante del recurso hídrico vertido a las quebradas

circundantes. (ANACAFE, 2005)

Secado: hasta esta etapa se considera el benéfico del café que se realiza en el predio de aplicación

del proyecto, diferenciada del proceso de producción que se lleva hasta el tostado, trituración,

~ 23 ~

tamizado y empaque. El secado permite reducir la humedad con que sale el grano del lavado de un

50 – 55 % a un 10-12% de humedad, en la siguiente figura se resumirá el beneficio del café

Figura 1. Proceso completo de beneficio del café (ANACAFE, 2005)

CONVENCIONES

RECIBIDO DE

CAFÉ

BENEFICIO

DESPULPADO SIN

AGUA

RECOLECCIÓN

DESPULPADO

CON AGUA

FERMENTACIÓN

LAVADO Y

CLASIFICACIÓN

DESMUCILAGINADO

MECÁNICO

LAVADO EN

CONTRACORRIENTE

SECADO

1000gr de

fruto de café

1000gr de

fruto de café

456,3 gr de pulpa

527,7 gr Café

Húmedo

257,3 gr de

café seco

527,7 gr de pulpa

527,7 gr de pulpa

527,7 gr Café

Húmedo

527,7 gr de pulpa

527,7 gr de pulpa

4Lt de agua cruda

RECOLECCIÓN

Proceso

Inicio/ Fin

Entradas

Salidas

Beneficio

BECOLSUB

Beneficio

convencional

Adaptado de (Rodriguez, 2011), (Diez, 2014) y (Equipo Tecnico gualtemalteco de produccion mas limpia, 2004)

El beneficio del café se puede realizar de dos maneras distintas el primero conocido como Beneficio

Ecológico del café (BECOLSUB) que se caracteriza por que en el despulpe no es necesario el uso

del agua remplazándola por el uso de maquinaria, el segundo es el húmedo que emplea agua para el

despulpado, en la Figura 2 detalla el balance másico el beneficio húmedo del café eliminando el

agua para el BECOLSUB.

Figura 2. Balance de masa del beneficio húmedo del café.

~ 24 ~

Fuente (Equipo Tecnico gualtemalteco de produccion mas limpia, 2004)

Del despulpado del café se obtiene la cereza compuesta por el grano y mucilago que es una

sustancia viscosa que recubre y protege la semilla y tiene un alto contenido de diferentes de

azúcares. Del mucilago se obtienen sustancias como lo descrito en la Tabla 3:

Tabla 3. Caracterización del mucilago.

Sustancias pépticas totales 33.00%

Pectina 5.70%

Carbohidratos Totales 50.00%

Azúcares Reductores 30.00%

Azúcares no reductores 20.00%

Nitrógeno 0.95%

Proteína 5.95%

Acidez 4.56%

Ceniza 4.10% Fuente: (Rodriguez, N, 2009)

El mucilago del Café es sustancia de importancia ambiental y afecta las aguas de lavado cuya

composición será presentada a continuación:

Otra parte de la semilla se elimina la pulpa o cascara, establecida como la fracción protectora

externa del café, la cual al ser removida y en algunos casos tratada mediante métodos

convencionales puede incrementar drásticamente la contaminación del recurso hídrico, este material

al ser manejado por vía seca es utilizado para compost.

1.2.2. Extractos vegetales para tratamiento de aguas a nivel mundial

Para el tratamiento de aguas residuales se emplean en la actualidad extractos naturales de origen

vegetal o animal estos actúan sobre la materia orgánica provocando la sedimentación y mejoras de

sus parámetros fisicoquímicos, algunos de los más utilizados son:

Chlorophyta ssp Algas marinas (Kawamura, 1991)

Obtenido por que emplea polielectrolitos sintéticos producen un menor volumen de lodo comparado

con floculación con alumbre, no afecta el pH del agua. Los polielectrolitos sintéticos tienen

mejores características de desagüe en el lodo producido y ocasionan un mejor funcionamiento de

los filtros. Sin embargo, un problema de estos productos es que no se conocen todavía los efectos a

largo plazo sobre la salud. Los polielectrolitos naturales tales como chitosan (cationico) y el

~ 25 ~

alginato de sodio (anionico) no solamente son tan o más efectivos que sus contrarios en dosis

similares, sino que también no causan efectos adversos a la salud humana.

Almidón (Aziz, 1998), (Hamidi, Raghavan, Koflly, Isa, & Abdullah, 2000)

El almidón de yuca (Manihot esculenta crantz) es eficiente para la eliminación de la turbidez y color

aparente junto con la velocidad de sedimentación. El almidón de maíz catiónico presenta mejores

resultados que los obtenidos con el polímero sintético catiónico. (Peruço, Felipe, Fiori, &

Bergamasco, 2013)

Vigna ungiuculata o Alubia blanca (Liew& Noor, 2004)

Esta planta demostró tener propiedad clarificarte en aguas que alcanzaron el 70% de la disminución

en la turbiedad en 30 minutos

Cactus Latifaria y Prosopis juliflora (Diaz, y otros, 1999)

La capacidad de estos vegetales, como Cactus latifaria y las semillas de Prosopis juliflora, para

actuar como coagulantes naturales fue probada en agua potable. Evidenciando reducciones en la

turbidez considerables para recomendarlo como como ayudante en el proceso de coagulación.

Cubio o tropaeolum tuberosum que es una raíz (Ojeda Baez, 2012)

La necesidad para identificar las capacidades floculantes de extractos vegetales dadas las posibles

consecuencias en la salud a largo plazo por el tratamiento de aguas con floculantes convencionales,

dado a esto se realizó un estudio En ecuador en donde se identificó su efectividad como

coadyudante del sulfato de aluminio en potable del embalse de Puegasi demostrando efectividad

para ser coadyudante del sulfato de aluminio.

Zea mays o Maíz dulce (Raghuvanshi, Mandloi, Sharma, Malviya, &Chaudhari, 2002)

Se emplea como coadyuvante del sulfato de aluminio para remover la turbiedad alta ocasionada por

arcillas disueltas en agua, este autor compara la efectividad de la disminución de la turbiedad

usando diferentes cantidades de alumbre en agua con arcilla previamente preparada para simular

condiciones de turbiedad lo cual demuestra ser un excelente coadyuvante del alumbre.

Abelmoschus esculentus o Okra (Al-Samawi & Shokrala, 1996) como extracto de

planta y semillas

Según este estudio, ha habido muchos rumores sobre la posible relación entre los altos niveles de

aluminio residual y trastornos médicos, con respecto al uso de coagulantes con aluminio en las

aguas residuales y esto inició un interés mundial en la búsqueda de un coagulante sustituto que sea

seguro desde el punto de vista de la salud y la economía. Este estudio a la investigación de un

coagulante natural indígena e identificar si puede ser un sustituto de alumbre o como una ayuda

para este en el tratamiento de las aguas. El extracto de okra derivado de sus semillas, savia, tallo de

la planta. Es usado como coagulante natural indígena para aclarar las aguas turbias con arcilla, el

extracto de Okra es un potente coagulante polieletrolitico si se utiliza en fase primaria o como un

coadyuvante de la coagulación con alumbre.

Samanea saman (González, y otros, 2006) extracto de plantas y semillas

Exudado gomoso de Samanea saman es utilizado como coagulante natural para modificar los

parámetros: turbidez, color, pH, alcalinidad total en aguas residuales así como la eliminación de

microorganismos patógenos como la E coli recomendando el consumo de agua despues de haber

utilizado el tratamiento con elste exudado de Samanea saman.

Tamarindus indica o Tamarindo (Mishra & Bajpai, 2006)

~ 26 ~

El mucilago extraído de las semillas de las vainas de Tamarindus indica, se usa como floculante

para la eliminación de colorantes solubilizados. La eliminación máxima obtenida fue de 60% para el

amarillo de oro después de 2 horas. La dosis óptima mucílago fue de 10 mg / l.

Taninos de Valonia utricularis (Özacar & Sengil, 2000) que es un tipo de alga.

El tanino (polielectrolito natural) se aplica como como un coadyuvante de la coagulación para el

tratamiento de agua cruda para eliminar materia en suspensión

Tuna o cactus (Opuntia ficus-indica) Opuntia Cochinellifera (Almendárez de Quezada,

2004)

Se ha demostrado que el cactus una herramienta eficaz para la separación de sedimentos (barro y

lodo- partículas) representados por el caolín, en agua desionizada, también se indica que el

mucílago extraído de la Opuntia spp actúa como un coagulante eficaz en agua turbia, así pues se

comparó este mucilago con él coagulante metálico sulfato de aluminio. En este trabajo se observó

que el sulfato de aluminio, al estar sometido a pruebas de floculación, la velocidad de

sedimentación no varía en cuanto al aumento de su concentración, por otro lado el uso del mucilago

en su forma gel, muestra que al aumentar su concentración, las partículas tienden a sedimentarse de

una manera más rápida, y esto demuestra que es un agente floculante más eficiente. Observando que

el sulfato de aluminio tiene una velocidad de sedimentación de no más de 1 cm/min se comparar

que el extracto de Tuna (Opuntia ficus-indica) tiene una velocidad de sedimentación hasta de 12

cm/min (Buttice, Stroot, Lim, Stroor, & Alcantar, 2010)

La (Organización Panamericana de la Salud, 2000), recomienda el uso de compuestos de origen

vegetal como la Tuna (Opuntia ficus-indica) en el tratamiento de aguas naturales para el consumo

humano, como un método domestico de clarificación de agua, y muestra unos pasos a seguir:

Corte en trozos cuadrados de cuatro centímetros de longitud la penca de Tuna (Opuntia

ficus-indica).

Proceda a machacarla sobre piedras planas.

Considerando un recipiente de 20 litros, vierta 5 gramos (1/2 cucharadita) del producto

machacado.

Agite durante un minuto.

Deje sedimentar por espacio de dos horas.

Utilice la parte superior del volumen de agua

Por otro lado varios autores recomiendan el uso de diferentes componentes vegetales y se comprobó

que los exo polisacáridos como los mucílagos provenientes de Cactus lefaria, Opuntia ficus-indica,

Plantago psyllium, Malva sylvestrise Hibiscuses culentus según (Lopez, Laines, & Hernández,

2012)este nopal produce una sustancia gomosa, mucílago de cactus, que muestra excelentes

habilidades floculantes y es una alternativa económicamente viable.

Mucílago Cactus puede eliminar los metales pesados (como el arsénico, As) Según (Young,

Anzalone, & Alcantar, 2005)

Moringa Oleifera (Folkard & Sutherland, 1986) (Okuda, Baes, Nishijima, &Okada,

1990) (Dorea, 2006).

~ 27 ~

La extracción del componente activo de coagulación a partir de semillas de Moringa oleifera para

eliminar la turbidez caolinita en agua. La mejora de la coagulación con NaCl debido al mecanismo

de desplazamiento salino en proteínas en el que una sal aumenta disociaciones proteína-proteína, lo

que lleva a aumentar la solubilidad de la proteína como la sal aumenta la fuerza iónica.

Castaño Claro o Nirmali (Strychnos potatorum), que son las semillas del árbol tropical

de la india (Tripathi, Chaudhuri, &Boki, 1976) (Chaudhuri&Babu , 2005).

El extracto de estas semillas se encontró que era un poli electrolito aniónico. Se discute el

comportamiento de este poli electrolito que activa eficiente la coagulación -floculación de coloides

hidrófobos.

Según (Babu 2005) las semillas de las especies Strychnos potatorum y Moringa oleifera contienen

polielectrolitos naturales que se pueden utilizar como coagulantes para aclarar aguas turbias. Su

empleo produce una mejora sustancial en la estética y calidad microbiológica (turbidez NTU 0.3 -

1.5, bacterias heterótrofas 5 -20 ufc ml y coliformes fecales 5-10M PN 100 ml). Es adecuada para el

tratamiento de agua doméstica en las zonas rurales de los países en desarrollo. Estos coagulantes

naturales producen un agua de "bajo riesgo"; Sin embargo, la desinfección o la ebullición adicional

deben ser practicadas en el agua a consumir.

Estos compuestos de origen natural son utilizados en el tratamiento de aguas crudas y como aditivos

complementarios de los floculantes que se utilizan de manera convencional para el tratamiento de

aguas, y en ningún caso se recomienda su uso sin un floculante comercial.

Para poder aplicar de una manera adecuada los floculantes naturales, hay que identificar los usos

que tienen actualmente. A continuación se mostraran en que ámbitos son utilizados: el tratamiento

para aguas superficiales y plantas de tratamiento de agua residuales.

Además existen los polisacáridos como los almidones extraídos de la papa, yuca (Manihot esculenta

crantz) o maíz, etc, Por su parte, (Laines, 2007) y (Solis, 2009), quienes utilizan ciertas mezclas

basadas en polímeros orgánicos a partir del almidón más Al2(SO4 )3 para el tratamiento de

lixiviados de rellenos sanitarios y aguas naturales.

Otros autores: (Yin, You, Lu, Li, & Qiao, 2009), (Zhang, Gou-Xiu, Ben-Zhi, & Jin-Zong, 2005),

(Vandamme, Foubert, Meesschaert, & Muylaert, 2010) y (Shogren, 2009) quienes han utilizado el

almidón como agentes floculantes para el tratamiento de aguas industriales para la precipitación de

sólidos suspendidos en aguas residuales.

Cabe destacar que aunque ciertos autores como (Zhang, Gou-Xiu, Ben-Zhi, & Jin-Zong, 2005) que

menciona que el almidón, aunque puede ser usado como floculante, no tiende a ser muy bueno a la

hora de remover las partículas de una forma óptima, o como se esperaría con otros floculantes

convencionales; así mismo el almidón usado como floculante tiene que ser modificado para tener

una buena eficiencia de floculación como menciona (Shogren, 2009).

Se observó que el almidón fosfatado de maíz como floculante es útil y se determinó algún tipo de

potencial para poder remplazar los floculantes convencionales. Los almidones de maíz nativos y

~ 28 ~

fosforilados fueron inefectivos como floculantes para agua des ionizada con caolinita. Pero en

presencia de pequeñas cantidades de iones calcio (Ca2+

), los almidones fosfatados fueron efectivos

floculantes de caolinita en concentraciones tan bajas como de 3 a 4 ppm. Según (Shogren, 2009).

Finalmente Tabla 4 se mueran los valores de turbiedad según cada uno de las investigaciones

realizadas por los autores

Tabla 4 Condiciones a tener en cuenta para elección de floculante vegetal

Extracto vegetal

NTU del agua analizada Concentración utilizada

Ubicación de investigación Original Con Tratamiento

Almidón de

yuca 70 11

2 mg/L de yuca más 28 mg/L de sulfato de

aluminio

Tabasco, México

Alubia

blanca 90 16

40 mg de Alubia más 75 mg/L de cloruro de

calcio

Selangor, Malasia

Cubio 8,5 1.8 5 mg/L concentración de 0.1% y 85 mg/L sulfato de aluminio

Quito, Ecuador

Maíz dulce 100 9,8 10 mg/L de maiz dulce y 15 mg/L de sulfato de aluminio

Indore, Italia

Samanea

saman 75 4,3 10 mg/L

Zuila, Venezuela

Tamarindo 60% reducción

10 mg/L Kampur, India

Valonia

utricularis 20 0,3

0,5 mg/L de Valonia 1 mg/L de sulfato de aluminio

Turquía

Tuna 15 7,83 30 mg/L de Cholifloc mas sulfato de aluminio al 1%

Lago Managua, Nicaragua

Moringa

Oleifera 50 39 32mg/L de moringa

Hiroshima, Japón

1.2.3. Sistema de tratamiento de aguas residuales.

El diseño del sistema de tratamiento de aguas residuales está basado en la remoción de la materia

orgánica, que es uno de los factores que inciden en la turbidez, la cual representa la cantidad de

partículas suspendidas en el agua. Los sedimentos suspendidos y la materia orgánica del agua

aumentan la turbidez hasta niveles insalubres para ciertos organismos. La turbidez es importante

porque una gran cantidad de partículas suspendidas en agua de río pueden bloquear la luz solar y

~ 29 ~

absorber calor, lo que aumenta la temperatura y reduce la luz disponible para las plantas. La erosión

de las riberas, el crecimiento excesivo de algas y los cambios del flujo de los ríos producen el

aumento de la turbidez. (S.E.E.D, 20015)

En el diseño del tratamiento de aguas residuales el cual se usaran extractos vegetales para

complementar y acelerar la sedimentación; el concepto de unidades por agitación simple consiste en

el uso de tanques circulares donde el agua es inyectada desde abajo o desde el lateral para que se

distribuya en el fondo del contenedor, existiendo a su vez un agitador mecánico que gira lentamente

en el fondo, movido por un motor o por agua a presión, así se mantiene las partículas en suspensión

y los lodos sedimentados pueden ser removidos, para separarlo en 2 fases: el agua tratada y los

lodos en la parte inferior. (Arboleda, 1975)

Existen principios en el diseño de los tanques donde reposara el agua con materia orgánica, y son:

-Identificar que el tiempo de retención de las aguas tratadas en el tanque sea suficiente para la

separación de los sólidos y la estabilización de los líquidos.

-Prever condiciones de estabilidad hidráulica para una eficiente sedimentación o flotación de

sólidos.

-Asegurar que el tanque sea lo bastante grande para la acumulación de los lodos.

-Prevenir las obstrucciones y asegurar la adecuada ventilación de los gases. (Organización

panamericana de la salud, 2005).

Al tener presente estos principios se permitirá el uso y manejo adecuado del recurso agua y lodos

residuales, pero al recomendar un sistema de floculación por medio de agitación con aspas o palas

es necesario identificar el gradiente de velocidad (G) que representa la cantidad de energía disipada

en el fluido con viscosidad constante. Los sedimentos están afectados por la velocidad rotacional

del agitador tanto por la geometría del recipiente como por las dimensiones de las paletas del

agitador. El valor G representa el esfuerzo que puede resistir la partícula sin desintegrarse

permanentemente, por falta de oportunidad de aglutinarse, por ello es necesario identificar un

gradiente de floculación; entre menor sea este gradiente, las moléculas tienden a sedimentarse con

mayor facilidad. (Baque, 2001)

Según el RAS 2000 se recomienda que el gradiente medio de velocidad (G) debe estar entre 20 s-1

y

70 s-1

y el tiempo de detención (td) entre 20 y 30 minutos.

1.2.4. Investigaciones aplicadas de floculantes vegetales

o Nivel nacional

Los floculantes naturales son utilizados actualmente en los municipios de la Costa Atlántica de

Colombia, siendo aplicada de forma artesanal la Tuna, (Opuntia ficus-indica) descrito por

(Villabona Ortiz, Paz Astudillo, & Martínez García, 2013) demostraron en su artículo que el

extracto vegetal de esta planta puede ser utilizada como floculante en aguas crudas. Los resultados

ayudaron a identificar los componentes asociados a su capacidad coagulante para la remoción de

~ 30 ~

turbidez y de color en aguas crudas. Se comprobó que la penca contiene alto porcentaje de humedad

y algunas porciones de saponinas, flavonoides, sales minerales de hierro y calcio, aunque se

identificó que los metabolitos y algunas sales presentes en las pencas de tuna no actúan como

floculante debido a su proporción no significativa, esto lleva a considerar a otros compuestos

químicos como el ácido poligalacturónico y compuestos algínicos como responsables de su

capacidad floculante; por lo tanto al evaluar la capacidad coagulante del material extraído se

demostró que tiene capacidad de remover 50% del color y 70% de turbidez de aguas crudas y no

altera significativamente su pH estando entre 7,5 y 8. Esto según (Villabona Ortiz, Paz Astudillo, &

Martínez García, 2013).

o Nivel internacional

En el Salvador ha existido problemas de potabilidad en el agua debido a la contaminación por el

proceso de desmucilaginacion del café que afecta a los cuerpos de agua mencionado por los autores

(Molina Guardado & Villatoro Martinez, 2006) para optar por el título de ingeniería civil de la

Universidad del Salvador que propusieron un tratamiento de estas aguas residuales debido a

antecedentes preocupantes sobre la contaminación desde 1981, estos autores recomiendan una serie

de alternativas para el tratamiento de las aguas residuales con si respectivo diseño hidráulico, En el

momento que se desarrolla el beneficio húmedo, existe una gran cantidad de materia orgánica que

es vertida a los cuerpos de agua en grandes proporciones (para los grandes cafeteros), tendiendo a

generar un problema de contaminación del recurso hídrico, de esta manera se propone un sistema de

tanques para la degradación de esta materia orgánica, así como un tratamiento primario de

sedimentación o el uso de cal para tratamiento.

(ANACAFE, 2004) Desde Guatemala recomienda el beneficio seco del café es utilizado en zonas

donde el acceso al agua tiende a ser más complicado para los caficultores, se utiliza un dispositivo

de despulpe de café en seco, esta práctica ha ido aumentando a lo largo de los años por su

versatilidad y funcionamiento sencillo.

En varios países del mundo como lo es Nicaragua, India y Ecuador se ha incursionado en el

tratamiento de aguas contaminadas mediante el uso de compuestos naturales como frutas, semillas y

extractos de árboles, esto para facilitar la clarificación del agua de una manera más económica y

asequible y donde la tecnología de punta es limitada (Jahn, 1981).

Por ello las aguas que son tratadas con floculantes de origen vegetal permiten que en estas no

existan efectos secundarios para el ser humano ni para el ambiente y la utilización de los lodos

producidos permite que sean dirigidos a la agricultura u otras actividades relacionadas (García

Fayos, 2007).

Para el 2004 en Nicaragua se desarrolló un proceso de tratamientos de aguas contaminadas

mediante la obtención y aplicación del polímero natural denominado “Cochifloc”. Este polímero es

extraído de las pencas del nopal (Opuntia cochinellífera),el cual pertenece a la misma familia de la

Tuna (Opuntia ficus-indica), se utilizó como floculante natural primario en aguas del lago de

Managua “Xolotlan” (Piedras Azules) para tratamiento de aguas crudas, y se realizó una

~ 31 ~

demostración experimental, mediante la comparación por medio del test de jarras con corrección y

sin corrección de pH del agua cruda, comparando la aplicación del polímero Cochifloc con los

obtenidos, utilizando sulfato de aluminio, cloruro férrico y el polímero sintético Quimifloc

según(Almendárez de Quezada, 2004).

Se realizó un estudio para comprobar el uso de almidón en base al Sago proveniente de la palmera

Metroxylon sagu, hasta ese momento utilizada en la India para el tratamiento de aguas residuales

según (Hamidi, 1998); Sirviendo como principio para la realizacion de estudios con base en el uso

del almidon de yuca (Manihot esculenta crantz) (Hamidi, Raghavan, Koflly, Isa, & Abdullah, 2000)

y en el 2011 en Mexico se corroboró la utilidad como floculante, permitiendo la realización de

pruebas en laboratorio donde se utilizaron 2 gramos de sulfato de aluminio al 98.5% disueltos en

agua y 2 gramos de almidón de yuca (Manihot esculenta crantz) disueltos en agua, con el fin de

observar si se podía disminuir el uso de agentes químicos como el sulfato de aluminio para la

clarificación del agua en su potabilización. (Solís Silvan, Laines Canepa, & Hernández Barajas,

2011). Para ello se preparan mezclas de almidón de yuca (Manihot esculenta crantz y sulfato de

aluminio de nivel comercial, con el fin de reducir la turbiedad en el agua y mediante prueba de

jarras se determinó la dosis óptima del sulfato de aluminio. En la remoción se evidencia una

reducción del 98.7 y 97.9 % respectivamente. Finalmente, el pH no varió significativamente para

todos los tratamientos según (Solís Silvan, Laines Canepa, & Hernández Barajas, 2011).

En Ecuador en el 2012 se determinó la eficiencia como floculante del Cubio (Tropaeolum

tuberosum) y con la extracción del almidón de este tubérculo se realizaron pruebas de trazabilidad

del agua cruda en el embalse de Puengasi-Ecuador por medio del test de jarras para determinar la

dosis óptima en el tratamiento; aunque el Cubio (Tropaeolum tuberosum) en este caso no mostró un

potencial como floculante para las aguas crudas de manera independiente, se comprobó que junto

con otros floculantes convencionales es excelente ayudante para la sedimentación, por medio de la

floculación, mostrando resultados similares a los revelados con polímeros utilizados en la planta de

Puengasi- Ecuador (Ojeda Baez, 2012).

1.2.5. Conceptos financieros

En este proyecto se trabajaron varios conceptos financieros útiles para identificar la viabilidad

económica, tomando en primera instancia la tasa interna de retorno (TIR) como tasa de rendimiento,

necesaria en el presupuesto de capital para medir y comparar la rentabilidad de las inversiones y

también en el flujo de efectivo, este término incorpora factores financieros internos, que incluye

tanto el flujo de caja negativo como el positivo (Enciclopedia financiera, 2015).

Las tasas internas de retorno se utilizan habitualmente para evaluar la conveniencia de las

inversiones a proyectos económicos. Cuanto mayor sea la tasa interna de retorno de un proyecto,

más deseable será llevar a cabo el proyecto.

La tasa interna de retorno se calcula a partir del desembolso inicial, es decir el capital inicial de la

inversión y los flujos netos los cuales dependen de la proyección de los gastos de mantenimiento e

ingresos por la producción económica a lo largo del tiempo. Además permite determinar si una

~ 32 ~

inversión es efectuable así como realizar la jerarquización entre varios proyectos. Con esto la tasa

interna de retorno se compara con la tasa interna de oportunidad, la cual está basada en valores

actualizados con la DTF y la Inflación proyectada. (Unidad Editorial Información Económica S.L.,

2015)

La Metodología de Costos Evitados, es la utilizada para valorar económicamente el impacto de un

proyecto cuyo fin es la mitigación de una actividad sobre el ambiente; esto para comparar cuanto

seria el costo de adquirir una serie de técnicas o tecnologías y el mantenimiento de estas, en

comparación a dejar que el proyecto o actividad genere acciones de importancia que pueden

deteriorar el ambiente y en este panorama asumir los costos implícitos por esta degradación del

ambiente.

Los costos evitados pueden ser clasificados como costos directos (costos operativos y de capital),

costos indirectos (externalidades), y los costos de oportunidad. En la mayoría de los casos se

enfatizan los costos directos ya que son más fáciles de medir y analizar. (Comisión de regulacion de

agua potable y saneamiento basico, 2013)

Aunque estos métodos no proveen medidas precisas de los valores económicos de los servicios

ambientales, sino que dan una aproximación a los costos de evitar daños ambientales o los servicios

que proveen, nos ayuda a identificar su valor. Basados en esto se considera si las personas están

dispuestas a incurrir en costos para evitar los perjuicios causados por la pérdida de algún servicio

ambiental (Ecosystem Valuation Organization., 2000)

Punto de equilibrio económico representa el punto de partida para indicar cuantas unidades deben

de venderse si una compañía opera sin pérdidas. Teniendo en cuenta los costos de producción, la

utilidad esperada dependiendo del valor que puede llegar a tomar en el mercado con estos valores

económicos se puede identificar cuantas serían las unidades necesarias para suplir los costos de

producción y así saber si el precio de venta es el óptimo para mantener activa la actividad

económica.

~ 33 ~

1.3.MARCO LEGAL

1.3.1. Nivel nacional

Ante la debilidad en términos de legislación, cuya función fuese apoyar la forma en la cual se

desarrollan las actividades económicas, que de una u otra manera aprovechan los recursos naturales

del país, y buscando un desarrollo sostenible de ellas, se dictamina la ley 9 de 1993 referida con

exactitud, hacia la gestión y conservación del medio ambiente y de recursos naturales. Da viabilidad

para la creación de instituciones públicas encargadas del control de los recursos naturales y las

actividades productivas agrícolas, las cuales tienen un papel importante en la sostenibilidad

ambiental y el desarrollo del país.

Un apoyo económico importante para los cafeteros de acuerdo a los cambios por precios

internacionales está reglamentado en la ley 9 de 1991, buscando incentivar el desarrollo económico

y social en base a los objetivos de promover el comercio exterior, en especial las exportaciones y así

mismo pretende estimular las inversiones extranjeras al país. Esta ley otorga facilidades económicas

apoyando el precio del café a nivel internacional y regulando su estabilidad si se llegara a dar un

sostenimiento negativo; de esta forma se le da al café una valoración especial como pilar de

exportación, y la producción de éste toma bases sólidas para la exportación, generando facilidades

de distribución. Con este principio de mercado se direcciona a que el café sea un producto de

calidad para exportación y en la Resolución No. 5 de 2002 del Comité Nacional de Cafeteros de

manera más específica, se toman medidas convenientes para garantizar la calidad del café de

exportación mencionando parámetros técnicos.

Las relaciones ecosistemitas a las que pertenecen los proyectos productivos en el marco de la

conservación de la fauna y flora, son reglamentados mediante decreto 1608 de 1978, el cual regula

el funcionamiento de actividades con recursos naturales y sus productos, además dictamina la

permisibilidad que puede llegar a tener la explotación de un recurso y las sanciones que se llegaran

a tener al afectar los recursos naturales de fauna y flora. En el caso de la producción de café es

necesaria la directa utilización de los recursos naturales como el agua, reglamentada por el decreto

1541 de 1978 que da las normas relacionadas con el recurso de aguas en todos sus estados y

comprende aspectos como: el dominio de las aguas, cauces y riberas, concesiones de aguas,

reglamentación de las aguas, ocupación de los cauces y la declaración de reservas de agotamiento y

otras disposiciones. Además se expidió el decreto 1594 de 1984, donde se muestran los límites

permisibles para vertimiento a los cuerpos de agua, niveles permisibles de cargas combinadas. Esta

norma esta primordialmente enfocada en la regulación de la calidad con respecto al uso del agua y

el control en la salida del proceso.

De igual manera en el caso del agua existen además ciertas disposiciones a tener en cuenta, de

acuerdo a la ley 09 de 1979 la cual se encarga de dar las medidas sanitarias, además de

disposiciones y reglamentaciones necesarias para preservar, restaurar y mejorar las condiciones

sanitarias en lo que se relaciona a la salud humana; por otro lado se establece el programa para el

uso eficiente y ahorro del agua, que hace pertinente la aplicación de estudios y estrategias para el

ahorro de este recurso, el cual depende de la oferta hídrica con que cuentan las fuentes de

abastecimiento, cuyo uso debe estar encaminado a no dañar las dinámicas hídricas; en el mismo

~ 34 ~

orden de ideas la ley 155 del 2004 que menciona bases para el uso de tasas por utilización de aguas

y se adoptan otras disposiciones de vital importancia para regular el uso del agua; de ésta se

desprenden el decreto 3440 del 2004 donde menciona la importancia de la inversión en proyectos

para la descontaminación hídrica y la información de metas para la reducción de consumo, con otras

disposiciones en lo referente a las tasas retributivas.

La calidad y uso de agua es regulada mediante los siguientes decretos: decreto 2667 de 2012 por el

cual se reglamenta la tasa retributiva por la utilización directa e indirecta del agua como receptor de

los vertimientos puntuales, y se toman otras determinaciones. Este decreto es base para la

evaluación económica de este proyecto, en donde se reglamenta la utilización directa e indirecta del

agua como receptor de los vertimientos puntuales; este decreto se toma de forma general y cada

corporación autónoma está en la capacidad de darle cumplimiento; para el caso de la aplicabilidad

de este proyecto, la zona de estudio esta cobijada por la Corporación Autónoma Regional de

Cundinamarca, la cual proclamo el acuerdo 11 del 2014 que da los valores de los parámetros

necesarios para identificar el cobro de las tasas retributivas para toda la jurisdicción del rio Bogotá.

El municipio de Anolaima pertenece al tramo # 5 y está sujeto a todas las disposiciones

concernientes, tomadas con respecto a la tarifa mínima por contaminación, el factor regional y la

carga meta global.

La Tabla 5 muestra un resumen de los parámetros de calidad para vertimientos de aguas,

establecidos en el decreto 3930 de 2010, que reglamenta las disposiciones relacionadas con el uso

del recurso hídrico, el Ordenamiento del Recurso Hídrico y los vertimientos al recurso hídrico, al

suelo y a los alcantarillados, así como las disposiciones en el caso de un Plan de Reconversión a

Tecnologías Limpias en Gestión de Vertimiento.

Tabla 5. Parámetros máximos de calidad para los vertimientos de acuerdo a la normatividad colombiana vigente

Fuente (CENICAFE, 2011)

~ 35 ~

Es necesario recalcar la importancia de las buenas prácticas agrícolas, las cuales se empiezan a

recomendar internacionalmente,

La resolución 2115 del 2007 recalca los parámetros de calidad del agua para consumo humano que

sirven como referencia para identificar si el agua después del tratamiento es potable y la resolución

Resolución 631 2015 la cual establece los parámetros y valores máximos de vertimientos puntuales

a aguas superficiales y los sistemas de alcantarillado, la cual fue tomada como referencia

identificando que la actividad productiva de producción de café genera contaminación en fuentes

hídricas y está reglamentada dentro de esta resolución y así comparar los niveles de contaminación

que se generan dentro del predio.

1.3.2. Nivel internacional

La organización de naciones unidas para la agricultura y la alimentación presentadas por primera

vez en 2003 al Comité de Agricultura (COAG) de la FAO, en el documento "Elaboración de un

marco para las buenas prácticas agrícolas". La FAO no está definiendo una serie rígida de

principios, solo menciona referencias técnicas para los interesados con el uso de la mejor capacidad

disponible, esta serie de técnicas Beneficia a los consumidores en adquirir alimentos sanos y de

calidad y así mismo estos alimentos generan un valor agregado para acceder de una mejor forma a

los mercados y por ende las buenas prácticas agrícolas están enfocadas en una mejora ambiental por

las acciones realizadas. (FAO, 2012) Mostrándose un resumen en la Figura 3 según (FAO, 2003)

En la siguiente figura se muestran las condiciones a tener en cuenta para el desarrollo de buenas

prácticas agrícolas en la producción de café que nos aseguran contar con una buena calidad de café

sin incurrir gravemente en las condiciones ambientales del entorno.

Figura 3. Esquema de buenas prácticas agrícolas para el café

Fuente. (FAO 2003)

1 Veriedades de café

2. Manejo del Café

3. Manejo del suelo

4. Fertilizacion

5. Agua para riego

6. Proteccion del cultivo

7. Recoleccion

8. Beneficio

9. Manejo de residuos

10. Bienestar laboral

11. Medio ambiente

~ 36 ~

En España existe una normatividad especializada en recomendar las especificaciones técnicas

mínimas con que se debe reutilizar el agua depurada dependiendo del uso recomendado, el REAL

DECRETO 1620/2007 menciona 5 clases de uso, uso urbano, uso agrario, uso industrial, uso

recreativo, uso ambiental, el proceso del café entra el grupo del uso agrario, en donde se especifica

que las aguar reutilizadas serán usadas para Riego de productos para consumo humano con sistema

de aplicación de agua que no evita el contacto directo del agua regenerada con las partes

comestibles, pero el consumo no es en fresco sino con un tratamiento industrial posterior. el cual

fija los límites de nematodos intestinales E. coli y sólidos en suspensión.

~ 37 ~

1.4.MARCO GEOGRÁFICO

El proyecto se realizó en el municipio de Anolaima del departamento de Cundinamarca, se

encuentra ubicado a 71 kilómetros de Bogotá con una población de 12.911 habitantes (DANE

2005). El agua residual tratada del proceso de desmucilaginacion del café fue recolectada en la

finca “La Pedregosa” ubicada a 1745 msnm en la vereda Santa Barbara, su temperatura promedio

es de 19ºC, presentando variaciones que van desde 12ºC hasta 24ºC.

Figura 4 ubicación geográfica del municipio de Anolaima en Cundinamarca

Al proyecto se realizó en la vereda Santa Bárbara, en la finca “La Pedregosa” ubicada a 1745

msnm, Su área es de 3 fanegadas (1.98 hectáreas), tiene 5000 plantas de café y 1500 plantas de

plátano.

Anolaima se ha convertido en un municipio cafetero de gran importancia, contando con su propio

Comité Municipal de Cafeteros; Además La Federación Nacional de Cafeteros está presente allí, en

constante búsqueda de proyectos para el desarrollo de actividades productivas y el progreso de los

caficultores de la región (Arcilla, 2010)

Cultivo de café de Anolaima

Es el cultivo de mayor extensión, con 1.238 Has. Sembradas además con 1.126 productores. La

generación de residuos orgánicos es importante debido a que algunos caficultores aún no cuentan

con el proceso de beneficio amigable con el ambiente, puesto que no hay un programa de

infraestructura para este proceso; sin embargo, algunos de ellos utilizan estos residuos para la

producción de abono orgánico. Actualmente cerca del 65 % de área sembrada se encuentra

envejecida (plantas mayores a 10 años de establecimiento), con baja producción y calidad de grano,

disminuyendo la productividad e ingresos al agricultor. En el último cuatrienio La Federación

~ 38 ~

Nacional de Cafeteros a través del Comité Municipal de Cafeteros ha emprendido una campaña

agresiva, con el fin de renovar los cafetales, animando a los productores a través de incentivos como

el pago por hectárea soqueada, suministrándoles la chapola y el abono.

Las veredas en donde se presentan los cultivos de café son: San Cayetano, Santo Domingo,

Calandaima, San Isidro, San Juanito, La María, San Jerónimo parte alta, La Esmeralda, La Laguna,

San Agustín, Platanal y Chiniata. (EOT Anolaima, 2012).

Contaminación de fuentes hídricas en el municipio

En el municipio de Anolaima existen Capacitaciones para prevenir enfermedades originadas por la

contaminación de fuentes hídricas que son causantes de la EDA, hepatitis, salmonelosis,

colibacilosis, brucelosis y parasitismo, aunque se conoce que la calidad del agua del municipio en

cuanto a muestras estudiadas es apta para el consumo pese al manejo inadecuado de los

vertimientos que recibe cada cuerpo hídrico, se observa que hay uso inadecuado de plaguicidas y

fungicidas que ocasionan un impacto ambiental que puede ser irremediable y la falta de asistencia

técnica hace que los campesinos formulen a su criterio la cantidad de plaguicidas y abonos a utilizar

en los cultivos de manera generalizada, esto ocasionaría efectos nocivos por sobre utilización de

estos productos. (EOT Anolaima, 2012)

El manejo de aguas en el municipio de Anolaima no cuenta con un tratamiento por la carencia de

estructuras que dispongan el recurso hídrico con mejor calidad a las que son vertidas actualmente y

estas aguas abastecen las necesidades de la comunidad.

Contaminación por beneficio de Café: es un tipo de contaminación temporal generada durante las

épocas de cosecha (marzo a mayo y octubre a diciembre). Se debe a que en la mayoría de los las

estructuras de beneficio de café no se ha implementado el sistema de beneficio ecológico basado en

el desmucilaginado mecánico en vez del fermentado. (EOT Anolaima, 2012).

Sector cafetero del municipio

El municipio de Anolaima cuenta con 509 hectáreas registrados en la “Asociación de Cafeteros de

Anolaima”, en donde la mayoría de producción, 207.62 hectáreas pertenecen a la especie de Café

Colombia, y 147.74 hectáreas pertenecen a la especie Castillo. Los cafeteros que están registrados

en el municipio de Anolaima son 2161 de los cuales el 94.67% de los cafeteros cuentan con una

cantidad de planta menor a 5000 y a este rango se le considera como pequeño caficultor, la vereda

con el mayor número de cafeteros es Santo domingo con 328 cafeteros y la vereda Santa Bárbara

tiene 27 cafeteros registrados, finalmente el predio con mayor cantidad plantas plantadas es de 8266

planta.

Sector agropecuario de la vereda

La vereda Santa Bárbara se caracteriza por presentar en su estructura económica un desarrollo

pecuario basado en la Avicultura de engorde (5000 aves) y cría de equinos, a nivel agrario se

caracteriza por el cultivo habichuela agua azul (menos de 100 ha) (EOT Anolaima, 2012)

~ 39 ~

2. METODOLOGÍA

El proyecto se realizó en 3 fases en donde a partir de la teoría, se seleccionaron y comprobaron si

los floculantes vegetales funcionan en el tratamiento de las aguas residuales del proceso de

desmucilaginacion del café, para esto se propone seguir los siguientes pasos en la Figura 5.

Figura 5. Resumen metodológico.

Fuente Autor (2015)

2.1.FASE PRELIMINAR

En esta fase se buscó información preliminar por medio de artículos científicos, tesis de pregrado y

maestrías de páginas indexadas en forma virtual, para recopilar información detallada sobre las

formas en que los extractos vegetales son utilizados para el tratamiento de aguas residuales, con esta

recopilación se tuvo información para identificar floculantes de origen vegetal que se acomoden a

•2.1.1 Identificación de información de floculantes vegetales.

•2.1.2 Selección de componentes vegetales a emplear

•2.1.3 Extracción de floculantes vegetales.

•2.1.4 Realización de pruebas de Turbiedad y pH.

•2.1.5 Determinación de la concentración óptima a aplicar como floculantes de los extractos vegetales

•2.1.5.1 Análisis de validación de varianza estadística para multi-parámetros por medio del software infostat y ANOVA.

•2.1.5.2 Identificación de concentraciones optimas aplicando máximos y mínimos de ecuaciones derivables.

•2.1.6 Medición de parámetrosde calidad.

•2.1.7 Planteamiento del diseño para tratamiento de las aguas residuales.

•2.1.7.1 Cantidad de agua a utilizar

•2.1.7.1.1 Cálculos de diseño

•2.1.7.2. Gradiente de Velocidad

2.1 Fase preliminar

•2.2.1 Evaluación del sistema recomendado.

•2.2.1.1 Evaluación técnica

•2.2.1.1.1 Eficiencia

•2.2.1.1.2 Espacio para la construcción

•2.2.1.1.3 Ciclo productivo

•2.2.1.1.4 Capacidad de procesamiento

•2.2.1.1.5 Estrategia de sostenibilidad

•2.2.1.1.6 Aspectos de ingenieria de proyecto

•2.2.1.2 Aceptabilidad social

•2.2.1.3 Evaluación Económica

•2.2.1.3.1 Depreciación

•2.2.1.3.2 Inversiones

•2.2.1.3.3 Tasa interna de retorno y tiempo de recuperacion de capital

•2.2.1.3.4 Costos Evitados

•2.2.1.3.5 Punto de equilibrio economico

•2.2.2 Sugerencias para posibles usos de agua tratada.

•2.2.3 Sugerencias para posibles usos de los lodos.

2.2 Fase de Evaluación

•2.3.1 Redacción de trabajo final y artículo científico

•2.3.2 Presentación de documento

2.3Fase de presentación de resultados

~ 40 ~

las condiciones de la zona de estudio, para así escoger los extractos vegetales más adecuados y

determinar la cantidad más adecuada para la aplicación, este será el parámetro base para el diseño

del sistema de tratamiento de aguas residuales del proceso de desmucilaginacion del café. Con esta

información se realizaron las pruebas de laboratorio para identificar la eficiencia en la mejora de la

calidad de las aguas residuales mediante la identificación en la disminución de los valores de los

parámetros de calidad (DBO5, DQO, Turbidez, pH, Acidez, Dureza, oxígeno disuelto,

conductividad), e identificar el floculante que presentó mejor rendimiento para finalmente plantear

el diseño del sistema de tratamiento.

2.1.1. Identificación de información de floculantes vegetales.

Se realizó una búsqueda bibliográfica en la cual se diagnostican los componentes vegetales que

ayudan a la floculación y sedimentación en las aguas residuales, se identifican los autores que

recomiendan la utilización de extractos vegetales para el tratamiento de aguas residuales y se

comprobó si las aguas que recomiendan en la experimentación son de la misma procedencia que las

utilizadas en este proyecto y así mismo vislumbrar si estos floculantes son los más adecuados para

ser utilizados en las condiciones puntuales que existen en el predio con las aguas residuales del

proceso de desmucilaginacion del café.

2.1.2. Selección de floculantes vegetales a emplear

De acuerdo a las referencias de artículos se identificaron 3 especies vegetales que son

potencialmente útiles para la reducción de materia orgánica y son usadas en los cuerpos de agua; de

la misma manera identificar si son de fácil consecución en la zona de estudio donde se recomendara

el sistema de tratamiento de las aguas residuales del proceso de desmucilaginacion del café además

del extracto que muestre los mejores resultados de eficiencia en la remoción de la turbiedad.

Estos procedimientos fueron realizados en el laboratorio de suelos de la universidad Distrital

Francisco José de Caldas, sede Vivero, donde se utilizaron los hornos y tamices para desarrollar la

metodología descrita según (Almendárez de Quezada, 2004) y (Villabona Ortiz, Paz Astudillo, &

Martínez García, 2013). Es necesario obtener los extractos vegetales anteriormente mencionado en

forma de polvo y así identificar su eficiencia en la floculación de material vegetal presente ne el

agua,

2.1.3. Extracción de floculantes vegetales.

Estos procedimientos fueron realizados en el laboratorio de suelos de la Universidad Distrital, sede

vivero, donde se utilizaron los hornos y tamices con el fin de desarrollar a cabalidad la metodología

ya descrita, según (Almendárez de Quezada, 2004) y (Villabona Ortiz, Paz Astudillo, & Martínez

García, 2013). Para el tratamiento de las aguas del proceso de desmucilaginacion del café se

identificó que a los compuestos vegetales se les debe realizar un procedimiento para su

transformación física y extraer lo que será utilizado en el tratamiento de las aguas residuales ;

finalmente se evaluó en la eficiencia de estos compuestos identificando la cantidad de materia

vegetal necesaria para obtener el extracto vegetal.

Este procedimiento de extracción se describe en la siguiente figura.

~ 41 ~

Figura 6. Síntesis general del proceso de extracción para los materiales vegetales

Adaptado de (Villabona 2013), (Solís Silvan, Laines Canepa, & Hernández Barajas, 2011) y (Ojeda Baez, 2012)

2.1.4. Realización de pruebas de turbiedad y pH.

Se utilizaron los laboratorios de calidad de aguas de la Universidad Distrital Francisco José de

Caldas para verificar los parámetros de calidad del agua residual tratada por los extractos vegetales

mediante la metodología planteada por (Cardenas, 2005) basada en el Standard Methods for the

Examination of Water and Wastewater, en pruebas que permitan medir pH mediante método

Electrométrico SM 4500-H+ B y Turbiedad mediante método Nefelométrico SM 2130 B (American

public health association, America wather association, Wather enviroment federation, 1998). En

primera instancia se vio la necesidad de analizar la turbidez como parámetro primordial, puesto que

este parámetro teóricamente nos da una noción del nivel de contaminación que existen en las aguas

representando una relación directa entre la turbiedad y el color así como la materia orgánica e

inorgánica presente en el agua y que está directamente relacionada con la demanda química y

biológica de oxígeno, dada la capacidad de la materia orgánica en utilizar el oxígeno presente en el

agua lo que atribuyo en cierta medida una degradación en la calidad de este recurso.

De acuerdo al uso de cada uno de los extractos vegetales elegidos, para verificar su potencial como

floculante, se utilizaron diferentes cantidades para el tratamiento de las aguas residuales, esto nos da

una noción de la capacidad del extracto vegetal para sedimentar la materia orgánica dentro del agua

para aclararla, obteniéndose un valor de turbidez y la cantidad de agua de la cual fue removido el

material particulado de gran tamaño; se utilizaron cantidades consecutivas de extracto vegetal y

dependiendo de la efectividad del tratamiento nos permitió ver la tendencia del floculante vegetal

para la remoción de materia orgánica con respecto a la cantidad de floculante usado, se realizaron 3

repeticiones de esta prueba con el fin de verificar su confiabilidad.

Para la identificación de la turbiedad fue necesario adaptar los principios del test de jarras y así

poder ver el cambio en la turbiedad antes y después de haber realizado estos tratamientos; estos

Recoleccion material vegetal

Lavar y pelar el material vegetal

Cortar en pequeñas tiras transporte en bolsas

plasticas

Secar por horas (esto depende del material vegetal pero el rango

esta entre 2 y 4 horas) en un horno (con una temperatura

entre 40 y 60 ºC) utilizando plato y bolsas de papel

Mortero para triturar hasta convertir en polvo

Tamizar para garantizar el tamaño de particula inferior

a 0,5 mm

Almacenamiento de polvillo en las bolsas plasticas

Para componentes naturales con clorofila es

necesario usar un montaje soxhlet con alcohol etilico como solvente durante 2

horas y media

~ 42 ~

cambios se tomaron como parámetro principal para evidenciar una mejora en la calidad del agua

con respecto al uso de los tres componentes vegetales seleccionados. Los test de jarras se realizaron

de la siguiente forma:

1. Se agitaron por 10 minutos a 100 revoluciones por minuto.

2. Pasará de 100 rev/min a 50 rev/min durante otros 10 minutos.

3. Se esperó 1 hora para que los sedimentos se observaran con claridad.

4. Se midió la turbidez 2 veces al agua tratada que no poseía sólidos sedimentables para

promediar su resultado y paralelamente se midió el pH de las muestras tratadas

5. Se medió la cantidad de agua de la cual le fue removido el material particulado por un lapso

de 1 hora.

Los datos obtenidos del test de jarras de los diferentes materiales serán incluidos en la Tabla 6.

Tabla 6. Datos obtenidos de laboratorio

Muestras Con Floculante

Muestra Blanco

sin Floculante

Primera repetición

Agua Sin sólidos

sedimentables en

mililitros

Dosis de Floculante

vegetal en gramos

Turbiedad NTU 1era 2da 1era 2da 1era 2da 1era 2da 1era 2da

pH

Segunda Repetición

Agua Sin sólidos

sedimentables en

mililitros

Dosis de Floculante

vegetal en gramos


pH

Tercera Repetición

Agua Sin sólidos

sedimentables en

mililitros

Dosis de Floculante

vegetal en gramos


pH

Fuente Autor (2015)

2.1.5. Determinación de la concentración óptima a aplicar como floculantes de los

extractos vegetales

Para la determinación de la concentración óptima se analizaron los datos obtenidos

experimentalmente a través 2 metodologías, una estadística y otra matemática la comparación de los

resultados mostraran cual es la concentración óptima para usar en el tratamiento de las aguas

residuales del proceso de desmucilaginacion de café. Considerando la menor variabilidad que tiene

los resultados para el tratamiento del agua.

~ 43 ~

2.1.5.1.Análisis de validación de varianza estadística para multi- parámetros por

medio del software infostat y ANOVA.

Los datos obtenidos en el laboratorio sobre el porcentaje de remoción de turbiedad y la cantidad de

agua a la cual le fue removido el material particulado de gran tamaño, se analizaron

estadísticamente mediante el software InfoStat, desarrollado en Argentina por el Grupo “InfoStat

2014i”, este software nos permitió realizar análisis estadísticos de los datos con el fin de identificar

cuáles son las cantidades óptimas a adicionar en el tratamiento y facilitar la interpretación de datos

mediante la metodología de análisis de varianza factorial. En este análisis se hizo un arreglo de los

datos obtenidos en el laboratorio, para lo cual fue necesario calcular los porcentajes de remoción de

la turbiedad de cada replica y la cantidad de agua tratada sin presencia de sólidos sedimentables

2.1.5.2.Identificación de concentraciones optimas aplicando máximos y mínimos a

ecuaciones derivables

De forma complementaria se planteó usar ecuaciones algebraicas derivables para identificar los

valores a recomendar para el tratamiento, partiendo de las siguientes:

Ecuaciones derivables cuyos datos se encuentren en los números reales

Los datos obtenidos en el plano cartesiano deben tener una línea de tendencia que

represente la dinámica de estos.

Buscar que el coeficiente de correlación R sea el más alto posible

Los datos se graficaron para reportar líneas de tendencia mediante el software Table Curve 2D

v5.01 el cual nos facilita el análisis matemático de los datos de acuerdo a cada uno de los

tratamientos aplicados en el agua contaminada en las variables de disminución porcentual en la

turbiedad y el total de agua tratada con respecto a la cantidad de extracto utilizado e identificar la

cantidad de floculante natural que ofrece el máximo nivel de disminución porcentual de turbiedad;

la máxima cantidad de agua con un tratamiento efectivo.

2.1.6. Medición de la variación de los parámetros complementarios para establecer la

calidad de agua a las concentraciones optimas de aplicación de los floculantes

Al analizar las cantidades de extractos vegetales con mejor rendimiento conjunto en las variables

antes observadas (la remoción porcentual de turbidez y cantidad de agua sin presencia de sólidos

sedimentables), se procedió a medir parámetros de calidad de agua complementarios para las aguas

que fueron tratadas con la cantidad de los extractos vegetales que mostraron los mejores

rendimientos con respecto al análisis de varianza estadística y el análisis matemático; los

parámetros de calidad de aguas complementarios, mencionando la metodología utilizada son los

siguientes: Acidez mediante método Volumétrico SM 2310 B, Dureza Total mediante método

Volumétrico con EDTA SM 2340 C, Conductividad Eléctrica mediante método Electrométrico SM

2510 B, Oxígeno Disuelto mediante método Electrodo de Membrana SM 4500-O G, Demanda

Bioquímica de oxigeno DBO5 mediante método Incubación a 5 días, Electrodo de Membrana SM

5210 B 4500-O G y Demanda Química de Oxígeno mediante método Reflujo Cerrado -

Volumétrico SM 5220 C. (American public health association, America wather association, Wather

enviroment federation, 1998)

~ 44 ~

Se identificaron los valores en los parámetros de calidad de las aguas residuales del proceso de

desmucilaginacion del café y con esto se buscó hacer la comparación con los resultados obtenidos

después del tratamiento para identificar la capacidad floculante de los extractos vegetales en las

aguas del lavado del café en la Tabla 7

Tabla 7. Condiciones iníciales de las aguas del tratamiento del café

DQO

mg/L O

DBO5

mg/L O

Turbi

edad

NTU

pH Acidez

mg

CaCO3/

l

Cloruro

s mg de

ion

cloruro

Oxígeno

disuelto

mg/l

Conduc

tividad

µS/cm

Dureza

ml

CaCO3/

l

Ag

ua

del

sin

extr

acto

veg

etal

Ag

ua

con

extr

acto

veg

etal

Fuente Autor (2015)

Al comparar los parámetros de calidad en aguas que no fueron tratados y los que fueron tratados

usando extractos vegetales permite corroborar cuál de los 3 extractos vegetales es el que muestra

mejores resultados para el tratamiento del agua residual, eligiendo al que presente la mayor cantidad

de parámetros cuyos niveles estén cercanos a la normatividad tanto de vertimientos como de

consumo identificando la mejor opción para el tratamiento de aguas.

2.1.7. Planteamiento del diseño del sistema de tratamiento de las aguas residuales del

proceso de desmucilaginacion.

Se mencionara que características se tuvieron en cuenta para el diseño del sistema de tratamiento de

aguas residuales en el proceso de desmucilaginacion del café:

2.1.7.1.Cantidad de agua a utilizar.

Para el diseño del sistema de tratamiento considero la cantidad máxima de agua que va a ser tratada,

esto se realizó por medio de la correlación estadística entre el peso del café a tratar y la cantidad de

agua usada en el tratamiento basados en datos históricos de la finca “La Pedregosa” y gracias a la

ecuación resultante (elegida entre ecuación lineal, exponencial y potencial) se puede pronosticar el

volumen de agua de lavado.

2.1.7.1.1. Cálculos de diseño.

Para diseñar el sistema de tratamiento se planteó identificar que variables son constantes en el

diseño tales como el diámetro de la tubería y la velocidad de flujo que debe tener el sistema, tanto

para que fluya el líquido como para que la velocidad de agitación sea propicia para el uso de aspas

en el apartado de gradiente de velocidad.

Para diseñar el sistema de tuberías que conectan los tanques de almacenamiento los cuales están

enfocadas a mantener las condiciones de caudal de entrada, se utilizó la teoría del escurrimiento a

~ 45 ~

presión mediante la ecuación de Darcy-Weisbach quienes describen el flujo de agua a dentro de una

tubería llena la cual está influenciada por acción de la gravedad y como las condiciones innatas de

la tubería como el diámetro longitud y fricción influyen en la velocidad del flujo (Perez & Perez,

2007) la cual es importante para realizar una adecuada floculación en los tanques de

almacenamiento.

2.1.7.2.Gradiente de velocidad

La identificación del gradiente de velocidad que nos permite identificar la efectividad del

tratamiento este es un parámetro que sus unidades son segundos-1

, cálculo se realiza mediante

identificación de la potencia necesaria para agitar el cuerpo de agua, teniendo en cuenta la guía de

(Baque, 2001) y (Miliarium Aureum, S.L., 2001) para su cálculo, el cual está directamente

relacionado con la geometría de las aspas y así calcular el gradiente de velocidad, este parámetro

nos da una visión de la efectividad del proceso de agitación.

2.2.FASE DE EVALUACIÓN

Al diseñar el sistema adecuado para el tratamiento de estas aguas, se busca disponer esta agua con

mejores condiciones de las que usualmente se vierten a la quebrada, cuya contaminación es causada

por el proceso de desmucilaginacion.

2.2.1. Evaluación técnica.

En análisis técnico es necesario tener en cuenta los siguientes ítems para su calificación:

2.2.1.1.Eficiencia

La eficiencia del proceso se identificó mediante la relación porcentual que existe entre los valores

de calidad del agua residual (DBO, DQO) antes del tratamiento con extractos vegetales y después,

con esto se evidencia si hubo reducción o no en los valores de calidad.

2.2.1.2.Espacio para la construcción

Mediante el diseño del sistema se identificó cuanto espacio es necesario para la construcción del

sistema de tratamiento

2.2.1.3.Ciclo productivo:

Se mencionó como afecta el ciclo productivo de la recolección de café en el tratamiento de las

aguas del proceso de desmucilaginacion de café, para dar la cantidad de veces que se tiene que

utilizar el sistema propuesto

2.2.1.4.Capacidad de procesamiento

En el cual se explicó como funcionara el sistema de tratamiento de aguas y las condiciones a tener

en cuenta para cumplir un óptimo desarrollo de este.

2.2.1.5.Estrategia de sostenibilidad

Se identificó la capacidad del sistema de tratamiento analizando las cantidad de los recursos

utilizados para su ejecución a utilizar en el sistema de tratamiento y asegurar su funcionamiento a

~ 46 ~

lo largo del tiempo, lo cual depende en gran medida de plantas de café disponibles en el terreno que

se presta en la finca “La Pedregosa” esto basado durante su operación.

2.2.1.6.Aspectos de ingeniería del proyecto

Este apartado comenta lo referente a lo necesarios para la etapa de instalación, como los insumos y

la mano de obra para terminar la instalación del sistema de tratamiento.

2.2.2. Aceptabilidad social del sistema tratamiento de aguas diseñado.

Mediante la socialización del sistema de tratamiento de aguas residuales propuesto se identificó la

aceptabilidad y el interés sobre este en la comunidad del municipio de Anolaima, para ello se dieron

3 charlas informativas sobre la finalidad del proyecto a dos asociaciones gremiales del municipio,

(Asociación de productores agropecuarios y asociación cafetera del municipio de Anolaima)

demostrando su efectividad en el proceso y los costos de instalación.

2.2.3. Evaluación económica del sistema tratamiento de aguas diseñado.

Se tomaron las consideraciones técnicas de diseño para dar viabilidad económica, donde se

Identifiquen los costos, beneficios y así valorarlos.

Hay que tener en cuenta para una correcta formulación económica lo siguiente:

2.2.3.1.1. Depreciación

Se calculó una desvalorización de tipo lineal sobre la inversión en el activo fijo que para el caso es

el costo total del sistema de tratamiento recomendado por su continuo uso. Esto aplicado nos da un

panorama de pérdidas económicas por uso a lo largo del tiempo.

2.2.3.1.2. Inversiones

Se calculó la cantidad de activos monetarios que se utilizan en la construcción del sistema sistema,

en la etapa de instalación, en la etapa de funcionamiento (mantenimiento)

2.2.3.1.3. Tasa interna de retorno (TIR) y tiempo de recuperación de capital

Permitió comparar los costos en el funcionamiento del sistema recomendado a largo plazo y

compararlas con los costos de funcionamiento de la actividad económica y así identificar si existe

algún beneficio económico en la instalación del sistema recomendado para ello se requiere

proyectar las inversiones, tanto los gastos como los costos e ingresos.

2.2.3.1.4. Costos evitados

Esta metodología de valoración económica se basa en comparar los costos de contaminación del

ambiente en comparación de los costos por evitar la contaminación, los costos por contaminación se

calcularan mediante en la creación de un escenario en donde sea obligatorio pagar tasas retributivas

por contaminación de fuentes hídricas por las condiciones fisicoquímicas del agua que sale del

proceso de desmucilaginacion de café que se cobra anualmente y los costos por evitar la

contaminación se calcularan mediante la identificación de los costos de adquisición de materiales

para la construcción, el mantenimiento tanto en jornales de trabajo como en la adquisición de

insumos para el mantenimiento del sistema y sumando el costo de tasas retributivas en el agua que

~ 47 ~

ha sido tratada con los extractos vegetales estos costos se proyectara a lo largo de los años hasta

encontrar el punto en donde los costos acumulados por descontaminación sean menores que los

costos por contaminación.

2.2.3.1.5. Punto de equilibrio económico

A partir de la identificación la cantidad de café producido y los ingresos que generan, se evaluó si

estos pueden suplir los costos en la inversión de un sistema de tratamiento de aguas residuales de

manera que su resultado sea la cantidad de unidades que se necesitan producir dentro del predio

para adquirir el sistema de tratamiento recomendado.

2.2.4. Sugerencias para posibles usos de agua tratada.

Al conocer la efectividad del tratamiento, se hacen recomendaciones con relación al uso adecuado

del agua que sale del tratamiento; dados los parámetros de calidad innatos presentes se dieron

posibilidades de uso de esta agua, si cumplía condiciones para el consumo humano o para uso en

riego de acuerdo a la normatividad colombiana.

2.2.5. Sugerencias para posibles usos de los lodos.

Los lodos que salen del proceso de desmucilaginacion del café, se sedimentan gracias al tratamiento

con los floculantes de origen vegetal; es así que se dieron recomendaciones relacionadas con el uso

y la disposición adecuada de estos residuos.

2.3.FASE PRESENTACIÓN DE RESULTADOS

2.3.1. Redacción de trabajo final.

Después de la recopilación de los resultados se procedió a realizar un análisis de los datos de

laboratorio y así poder recomendar un diseño del sistema de tratamiento de aguas residuales así

como la organización y realización del documento final, en el cual se mostró lo obtenido a las partes

interesadas. Además se presentaron los resultados y conclusiones de la aplicación del proyecto con

las normas dispuestas por la universidad Distrital para la presentación del trabajo final

2.3.2. Presentación de documento

Se realizó la presentación del documento final a las partes interesadas donde se mostró su

aplicabilidad y eficiencia en el tratamiento de aguas en el beneficio del café.

~ 48 ~

3. RESULTADOS

3.1.FASE PRELIMINAR

3.1.1. Identificación de información de floculantes vegetales. Se realizó una recopilación de los componentes vegetales y animales más utilizados los cuales están

descritos en el marco de referencia del proyecto con los respectivos autores que los mencionan estos

así como la manera que son utilizados y el tipo de agua a los que fueron sometidos.

3.1.2. Selección de floculantes vegetales a emplear.

Apartir del estado del arte los diferentes extractos vegetales, la forma como fueron aplicados por

los diferentes autores para identificar su efectividad en la remoción de turbiedad, así como la

posibilidad de obtenerlos cerca de la zona en donde se proyectó el sistema de tratamiento

recomendado dentro del municipio de Anolaima. En primera instancia se observa que varios

componentes vegetales que fueron descritos en el marco teórico no son de fácil obtención en la

región (moringa oleífera, Samnea saman, algas marinas, entre otros) se optó por los materiales que

pueden ser obtenidos en la región, ya sea en las cercanías del predio o por cultivo directo y cuya

información sobre su uso en aguas residuales sea comparable, se eligió el uso de almidón de yuca

(Manihot esculenta crantz), Cubio (Tropaeolum tuberosum) y Tuna (Opuntia ficus-indica) de las

cuales las primeras 2 son de fácil consecución en tiendas locales del municipio, la Penca de fue

elegía como tercer extracto vegetal se obtiene mediante la compra en la central de Abastos de

Bogotá o su obtención en cultivos ubicados en la periferia de la capital cerca al desierto de

Mondoñedo o se puede optar por cultivarla, la Tuna (Opuntia ficus-indica) es capaz de adaptarse a

casi cualquier clima pero su crecimiento es lento.

3.1.3. Extracción de floculantes vegetales elegidos.

A partir de los materiales biológicos elegidos como floculantes (Yuca, Cubio, y Tuna) se procedió a

extraer el en polvo los compuestos que actúan como floculantes de la materia orgánica contenidos

en el agua residual.

Esta metodología fue descrita en la Figura 6 relata cómo se llevó a cabo el procedimiento para una

extracción del compuesto en polvo de los floculantes vegetales. Para la Tuna (Opuntia ficus-indica)

fue necesario hacer la extracción tipo soxhlet empleando el montaje que el montaje se muestra en la

Figura 7.

~ 49 ~

Figura 7. Sistema soxhlet para la extracción de la clorofila.

Fuente Autor (2015)

Para cada extracto vegetal se obtuvo un compuesto en polvo los cuales tienen la siguiente

presentación Figura 8, Figura 9 y Figura 10:

Figura 8. Extracto de yuca (Manihot esculenta crantz) seco, molido y tamizado.

Fuente Autor (2015)

Figura 9. Extracto de Cubio (Tropaeolum tuberosum) seco, molido y tamizado.

Fuente Autor (2015)

~ 50 ~

Figura 10. Extracto de Tuna (Opuntia ficus-indica) seca, sometida a soxhlet, triturada y tamizada.

Fuente Autor (2015)

Comercialmente la yuca (Manihot esculenta crantz) tiene un costo de 600 pesos la libra y el Cubio

(Tropaeolum tuberosum) pueden costar 650 pesos la libra, estos costos varían dependiendo de las

dinámicas del mercado; por otro lado la Tuna (Opuntia ficus-indica) tiene un costo de 1000 pesos la

unidad y (Opuntia ficus-indica) puede pesar entre 500 gramos o 1200 gramos.

Fue necesario identificar cuanto material en polvo se obtendrá por cada kilogramo de material

vegetal conseguido, para ello se obtuvieron los pesos en cada una de las etapas de transformación

del compuesto vegetal hasta obtener el material en polvo seco, con estos datos es posible conocer el

rendimiento que tiene cada uno de los compuestos como se muestra en la Tabla 8

Tabla 8. Datos de rendimiento en los componentes vegetales

Comprada Pelada Secada Tamizado Gramos de polvo

por cada 1000

gramos de material

vegetal Rendimiento

Peso en Gramos

yuca (Manihot esculenta

crantz) 1140 957 335.07 281.93 247.31 24%

Tuna (Opuntia ficus-

indica) 1581 1050 50.04 29.82 18.86 1%

Cubio (Tropaeolum

tuberosum) 1010 586 62.7 34.68 34.34 3%

Fuente Autor (2015)


La turbiedad y el pH son parámetros de calidad en aguas directamente relacionados con el

contenido de carga orgánica existente, por tal razón la medición de ellos en la aplicación de los

extractos vegetales en cinco cantidades que actúan como floculantes permitió conocer cual genera

mejores efectos en la remoción de la contaminación del agua, identificando la concentración más

adecuada a aplicar en el sistema de tratamiento que se diseñó, este ensayo se realizaron en tres

repeticiones. Conocido el floculante que mejor actúa y su concentración procedemos a establecer

como se modifican parámetros como la DBO5, DQO, oxígeno disuelto, ácidez, dureza total,

conductividad eléctrica y cloruros para complementar la decisión tomada sobre el extracto vegetal

seleccionado, se planteó de esta manera para optimizar la cantidad de reactivos necesarios y

disminuir el número de ensayos a analizar conforme a disposiciones logísticas del laboratorio de

química de la facultad de medio ambiente y recursos naturales de la Universidad Distrital Francisco

~ 51 ~

José de Caldas. Los resultados para la turbiedad, pH y cantidad de agua sin solidos sedimentables

obtenida se muestra en la Tabla 9, Tabla 10, Tabla 11, Figura 11 representa los cambios de la

turbiedad de acuerdo con las cantidades utilizadas con extracto de Yuca, la Figura 12 representa

gráficamente la cantidad de agua sin solidos sedimentables o agua sobrenadante y como varía de

acuerdo a la concentración usando floculante de yuca, la Figura 13 que muestra las variaciones de

pH de acuerdo a las cantidades usando extracto de Yuca, la Figura 14 representa los cambios de la

turbiedad de acuerdo con las cantidades utilizadas con extracto de Cubio, la Figura 15 representa

gráficamente la cantidad de agua sin solidos sedimentables o sobrenadante y como varía de acuerdo

a la concentración usando floculante de Cubio, la Figura 16 que muestra las variaciones de pH de

acuerdo a las cantidades usando extracto de Cubio, la Figura 17 representa los cambios de la

turbiedad de acuerdo con las cantidades utilizadas con extracto de Tuna, la Figura 18 que muestra la

cantidad de agua sin solidos sedimentables o sobrenadante y su tendencia con respecto a las

diferentes concentraciones usando extracto de Tuna y la Figura 19 que muestra las variaciones de

pH de acuerdo a las cantidades usando extracto de Tuna..

~ 52 ~

Tabla 9. Resultados de datos de turbidez de las muestras de agua con uso yuca (Manihot esculenta crantz) como floculante.

Yuca

Muestras Con floculante

Muestra sin

floculante

Primera repetición

Volumen sobrenadante después de la floculación

(mL) 17 21 33 62 60

Dosis de Floculante vegetal en gramos 0.6 1 3 5 7

Turbiedad NTU 1076 846 569 588.2 1414 1394 903.9 983 1146 1107 2414

pH 4.3 4.36 3.35 3.38 4.47 3.91

Segunda Repetición


(mL) 32 42 39

57

60


Turbiedad NTU 830.8 1046 955.1 959 1266 1406 1007 1081 1168 1195 2583

pH 4.36 4.32 4.36

4.48

4.47

4.37

Tercera Repetición


(mL) 26.9 28.2 38 38 42


Turbiedad NTU 947 974 1065 1074.1 1785 1847 1358 1280 1465 1508 2318

pH 3.5 3.54 3.54 4.1 4.08 4.52

Fuente Autor (2015)

En la Tabla 9 . Datos obtenidos del análisis de turbiedad y pH realizado por triplicado a muestras de agua residual adicionando extracto de yuca durante

24 horas

~ 53 ~

Figura 11. Gráficas de ensayos de turbiedad con floculante de yuca (Manihot esculenta crantz)

En la Figura 11. Gráficas de ensayos de turbiedad con floculante de yuca (Manihot esculenta

crantz)Figura 11 Muestra los datos obtenidos de manera organizada para identificar de manera

visual como es afectada la turbiedad de acuerdo a las cantidades de extractos vegetal de yuca

usado

Figura 12. Gráficas de ensayos cantidad de agua tratada sin solidos sedimentables con floculante de yuca

(Manihot esculenta crantz)

En la Figura 12 Identifica la cantidad de agua sin solidos sedimentables obtenida para los tres

ensayos después de adicionar el floculante yuca.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0.6 1 3 5 7

Turb

ied

ad N

TU

Gramos de floculante en 200 ml de agua

Pruebas de turbiedad floculante de yuca

Muestra con Floculante Repeticion 1

Muestra sin Floculante Repeticion 1





0

50

100

150

200

250

0.6 1 3 5 7

ml d

e a

gua


Pruebas de laboratorio cantidad de agua sobrenadantes con Yuca

Muestra sin Floculante




~ 54 ~

Figura 13. Gráficas resumen de ensayos pH usando floculante de yuca (Manihot esculenta crantz)

En la Figura 13Figura 12 Muestra los datos obtenidos de manera organizada para identificar de

manera visual como es afectada el agua sobrenadante de acuerdo a las cantidades de extractos

vegetal de yuca usado

0

1

2

3

4

5

0.6 1 3 5 7

pH

de

l agu

a


Pruebas de pH en el agua con yuca Muestra con Floculante Repeticion 1






~ 55 ~

Tabla 10.Resultados de datos de turbidez de las muestras de agua con uso de cubio (Tropaeolum tuberosum) como floculante.

cubio


Muestra sin

floculantes

Primera repetición

Volumen sobrenadante después de la

floculación (mL) 40 21 30 62

Dosis de Floculante vegetal en gramos 1 3 5 7

Turbiedad NTU 607.3 571.3 2141 2206 939 698.4 1013 1040 2888

pH 4.04 4.26 3.54 4.14 4.51

Segunda Repetición




Turbiedad NTU 738.2 867.3 1027 967.6 1976 1984 1200 1198 3260.5

pH 4.74 4.7 4.6 4.04 3.89

Tercera Repetición




Turbiedad NTU 782 684.6 1207 1266 1847 1657 844.3 815.1 1880.5

pH 5.15 4.97 5.03 5.06 5.19

Fuente Autor (2015)

En la Tabla 10. Datos obtenidos del análisis de turbiedad y pH realizado por triplicado a muestras de agua residual adicionando extracto de cubio

durante 24 horas.

~ 56 ~

Figura 14.Gráficas resumen de ensayos de turbiedad con floculante de cubio (Tropaeolum tuberosum)

Figura 14 Muestra los datos obtenidos de manera organizada para identificar de manera visual

como es afectada la turbiedad de acuerdo a las cantidades de extractos vegetal de Cubio usado

Figura 15. Gráficas resumen de ensayos cantidad de agua sobrenadante con floculante de cubio (Tropaeolum

tuberosum)

Figura 15 Identifica la cantidad de agua sin solidos sedimentables obtenida para los tres ensayos

después de adicionar el floculante Cubio

Figura 16. Gráficas resumen de ensayos pH usando floculante de cubio (Tropaeolum tuberosum)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

1 3 5 7

Turb

ied

ad N

TU


Pruebas de turbiedad floculante de cubio Muestra con Floculante Repeticion 1






0

50

100

150

200

250

1 3 5 7

ml d

e a

gua


Pruebas de laboratorio de cantidad de ague sobrenadante y en extracto de Cubio Muestra sin Floculante




0

1

2

3

4

5

6

1 3 5 7

pH

de

l agu

a


Pruebas de de pH en el agua con cubio y agua

Muestra con Tratamiento Repeticion 1

Muestra sin tratamiento Repeticion 1





~ 57 ~


como es el pH de acuerdo a las cantidades de extractos vegetal de Cubio usado

~ 58 ~

Tabla 11. Resultados de datos de turbidez de las muestras de agua con uso de Tuna (Opuntia ficus-indica) como floculante

tuna con agua sin filtrar


Muestra sin

floculante

Primera repetición


(mL) 26 52 39 42


Turbiedad NTU 2825 2479 2508 2771 3507 3304 3743 3428 3737

pH 4.5 4.22 4.25 4.2 3.91

Segunda Repetición


(mL) 0 3.4 23 20


Turbiedad NTU 2981 2982 1326 1302 2426 1861 2307 2749 2981

pH 3.35 4.27 4, 6 4.56 3.41

Tercera Repetición


(mL) 12 24 24 27


Turbiedad NTU 1119 1097 914 855.8 2164 2155 2681 2539 3797.5

pH 4.1 4.1 4.2 4 3.37

Fuente Autor (2015)

Tabla 11 . Datos obtenidos del análisis de turbiedad y pH realizado por triplicado a muestras de agua residual adicionando extracto de Tuna durante 24

horas utilizadas

~ 59 ~

Figura 17. Gráficas resumen de ensayos de turbiedad con floculante de Tuna (Opuntia ficus-indica)


como es afectada la turbiedad de acuerdo a las cantidades de extractos vegetal de Tuna usado

Figura 18. Gráficas resumen de ensayos cantidad de agua tratada sin flocs con floculante de Tuna (Opuntia ficus-

indica)

Figura 18 Identifica la cantidad de agua sin solidos sedimentables obtenida para los tres ensayos

después de adicionar el floculante Tuna

Figura 19. Gráficas resumen de ensayos pH usando floculante de Tuna (Opuntia ficus-indica)


como es afectada pH de acuerdo a las cantidades de extractos vegetal de Tuna usado

0

1000

2000

3000

4000

1 5 10 14

Turb

ied

ad N

TU


Pruebas de turbiedad floculante de tuna Muestra con Floculante Repeticion 1 Muestra sin Floculante Repeticion 1 Muestra con Floculante Repeticion 2 Muestra sin Floculante Repeticion 2 Muestra con Floculante Repeticion 3 Muestra sin Floculante Repeticion 3

0

100

200

300

1 5 10 14

ml d

e a

gua


Pruebas de laboratorio de cantidad de agua sobrenadantecon tuna

Muestra sin Floculante




0

1

2

3

4

5

1 5 10 14

pH

de

l agu

a


Pruebas de de pH en el agua con tuna







~ 60 ~


extractos vegetales

Se determinó empleando dos metodologías, la primera basada en análisis y dispersiones

estadísticas y la segunda calculando máximos y mínimos en ecuaciones derivables empleando

los datos experimentales obtenidos de turbiedad y cantidad de agua sobrenadante para los

extractos de los floculantes Yuca, Cubio y Tuna, pero el pH no fue considerado dentro de este

análisis ya que los datos mostrado en la Figura 13, Figura 16 y Figura 19 no muestran valores en

las repeticiones muy distintos.

3.1.5.1. Análisis de validación de varianza estadística para multi-parámetros por

medio del software infostat y ANOVA

Este tipo de análisis tiene en cuenta la significancia entre la variabilidad de los datos obtenidos

experimentalmente para la turbiedad y la cantidad de agua sobrenadante para conocer las

concentraciones más adecuadas para la aplicación de cada uno de los floculantes aplicados a las

aguas residuales del proceso de desmucilaginación.

Se analizaron los datos obtenidos en la Tabla 9,¡Error! No se encuentra el origen de la

referencia. Tabla 10 y Tabla 11 que muestra los floculantes vegetales escogidos y la

concentración utilizada con sus respectivos valores de turbiedad y la respectiva cantidad de agua

sobrenadante, estas fueron recopiladas en la Tabla 12 en la cual muestra la remoción porcentual

de turbiedad que resulta del promedio de las turbiedades para cada cantidad de extracto vegetal

sobre el valor de turbiedad antes de haber realizado un tratamiento con extractos vegetales y la

cantidad de agua tratada con los datos, después se procedió a realizar un análisis de varianza

(ANOVA) que compara varios grupos de una muestra cuantitativa y así recomendar si existen

diferencias numéricamente diferentes una de otra, usualmente se comparan los datos con el fin

de encontrar en cuanto difieren en la presencia de los factores, se considera que existen

diferencias significativas con un valor de error menor al 5%, de ser así se entra a analizar con

profundidad el significado de esta clase de diferencias significativas y en este caso poder

recomendar la cantidad de extracto vegetal para el tratamiento de las aguas.

Tabla 12. Datos de validación del porcentaje de remoción en la turbiedad en NTU y la cantidad de agua en ml

para el análisis estadístico.

Compuesto

Cantidad

en

gramos

Reducción

porcentual de

turbiedad

Cantidad de

Agua

sobrenadante

(ml)

yuca (Manihot esculenta crantz) 1 76,03% 21








yuca (Manihot esculenta crantz) 1 53,86% 28,2




Cubio (Tropaeolum tuberosum) 1 79,59% 40


~ 61 ~

Compuesto

Cantidad

en

gramos

Reducción

porcentual de

turbiedad

Cantidad de

Agua

sobrenadante

(ml)











Tuna (Opuntia ficus-indica) 1 -135,40% 26




Tuna (Opuntia ficus-indica) 1 0,00% 0

Tuna (Opuntia ficus-indica) 5 55,92% 3,4







Fuente Autor (2015)

La Figura 23 es la ANOVA diligenciada por el software InfoStat para la correlación entre la

cantidad de extracto vegetal y la remoción porcentual de turbiedad usando extracto de yuca, la

Figura 24 muestra los promedios en la remoción de la turbiedad para cada una de las cantidades

utilizadas en el tratamiento de las aguas residuales usando extracto de yuca ordenados de menor

a mayor, Figura 25 es la ANOVA diligenciada por el software InfoStat para la correlación

entre la cantidad de extracto vegetal y la cantidad de agua sin solidos sedimentables usando

extracto de yuca, Figura 26 muestra los promedios en la cantidad de agua sin solidos

sedimentables para cada una de las cantidades utilizadas en el tratamiento de las aguas

residuales usando extracto de yuca ordenados de menor a mayor, Figura 27 es la ANOVA

diligenciada por el software InfoStat para la correlación entre la cantidad de extracto vegetal y

la remoción porcentual de turbiedad usando extracto de Cubio, Figura 28 muestra los promedios

en la remoción porcentual de la turbiedad para cada una de las cantidades utilizadas en el

tratamiento de las aguas residuales usando extracto de Cubio ordenados de menor a mayor,

Figura 29 es la ANOVA diligenciada por el software InfoStat para la correlación entre la

cantidad de extracto vegetal y la cantidad de agua sin solidos sedimentables usando extracto de

Cubio Figura 30 muestra los promedios en la en la cantidad de agua sin solidos sedimentables

para cada una de las cantidades utilizadas en el tratamiento de las aguas residuales usando

extracto de Cubio ordenados de menor a mayor Figura 1Figura 31 es la ANOVA diligenciada

por el software InfoStat para la correlación entre la cantidad de extracto vegetal y la remoción

porcentual de turbiedad usando extracto de Tuna, Figura 32Figura 32 muestra los promedios en

la remoción de la turbiedad para cada una de las cantidades utilizadas en el tratamiento de las

aguas residuales usando extracto de Tuna ordenados de menor a mayor, Figura 33 es la

ANOVA diligenciada por el software InfoStat para la correlación entre la cantidad de extracto

vegetal y la Cantidad de agua sin solidos sedimentables usando extracto de Tuna, Figura 34

~ 62 ~

muestra los promedios en la cantidad de agua sin solidos sedimentables para cada una de las

cantidades utilizadas en el tratamiento de las aguas residuales usando extracto de Tuna

ordenados de menor a mayor

Mediante la metodología de arreglos factoriales se procedió a identificar la correlación entre las

variables o factores en la remoción de turbiedad y la cantidad de extractivo vegetal utilizado así

como la cantidad de agua sin solidos con respecto a la concentración de extracto vegetal

utilizado. Por medio del software Infostat 2014i que facilito lo cálculos para su posterior

análisis. A continuación se muestran los pasos cómo fueron introducidos los datos de

laboratorio dentro del software infostat, para los tres floculantes estudiados

3.1.5.1.1. Yuca

1) Separación y organización de los datos. Los resultados fueron organizados como se

muestra en la Tabla 13 (los datos que no se repiten en las diferentes pruebas fueron

sacados del análisis de varianza por no ser reproducibles y afectar la precisión) se

procede a digitarlos como se muestra en la Figura 20

Tabla 13. Datos de validación del análisis de varianza con extracto vegetal de yuca (Manihot esculenta crantz)

para la remoción de turbiedad.

Tratamiento Cantidad

de extracto

en 200 ml

de agua

Repetición Reducción

porcentual

de

Turbiedad

yuca (Manihot esculenta crantz) 1 1 76,03











yuca (Manihot esculenta crantz) 7 3 35,89 Fuente Autor (2015)

Figura 20. Paso 1 Digitación de datos en el software infostat.

Fuente Autor (2015)

2) Al finalizar la digitación de los datos se empieza a ajustar las opciones para iniciar con

él con el análisis de varianza mostrado en la se muestra la ventana de “análisis de

varianza” en el cual se tiene que seleccionar como variable dependiente la casilla de y

“Reducción porcentual de la turbiedad” o “ cantidad de agua sobrenadante” y como

variable de clasificación la “cantidad de extracto en 200 ml”

~ 63 ~

Figura 21. Pasó 2 Ajustes para realizar el análisis de varianza en el software InfoStat.

3) Al aceptar la ventana de “análisis de varianza” se selecciona el método de LSD Fisher,

criterio más empleado en la temática ambiental por considerar menor variabilidad de los

datos Figura 22

Figura 22. Pasó 3, selección del método LSD Fisher en el software InfoStat.

4) Al seguir estos pasos y aceptar las opciones, se muestra una nueva pantalla con el

análisis de varianza correspondiente y así identificar cual es la cantidad de extracto

vegetal que en promedio tiene mayor remoción porcentual y cantidad de agua sin

solidos sedimentables, estos resultados se muestran en la Figura 23 y Figura 24 a

continuación.

Figura 23. Análisis de varianza para los resultados de reducción porcentual de turbiedad con extracto de yuca

(Manihot esculenta crantz).

En la Figura 23 se muestra los datos de un ANOVA en la cual cuenta el coeficiente de variación

CV, el porcentaje de correlación R2

y el p-valor para cada una de las interacciones que en este

caso es la cantidad de extracto vegetal de Yuca utilizado con respecto a la remoción de la

turbiedad y con estos valores se procede a hacer una análisis más profundo

~ 64 ~

Figura 24 Valores de reducción porcentual de turbiedad usando extracto de yuca (Manihot esculenta crantz)

mostrados por el Software InfoStat

En la Figura 24 muestra las cantidades de extracto vegetal de yuca usado y su respectivo

promedio en la remoción porcentual de turbiedad organizado de menor a mayor para identificar

los mejores valores.

A continuación se muestra el análisis con respecto a la cantidad de agua sobrenadante usando

yuca como floculante vegetal siguiendo los anteriores pasos para el análisis de varianza con el

software infostat.

Tabla 14 Datos de validación del análisis de varianza con extracto vegetal de yuca (Manihot esculenta crantz)

para la cantidad de agua tratada.

Tratamiento

Cantidad de

extracto en 200

ml de agua

Repetición

Cantidad de

agua tratada

en ml

yuca (Manihot esculenta crantz) 1 1 21












Fuente Autor (2015)

Figura 25 Análisis de varianza para los resultados de cantidad de agua tratada con extracto de yuca (Manihot

esculenta crantz).




caso es la cantidad de extracto vegetal de Yuca utilizado con respecto a la cantidad de agua

sobrenadante y con estos valores se procede a hacer una análisis más profundo

~ 65 ~

Figura 26. Valores de cantidad de agua sobrenadante usando extracto de yuca (Manihot esculenta crantz)

mostrados por el Software InfoStat.

En la Figura 26 muestra las cantidades de extracto vegetal de yuca usado y su respectivo

cantidad de agua sobrenadante organizado de menor a mayor para identificar los mejores

valores

El software infostat fue usado de igual manera respecto a la remoción porcentual de la turbiedad

y cantidad de agua sobrenadante para los floculantes cubio y tuna.

3.1.5.1.2. Cubio

A continuación se muestra el análisis con respecto a la remoción porcentual de la turbiedad

usando Cubio como floculante vegetal siguiendo los anteriores pasos para el análisis de varianza

con el software infostat.


para la remoción de turbiedad.

Tratamiento

Cantidad de

extracto en

200 ml de

agua Repetición

Reducción

porcentual

de

Turbiedad

Cubio (Tropaeolum tuberosum) 1 1 79,59











Cubio (Tropaeolum tuberosum) 7 3 55,88 Fuente Autor (2015)

Figura 27. Análisis de varianza para los resultados de reducción porcentual de turbiedad con extracto de cubio

(Tropaeolum tuberosum).




~ 66 ~

caso es la cantidad de extracto vegetal de Cubio utilizado con respecto a la remoción de la


Figura 28. Valores de reducción porcentual de turbiedad usando extracto de cubio (Tropaeolum tuberosum)


En la Figura 28 muestra las cantidades de extracto vegetal de Cubio usado y su respectivo


los mejores valores

A continuación se muestra el análisis con respecto a la Cantidad de agua sobrenadante usando

Cubio como floculante vegetal siguiendo los anteriores pasos para el análisis de varianza con el

software infostat.


para la cantidad de agua tratada.

Tratamiento

Cantidad de

extracto en

200 ml de

agua

Repetición

Cantidad de

agua

Sobrenadante

en ml

Cubio (Tropaeolum tuberosum) 1 1 40












Fuente Autor (2015)

Figura 29 Análisis de varianza para los resultados de cantidad de agua tratada con extracto de cubio (Tropaeolum

tuberosum).




~ 67 ~

caso es la cantidad de extracto vegetal de Cubio utilizado con respecto a la cantidad de agua

sobrenadante y con estos valores se procede a hacer una análisis más profundo

Figura 30. Valores de Cantidad de agua sobrenadante usando extracto de cubio (Tropaeolum tuberosum))


En la Figura 30 muestra las cantidades de extracto vegetal de Cubio usado y su respectivo

promedio en la cantidad de agua sobrenadante organizado de menor a mayor para identificar los

mejores valores.

3.1.5.1.3. Tuna

A continuación se muestra el análisis con respecto a la remoción porcentual de la turbiedad

usando Tuna como floculante vegetal siguiendo los anteriores pasos para el análisis de varianza

con el software infostat.

Tabla 17. Datos de validación del análisis de varianza con extracto vegetal de Tuna (Opuntia ficus-indica) para la

remoción de turbiedad.

Tratamiento Cantidad de extracto

en 200 ml de agua

Repetición Reducción porcentual de

Turbiedad

Tuna (Opuntia ficus-indica) 1 1 -135,40




Tuna (Opuntia ficus-indica) 1 2 0,00








Fuente Autor (2015)

Figura 31. Análisis de varianza para los resultados de reducción porcentual de turbiedad con extracto de Tuna

(Opuntia ficus-indica).




caso es la cantidad de extracto vegetal de Tuna utilizado con respecto a la remoción de la


~ 68 ~

Figura 32. Valores de reducción porcentual de turbiedad usando extracto de Tuna (Opuntia ficus-indica)


En la Figura 32 muestra las cantidades de extracto vegetal de Tuna usado y su respectivo


los mejores valores.

A continuación se muestra el análisis con respecto a la Cantidad de agua sobrenadante usando

Tuna como floculante vegetal siguiendo los anteriores pasos para el análisis de varianza con el

software infostat.

Tabla 18. Datos de validación del análisis de varianza con extracto vegetal de Tuna (Opuntia ficus-indica) para la

cantidad de agua tratada.

Tratamiento

Cantidad de

extracto en 200

ml de agua

Repetición Cantidad de agua

Sobrenadante en ml

Tuna (Opuntia ficus-indica) 1 1 26












Fuente Autor (2015)

Figura 33. Análisis de varianza para los resultados de cantidad de agua tratada con extracto de Tuna (Opuntia

ficus-indica).




caso es la cantidad de extracto vegetal de Tuna utilizado con respecto a la cantidad de agua

sobrenadante y con estos valores se procede a hacer una análisis más profundo.

~ 69 ~

Figura 34. Valores de Cantidad de agua sobrenadante usando extracto de Tuna (Opuntia ficus-indica) mostrados

por el Software InfoStat

En la Figura 34 muestra las cantidades de extracto vegetal de Tuna usado y su respectivo

promedio en la en la cantidad de agua sobrenadante organizado de menor a mayor para

identificar los mejores valores.

En la siguiente tabla se observa la recopilación de los datos de cantidad de floculante que se va a

tener en cuenta para la elección de las cantidades que muestren en promedio los mejores niveles

en la calidad del agua de acuerdo al análisis de varianza estadística realizada.

Tabla 19 Datos recopilados por el análisis de varianza complementario

Cantidad (gr)

Remoción

porcentual de

Turbiedad

(NTU)

Cantidad

(gr)

cantidad de

Agua

Sobrenadante

en (ml) Ponderación

Floculante de yuca 1 0.643 7 54.00 3.1

Floculante de Cubio 1 0.720 7 87.67 3.1

Floculante de Tuna 5 -0.0056 14 29.67 8.15

Fuente Autor (2015)

De manera complementaria se comprobó que los coeficientes de variación (CV) de cada uno de

los análisis estadísticos fueron demasiados altos lo que llevo a pensar que este análisis no sería

suficiente para dar una recomendación acertada sobre la cantidad de extracto vegetal a utilizar

en el tratamiento de aguas residuales, estos datos fueron:

Extracto Factor Coeficiente de variación CV

Yuca Remoción porcentual de turbiedad 22.42

Cantidad de agua sobrenadante 22.65

Cubio Remoción porcentual de turbiedad 38.54


Tuna Remoción porcentual de turbiedad 407.78


Se considera que los análisis de varianza deben tener un coeficiente de varianza menor a 15, por

ello se recomendó utilizar un análisis distinto para identificar si se puede complementar este

análisis que muestre un resultado más viable.

3.1.5.2.Identificación de concentraciones optimas aplicando máximos y mínimos

de ecuaciones derivables

A partir de los resultados de laboratorio obtenidos se procedió a encontrar la relación que existe

en la disminución de la turbiedad con respecto a la cantidad de floculante utilizado y la cantidad

de agua sobrenadante con respecto a la cantidad de floculante utilizado, por medio de líneas de

tendencia de cada una de las relaciones mencionadas considerando los parámetros descritos en

~ 70 ~

la metodología. Se determinó el máximo rendimiento en la remoción de la turbiedad y la

cantidad de agua tratada mediante la teoría de máximos y mínimos de ecuaciones derivables, se

procedió a encontrar estos valores por cada relación y de esta manera identificar el valor

matemáticamente óptimo de la cantidad de floculante a utilizar para el :tratamiento de las aguas

residuales.

3.1.5.2.1. Yuca

De acuerdo a la Tabla 9, se identificó la relación de cantidad de floculante de yuca (Manihot

esculenta crantz) y el porcentaje de remoción de turbiedad se muestra a continuación.

Figura 35. Gráfica de regresión más acorde a la serie de datos de cantidad de floculante de yuca (Manihot

esculenta crantz) y dato porcentaje disminución de turbidez.

La Figura 35 muestra la gráfica de la Ecuación

y por medio de la metodología de máximos y mínimos

en la ecuación planteada para encontrar el punto máximo, se encontraron las coordenadas

6.166695477 gramos de floculante yuca con 72.55505014 % de remoción que hacen referencia

al punto que muestra la máxima remoción de turbiedad.

De acuerdo con la Tabla 9 se obtuvo el siguiente resultado para la relación de cantidad de

floculante de yuca (Manihot esculenta crantz) y los datos de cantidad de agua sobrenadante.

Figura 36. Gráfica de regresiónmás acorde a la serie de datos de cantidad de floculante de yuca (Manihot

esculenta crantz) y dato de cantidad de agua sobrenadante


y pro medio

de la metodología de máximos y mínimos de la ecuación planteada para encontrar el punto

máximo, se mostraron las coordenadas 6.314300671 gramos de floculante de yuca con

Cantidad de extracto vegetal en gramos

Remoción

porcentual

de turbiedad


Cantidad de

agua

sobrenadante

~ 71 ~

55.67472006 ml de agua sobrenadante que hacen referencia al punto que muestra la máxima

cantidad de agua sobrenadante.

3.1.5.2.2. Cubio

De acuerdo a la Tabla 10 se identificó la relación de cantidad de floculante de Cubio

(Tropaeolum tuberosum) y dato de turbiedad, cuyos resultados son mostrado a continuación.

Figura 37. Gráfica de regresión más acorde a la serie de datos de cantidad de floculante de Cubio (Tropaeolum

tuberosum) y dato porcentaje disminución de turbidez.


y por medio de la metodología de máximos y mínimos

de la ecuación planteada para encontrar el punto máximo, se encontraron las coordenadas

6.816534072 gramos de floculante de cubio con 62.40366257% de remoción que hacen

referencia al punto que muestra la máxima remoción de turbiedad.

De acuerdo a la Tabla 16Tabla 10 se identificó la relación de cantidad de floculante de Cubio

(Tropaeolum tuberosum) y dato de cantidad de agua sobrenadante, cuyos resultados son

mostrado a continuación.

Figura 38 Gráfica de regresión más acorde a la serie de datos de cantidad de floculante de en cubio

(Tropaeolum tuberosum) y dato de cantidad de agua sobrenadante

La Figura 38 muestra la Gráfica de la Ecuación

y por medio de la

metodología de máximos y mínimos de la ecuación planteada para encontrar el punto máximo,

se encontraron las coordenadas 7.542278358 gramos de floculante de Cubio con 109.6477293

ml de agua sobrenadante que hacen referencia al punto que muestra la máxima cantidad de agua

sobrenadante.


Remoción

porcentual

de turbiedad


Cantidad de

agua

sobrenadante

~ 72 ~

3.1.5.2.3. Tuna

De acuerdo a la Tabla 11 se identificó la relación de cantidad de floculante de Tuna (Opuntia

ficus-indica) y dato de turbiedad cuyos resultados se muestran continuación.

Figura 39. Gráfica de regresión más acorde a la serie de datos de cantidad de floculante de Tuna (Opuntia ficus-

indica) y dato porcentaje disminución de turbidez.


y por medio de la metodología de

máximos y mínimos de la ecuación planteada para encontrar el punto máximo, se encontraron

coordenadas 2.670497748 gramos de floculante de Tuna con 84.30263092% remoción de

turbiedad que hacen referencia al punto que muestra la máxima remoción de turbiedad.

De acuerdo con la Tabla 11 se obtuvo el siguiente resultado para la relación de cantidad de

floculante de Tuna (Opuntia ficus-indica) y dato de cantidad de agua sobrenadante.

Figura 40. Gráfica de regresión más acorde a la serie de datos de cantidad de floculante de Tuna (Opuntia ficus-

indica) y dato de cantidad de agua sobrenadante


y por medio la

metodología de máximos y mínimos de la ecuación planteada para encontrar el punto máximo

en la gráfica, se encontraron las coordenadas 8.767844265 gramos de floculante de Tuna con

28.84051721 ml de agua sobrenadante que hacen referencia al punto que muestra la máxima

cantidad sobrenadante.

La Tabla 20 es la recopilación de los mejores resultados obtenidos para los tres floculantes

establecidos por el análisis de máximos y mínimos


Remoción

porcentual

de turbiedad


Cantidad de

agua

sobrenadante

~ 73 ~

Tabla 20. Resultados recopilados de resultados en la metodología de máximos y mínimos de las ecuaciones (datos

óptimos matemáticamente hablando)

Cantidad de

floculante

(gr)

Porcentaje de

remoción de

Turbiedad

Cantidad de

floculante

(gr)

Cantidad de

Agua

sobrenadante

en (ml)

Ponderación en

la cantidad de

floculante

Floculante de yuca

(Manihot esculenta crantz) 6,17 0,726 6,31 55,67 6,218357295

Floculante de Cubio

(Tropaeolum tuberosum) 6,82 0,624 7,54 109,64 7,0701

Floculante de Tuna

(Opuntia ficus-indica) 2,67 0,843 8,767 29 4,80395

Fuente Autor (2015)

De acuerdo a las condiciones establecidas respecto a la cantidad de floculante empleado en la

remoción de la turbiedad, la cantidad de agua sobrenadante y que los valores calculados por los

métodos estadísticos aplicados fuesen números enteros positivos, se encontró que las

cantidades más convenientes para el agua residual del proceso de desmucilaginacion de extracto

vegetal a aplicar en el agua residual serán las planteadas en la Tabla 21

Tabla 21 Cantidad de floculantes a aplicar en el agua residual

gr de floculante / 200 ml de agua

Floculante de yuca (Manihot esculenta crantz) 5

Floculante de Cubio (Tropaeolum tuberosum) 7

Floculante de Tuna (Opuntia ficus-indica) 5 Fuente Autor (2015)

3.1.6. Medición de la variación de los parámetros complementarios para

establecer la calidad de agua a las concentraciones optimas de aplicación de

los floculantes

Teniendo las cantidades optimas de extracto vegetal descritas anterior mente que se utilizaron

para realizar las pruebas de laboratorio de los parámetros y así complementar la decisión de cuál

de todos los extractos vegetales presenta el mejor rendimiento para tratar las aguas residuales

del proceso de desmucilaginacion del café, procedemos a determinar, la acidez, Dureza total,

Cloruros, Oxígeno disuelto, DBO5, DQO y conductividad eléctrica utilizando la metodología

del Standard Methods (American public health association, America wather association, Wather

enviroment federation, 1998). Los resultados obtenidos se compararon entre si para los tres

floculantes con la muestra original para evidenciar el mejor floculante a aplicar en el tratamiento

de las aguas residuales del proceso de desmucilaginacion de café, estos resultados son

mostrados en la Tabla 22, donde los datos reportados son obtenidos como promedio de realizar

el análisis por duplicado, la Tabla 23 muestra los porcentajes de variabilidad en cada unos de los

parámetros mencionados.

Tabla 22 parámetros de calidad de muestra de agua sin tratamiento con floculantes vegetales

Muestra original

sin floculante Yuca Cubio Tuna

Acidez mg

CaCO3/L 9400 3700 6100 3150

Dureza total mg

CaCO3/L 4100 6250 2033.33 2666.67

Dureza calcica mg 1800 2066.67 1983.33 1983.33

~ 74 ~

Muestra original

sin floculante Yuca Cubio Tuna

CaCO3/L

Cloruros mg de ion

cloruro/L 1772.5 4667.58 1358.9 1181.67

Oxígeno disuelto mg

/L O2 1.2 1.1667 1.167 1.067

DQO mg /L O2 55200 27000 43500 31000

DBO mg/L O2 31200 16400 26100 18700

Conductividad

µS/cm 342 450.33 548.33 777

Fuente Autor (2015)

Tabla 23. Compilatorio de datos comparativos de aumento o disminución de los parámetros de calidad después del

tratamiento con extracto vegetal

Floculante

Parámetros complementarios de calidad de agua

DQO DBO5 conductivid

ad Acidez Dureza Cloruros

Oxígeno

disuelto

Yuca (Manihot

esculenta crantz) 51,09% 47,44% 31,58% 60,64% 30,07% 163,23% 2,50%

Cubio

(Tropaeolum

tuberosum) 21,20% 16,35% 60,33% 35,11% 50,41% 23,33% 2,78%

Tuna (Opuntia

ficus-indica) 43,84% 40,06% 127,19% 66,49% 34,96% 33,33% 11,11%

Disminución porcentual Aumento porcentual

Fuente Autor (2015)

El agua tratada con extracto de yuca (Manihot esculenta crantz) mostro una mejora en la calidad

del agua tratada, ya que en comparación con los otros tratamientos las disminuciones

porcentuales fueron más significativas, por esta razón se recomienda el uso de la yuca (Manihot

esculenta crantz) como floculante en el tratamiento del agua residual del proceso de

desmucilaginacion del café utilizando una concentración de 5 gramos (Tabla 21.), por cada 200

ml de agua procesada.

3.1.7. Planteamiento del diseño del sistema de tratamiento de las aguas residuales

del proceso de desmucilaginacion.

Calculando la concentración optima del floculante a emplear como información básica se

dispone a formular el diseño del sistema de tratamiento de las aguas residuales del proceso de

desmucilaginacion de café de acuerdo a los requerimientos puntuales que se tiene en el proceso;

es necesario conocer cuál sería la cantidad de agua total que se necesitaría tratar y los materiales

de construcción como el dimensionamiento de los tanques y las aspas.

3.1.7.1.Cantidad de agua a utilizar.

Para establecer el volumen de agua residual producida en el proceso se midió la velocidad del

agua y el tiempo que tomaba el lavado por cada uno de los pases en la finca “La Pedregosa” con

el fin de identificar una correlación entre la cantidad de café lavado y la cantidad de agua

máxima usada para el lavado, esta información fue complementada con datos históricos (Ver

anexo 1) de recolección de café que mostraron el día de producción máxima en el año

permitiendo proyectar el volumen que debe tener el sistema de tratamiento para tratar el agua

contaminada, los datos se generaron a partir de realizar 8 mediciones realizadas en campo que

fueron suficientes para mostrar una tendencia entre los datos obtenidos.

~ 75 ~

La Tabla 24 se muestra los datos necesarios para identificar la cantidad de agua utilizada en el lavado, y en la tabla 25 contiene los tiempos de lavado y

finalmente el agua total usada en ese tiempo.

Tabla 24. Datos de peso del café procesado y caudal para el lavado.

Fecha Parámetro

Dic-2013 Ene-2014 Feb-2014 Mar-2014 Mar-2014 Abr-2014 Abr-2014 Feb-2015

Caudal (L/min) 19 16 18.3 8.8 20.3 15 15 20,5

Café Recolectado total (Kg) 72 122 38 99 183 65.5 34 258

Cascara de café (Kg) 28 46 14 38 69 25 12 97

Total grano café lavado (Kg) 44 76 24 61 114 41 22 161 Fuente: Autor (2015)

Tabla 25. Datos de tiempo de lavado y cantidad de agua utilizada.

Dic-2013 Ene-2014 Feb-2014 Mar- 2014 Mar-2014 Abr-2014 Abr-2014 Feb-2015

tiempo

(min)

Agua

utilizad

a (L)

tiemp

o

(min)

Agua

utilizada

(L)

tiempo

(min)

Agua

utilizada

(L)

tiempo

(min)

Agua

utilizada

(L)

tiempo

(min)

Agua

utilizad

a (L)

tiempo

(min)

Agua

utilizada

(L)

tiempo

(min)

Agua

utilizada

(L)

tiempo (min)

Agua

utilizada

(L)

2,0642 39,2198 3,15 50,4 1,1553 21,14199 3,4655 30,4964 3,14 63,742 15.288 22.932 12.360 18.54 3,5855 73,50275

2,0169 38,3211 1,54 24,64 1,1031 20,18673 3,1957 28,12216 2,52 51,156 14.628 21.942 11.261 168.915 4,1492 85,0586

1,3115 24,9185 1,48 23,68 1,2166 22,26378 5,4174 47,67312 3,33 67,599 2.268 34.02 10.997 164.955 3,573 73,2465

1,1576 21,9944 2,09 33,44 1,2366 22,62978 4,2748 37,61824 3,25 65,975 21.795 326.925 0.4224 6.336 9,2219 87,60805

1,543 29,317 2,02 32,32 1,1853 21,69099 4,0533 35,66904 3,48 70,644 0.591 8.865 10.397 155.955 5,5167 113,09235

1,3656 25,9464 2,1 33,6 0,5359 9,80697 3,256 28,6528 3,26 66,178 0.0436 0.654 0.3987 59.805 3,535 72,4675

1,07 20,33 2,12 33,92 Total 117,72024 3,3172 29,19136 2,11 42,833 Total 1.211.055 Total 79.839 3,4024 69,7492

1,2087 22,9653 2,15 34,4 Agua

necesari4.905 Total 237,42312 1,52 30,856

Agua

necesaria en 2.953

Agua

necesaria en 3.62 2,4037 49,27585

~ 76 ~

Dic-2013 Ene-2014 Feb-2014 Mar- 2014 Mar-2014 Abr-2014 Abr-2014 Feb-2015

tiempo

(min)

Agua

utilizad

a (L)

tiemp

o

(min)

Agua

utilizada

(L)

tiempo

(min)

Agua

utilizada

(L)

tiempo

(min)

Agua

utilizada

(L)

tiempo

(min)

Agua

utilizad

a (L)

tiempo

(min)

Agua

utilizada

(L)

tiempo

(min)

Agua

utilizada

(L)

tiempo (min)

Agua

utilizada

(L)

a en

Litros/

kilogra

mos

Litros/

kilogramos

Litros/

kilogramos

Total 223,012

5 2,52 40,32

Agua

necesar

ia en

Litros/

kilogra

mos

3.892 1,05 21,315

1,398 28,659

Agua

necesaria

en

Litros/kilo

gramos

5.06

Litros/

kilogra

mos

Total 306,72

Total 480,298

0,4032 8,2656

Agua

neces

aria

en

Litros

/

kilogr

amos

4.03

Agua

necesaria

en Litros/

kilogram

os

4.21

Total 660,9254

~ 77 ~

La Tabla 26 muestra el resumen de los datos que fueron necesarios para obtener la cantidad

agua utilizada para el lavado de café de acuerdo al tiempo y al caudal. Cada una de estas

variables se relaciona directamente con la cantidad de café lavado.

Tabla 26 Datos resumen de la cantidad de agua usada de acuerdoal peso del café en el proceso de

desmucilaginacion. peso de café lavado (kg) Agua necesaria (litros)

44 223,0125

76 306,72

24 117,72024

61 237,42312

114 480,298

41 121,1055

22 79,839

161 660,9254

Fuente Autor (2015)

Por medio de las Figura 41, Figura 42 y Figura 43 identifica la correlación más adecuada entre

la cantidad de agua utilizada y el peso de café lavado para predecir la cantidad de agua que se

utilizaría de acuerdo a la cantidad de café lavado.

Figura 41. Gráfica de correlación lineal .

Fuente Autor (2015)

Figura 42. Gráfica de correlación Exponencial.

Fuente Autor (2015)

y = 4.1365x - 2.3843 R² = 0.9829

0

100

200

300

400

500

600

700

0 50 100 150 200

agu

a p

ara

trat

amie

nto

l

peso de cafe Kg

Valores

Lineal (Valores)

y = 84.71e0.0142x R² = 0.8804

0

200

400

600

800

1000

0 50 100 150 200

agu

a p

ara

trat

amie

nto

l

Peso de cafe kg

Valores

Exponencial (Valores)

~ 78 ~

Figura 43.Gráfica de correlación polinómica.

Teniendo en cuenta las gráficas de correlación y comparando los valores de coeficiente de

regresión, se observa que el valor más cercano a 1 es el correspondiente a la regresión lineal

con un coeficiente de 0,98, esto nos ayudara a pronosticar la cantidad de agua que se utilizara en

el proceso de desmucilaginacion del café y por ende la cantidad de agua que es contaminada:

(1)

Utilizando la ecuación1 calculamos la máxima cantidad de agua contaminada teniendo en

cuenta la cantidad de café cosechada por medio del historial de producción, (mostrado en el

Anexo 1), dando así una producción pico diaria de 255 kilogramos de café (producido el día 12

de septiembre del 2013), de los cuales fueron lavados 158,5 kilogramos café. Remplazando el

valor de peso en la ecuación 1se obtiene lo siguiente:

653,25 litros seria la cantidad de agua que se utilizaría en épocas de máxima producción y con

ayuda de este valor se puede diseñar un sistema de tratamiento que procese este volumen.

Como no existen tanques de 650 se recomendó usar 3 tanques de 220 litros y 6 tanques de 110

litros en donde estaría el agua tratada con extractos vegetales y los lodos producidos

3.1.7.1.1. Cálculos de diseño.

Al tener la cantidad de agua que se va a tratar, se puede conocer el volumen de los tanques de

almacenamiento pero es necesario identificar como la cantidad de agua afecta el diseño de las

tuberías.

En primera instancia se planteó usar una tubería de 1 pulgada que es lo que se usa

comercialmente para este tipo de sistemas de tratamiento para las aguas residuales del proceso

de desmucilaginacion de café, además se conoce que la velocidad máxima permisible para la

conducción de agua en estructuras es de 1.5 a 2.5 m/s (Grupo Polmyplas, 2008) pero para el

sistema diseñado se recomendara mantener la misma velocidad tanto en la conducción como en

la rotación de las aspas, teniendo en cuenta que en la experimentación se utilizó 100

revoluciones por minuto y se calculó de la siguiente manera:

y = 0,0005x2 + 4,0507x + 0,2481 R² = 0,9828

0

100

200

300

400

500

600

700

0 50 100 150 200

Agu

a p

ara

trat

amie

nto

s L

Peso de cafe kg

Valores

Polinómica (Valores)

~ 79 ~

Este número está entre de lo recomendado para la velocidad de flujo en los agitadores.

Utilizando la fórmula de Darcy-Weisbach para canales a presión e involucrando la longitud de

la tubería que conecta a los tanques de agua como se muestra en la Figura 44.

Figura 44 Esquema en el diseño de canales a presión

Fuente (Perez & Perez, 2007)

Se toma a consideración que la presión en el sistema de tuberías es dada por la fuerza que ejerce

el agua para transportarse de una ubicación elevada a una con menor altitud, la formula general

se describe así

Siendo:

= pérdida de carga debida a la fricción. (m) = H diferencia de alturas entre cada una de las

superficies de los 2 tanques

= factor de fricción de Darcy. (adimensional)

L= longitud de la tubería. (m)

D= diámetro de la tubería. (m)

V= velocidad media del fluido. (m/s)

g= aceleración de la gravedad ≈ 9,80665 m/s²

Se desconoce la fricción del sistema por esto se utilizó la ecuación de Blasius para tuberías lisas

en flujo turbulento mediante la siguiente expresión (Crane, 2002)

Donde Re es el número de Reynolds para flujo turbulento, se comprobó para nuestro proyecto

con las condiciones deseadas este número se calcula de la siguiente manera

~ 80 ~

Este valor indica que el flujo es turbulento y por eso hallaremos la fricción de la manera

anteriormente descrita

Para la expresión de Darcy-Weisbach se consideraron dos opciones de acuerdo a las 2

incógnitas existentes, la primera es H (diferencia de alturas de la superficie del agua) y la

segunda es L (longitud de tubería), para aplicar la ecuación requerimos dimensionar un valor de

H que se adapte a las condiciones mencionadas teniendo constante una longitud de tubería o

manteniendo constante un H para hallar una longitud de tubería que minimice los costos, de

acuerdo a esto la ecuación de Darcy-Weisbach queda de la siguiente manera:

Se decidió Mantener constante H para ello la altura del agua en el tanque donde se realizara el

tratamiento a las aguas residuales va a estar a 85 centímetros de profundidad de 90 que es la

altura total del tanque y el agua tratada pasara a otro tanque de donde se considera que tendrá

una altura de 40 centímetros de 80 centímetros de altura que tiene este tanque como se muestra

en el anexo 4A, este diseño nos muestra que el H tendrá un valor esperado de 1.18 metros el

cual permite usar la ecuación de Darcy-Weisbach ¡Error! No se encuentra el origen de la

referencia. para encontrar la longitud de la tubería que conectara los tanques que en caso es de

0,065 metros

3.1.7.2.Gradiente de velocidad

Inicialmente se determina el estado del flujo mediante el número de Reynolds por medio de la

siguiente formula

Este valor demuestra que el flujo está en un régimen turbulento, y por esta razón es necesario

usar la siguiente fórmula para hallar la potencia de las aspas las cuales afectan al gradiente de

velocidad

-

En donde

KT: constante de agitación identificados en la Figura 27, se eligió un KT de 1.15 para agitadores

de 2 aspas con una base 8 veces más grande que la altura de las aspas considerando que este tipo

de aspas es el más económico para elaborar y que el gradiente de velocidad está acorde a lo

descrito en el RAS2000 para el diseño de agitadores

Tabla 27 Constantes de gradiente de velocidad de acuerdo al tipo de aspa

Tipo de agitador KL KT

Hélice, paso cuadrado, 3 palas 41 0,32

~ 81 ~

Tipo de agitador KL KT

Hélice, paso 2, 3 palas 43,5 1

Turbina de disco con 4 palas planas 60 5,31

Turbina de disco con 6 palas planas 65 5,75

Turbina con 6 palas curvas 70 4,8

Turbina de ventilador, 6 palas 45 º 70 1,65

Turbina cerrada de 6 palas curvas 97,5 1,08

Turbina cerrada por anillo difusor sin tabiques deflectores 172,5 1,12

Palas planas, 2 hojas, Di/Wi = 4 43 2,25

Palas planas, 2 hojas, Di/Wi = 6 36,5 1,7



Palas planas, 6 hojas, Di/Wi = 6 71 3,82 Fuente (Miliarium Aureum, S.L., 2001)

n: velocidad de rotación en revoluciones por segundo (rps) (s-1

)

D: diámetro del rodete (m) y ρ: densidad del agua (kg/m3).

Con esta potencia podemos encontrar cuanto es el gradiente de velocidad mediante la siguiente

formula

Finalmente las dimensiones de las aspas se pueden encontrar en el anexo 4B en donde las aspas

tienen un largo de 20 cm y un alto de 2,5 centímetros y están sujetas a una estructura agitadora

Dadas las condiciones de tratamiento, en donde el extracto vegetal es usado para flocular la

materia orgánica de gran tamaño, el diseño está basado en la separación de la materia orgánica

de la mayor cantidad de agua; esta materia orgánica se sedimenta generando 2 fases en la

mezcla, en 3 tanques de 220 l donde se realizara el tratamiento con extractos vegetales. Las

fases serán separadas mediante una tubería ubicada en el fondo de estos, que cuentan con una

válvula de distribución permitiendo el paso de lodos ubicados en la parte inferior del tanque; al

cerrar este paso que conduce a una caneca de 108 litros se abre otra válvula en la misma tubería

que conduce a otra caneca de 108 litros donde serán dispuestas las aguas que fueron tratadas,

estos tanques se llenaran con las aguas tratadas y de esta manera se puede separar el agua

tratada de forma eficiente.

Tabla 28. Insumos recomendados para el diseño

Insumo Cantidad Medida

tanque 220 litros 3 Unidad

tanque de 108 litros 6 Unidad

Tee de pvc presión 1” 3 Unidad

limpiador de pvc 1 1/16

pegante de pvc 1 1/16

rollos de cinta teflón 1 Unidad

tubo 1" 3,195 metro

válvula de 1" 6 Unidad

Estructura de aguitacion 1 Unidad

~ 82 ~

Insumo Cantidad Medida

Motor 1 HP segunda 1 Unidad

Fuente Autor (2015)


3.2.1. Evaluación técnica del sistema tratamiento de aguas diseñado.

Esta fase evalúa aspectos como la eficiencia, espacio para la construcción, ciclo productivo,

estrategia de sostenibilidad, capacidad de procesamiento y aspectos de ingeniería de proyecto, la

manera como se determinó se relata a continuación:

3.2.1.1.Eficiencia

Para demostrar la eficiencia se identificó la disminución porcentual de los parámetros de calidad

de DBO5, DQO y turbiedad entre aguas contaminadas del procesos de desmucilaginacion del

café con respecto a las aguas que fueron tratadas con extracto de yuca como el mejor floculante

vegetal a una concentración de 5 gramos / 200 ml de agua contaminada, por ser estos

parámetros los utilizados para establecer los cobros de las tasas retributivas por contaminación

as fuentes hídricas. La DQO reporto una reducción de 51%, la DBO5 reporto una reducción de

41% como se evidencia en la Tabla 23. La turbiedad reporto una reducción 72.6% como se

aprecia en la Tabla 20.


Se planeó su construcción en un espacio cercano al lugar de despulpe, para evitar La creación de

infraestructura de transporte del agua residual por esto se propone instalar los tanques de

oxidación, fundamentales para el tratamiento. El área recomendada para la construcción del

sistema es de 4,17 metros X 9 metros, espacio dimensionado para el tamaño de los tanques y las

y las conexiones de tubería. Esto se aprecia de una manera visual en el anexo 4c

3.2.1.3.Ciclo productivo

El ciclo productivo que se tuvo en cuenta para la aplicación del sistema de tratamiento de aguas

residuales está ligado a la producción de café que se realiza en forma constante a lo largo del

año en el predio “La Pedregosa”, en este predio se recolecta y lava café cada 20 días, siendo 78

los días que al año se recolecta y lava café. Este valor fue estimado a partir de datos de los

últimos 4 años de proceso en la finca Ver Anexo 1.

3.2.1.4.Capacidad de procesamiento

El funcionamiento del sistema de tratamiento de aguas residuales usando extractos vegetales

está basado en el principio de sedimentación de la materia orgánica usando como floculante el

extracto de yuca, esto lo facilita el uso de rotores o aspas para la agitación del fluido a 100

rev/minutos por 5 minutos y los siguiente 5 minutos a 50 rev/min y así asegurar una correcta

disposición del floculante vegetal, después de la agitación se recomienda dejar sedimentar el

agua contaminada por 24 horas y como mínimo por 18 horas, al identificar una diferencia de

fases se procederá a separar los lodos obtenidos del agua contaminada por medio de la tubería

ubicada al fondo del tanque de tratamiento la cual permitirá el paso de los lodos a 1 tanque de

108 litros y después se abrirá el paso a otro tanque de 108 litros para ubicar el agua tratada, de

esta manera se puede disponer los residuos de una forma adecuada

~ 83 ~


Es indispensable identificar como hacer que el tratamiento de las aguas residuales sea sostenible

en el tiempo para su funcionamiento, por ello se debe conocer la cantidad de agua contaminada

por el lavado y despulpado del café y la cantidad de floculante de yuca a aplicar para el

tratamiento de estas aguas. Se identificó que para días de máxima producción se consumen 652

litros de agua la cual será conducida a 3 tanques, cada uno de 220 litros. Para tratar esta agua es

necesario calcular la cantidad de floculante vegetal de yuca que será utilizado en el tratamiento

de las aguas por medio de la siguiente relación

En la anterior ecuación se toma en cuenta la concentración optima del tratamiento (5 gr de yuca

(Manihot esculenta crantz) /200 ml de agua contaminada) junto con la cantidad de agua

contaminada en litros. Al realizar estos cálculos se encontró que para encontrar la cantidad de

yuca (Manihot esculenta crantz) necesaria para recolectar o comprar nos remitimos a la Tabla 8

como se muestra a continuación .

Esta cantidad de yuca (Manihot esculenta crantz) será utilizada como insumo en el proceso de

tratamiento de las aguas residuales por medio de la agitación el cual está a cargo de un motor y

una pala de agitación; los primeros 5 minutos se agitara a 100 rev/min de la capacidad del motor

y los 5 minutos siguientes se agitara a 50 rev/min.

El agua agitada se dejara reposar por máximo 24 horas para maximizar la sedimentación

seguido a esto se utilizar la tubería que está en el fondo del tanque para separar las fases en

tanques de 108 litros dejando pasar primero los lodos y enseguida el agua el agua tratada.

Basado en datos de producción con que cuenta el cafetero mostrados en el anexo 1, se

comprobó que en el año 2014 habría sido necesario tener un promedio de 23,5 kilogramos de

extracto de yuca (Manihot esculenta crantz)seca cada día que se hacía lavado de café.

3.2.1.6.Aspectos de ingeniería del proyecto

En la etapa de instalación del proyecto se debe incluir la adecuación de tanques y la remoción

de suelo si fuere necesario, ya que los tanques deben estar por debajo del nivel del tanque

principal para una conducción por gravedad, finalmente estos deben estar conectados mediante

manguera o tubería de PVC.

Los tanques deben quedar fijos en el suelo a una distancia máxima de 15 centímetros uno de

otro, se necesitará una superficie de 3 metros por 9 metros como mínimo para la instalación de

~ 84 ~

estos tanques. Se necesitara pagar 1 jornal para la instalación y adecuación de estos tanques en

donde habría que remover por lo menos 0.54m3 por tanque si se desea colocar los tanques bajo

nivel del suelo más la asesoría técnica que esté asesorando la instalación del sistema.

3.2.2. Aceptabilidad social del sistema tratamiento de aguas diseñado.

Para identificar la existencia de la aceptabilidad que tiene el campesino de la región sobre el el

sistema de tratamiento de tratamiento de aguas residuales del proceso de desmucilaginacion de

café, se dieron una serie de charlas informativas a los cafeteros de la región aprovechando las

asociaciones que existen en el municipio; en primera instancia se realizó una charla en la

asociación de productores agrícolas de Anolaima A.S.P.A., el día19 de diciembre del 2014 con

la asistencia de 10 personas de la junta directiva constatado en el anexo 2a, la asistencia a esta

reunión. El día 23 de enero de 2015 se expuso al comité cafetero del municipio de Anolaima

cuya hoja de asistencia está en el anexo 2b. En las presentaciones se mencionó la efectividad del

proceso, los costos de instalación del sistema, además las repercusiones a nivel económico que

tendría el no instalar algún sistema de tratamiento de aguas si fuese obligatorio el pagar por

contaminar fuentes hídricas.

Se comprobó el interés de los cafeteros del municipio por conocer más a fondo la efectividad

del proceso, ya que en la presentación se presentó un resumen de los resultados y se

mencionaron los costos de compra de insumos y el gasto por tasas retributivas si se llegase a

pagar por contaminación. Después de esto se acordó una exposición para todos los cafeteros de

la región, sumando a municipios aledaños, con el apoyo de la junta directiva del comité cafetero

del municipio de Anolaima. Esto con el fin de compartir con más personas, debido al interés

mostrado por el comité de conocer más a fondo el desarrolló el proyecto, para así poderlo

aplicar de una manera óptima. Se evidenció en esta reunión, que los cafeteros están buscando

alternativas más económicas para poder sustituir la tecnología convenciones. Con una lluvia de

ideas y observaciones con respecto a los alcances de este proyecto, se recomendó verificar la

cantidad de agua utilizada, así como el que hacer con los desperdicios sólidos que salen del

proceso de despulpe y desmucilaginacion. Se propuso seguir dando charlas a los cafeteros con

respecto a este diseño.

Figura 45. Fotografía de encuentros con campesinos de la región

~ 85 ~

3.2.3. Evaluación económica del sistema tratamiento de aguas diseñado.

Para evaluar económicamente, es necesario conocer en que se tiene que invertir para la

construcción del sistema de tratamiento de aguas. Los materiales que se emplean se muestran en

la tabla 29.

Tabla 29. Materiales y costos del sistema de tratamiento

Diseño de sistema de tratamiento del proyecto

Insumo Cantidad Medida Valor unitario Valor total

tanque 220 litros 3 Unidad $60.000,00 $180.000,00

tanque de 108 litros 6 Unidad $ 35.000,00 $ 210.000,00

Tee de pvc presión 1” 3 Unidad $ 1.500,00 $ 4.500,00

limpiador de pvc 1 1/16 $13.800,00 $ 13.800,00

pegante de pvc 1 1/16 $12.000,00 $12.000,00

rollos de cinta teflón 1 Unidad $ 600,00 $600,00

tubo 1" 3,195 metro $3.500,00 $11.182,50

válvula de 1" 6 Unidad $19.000,00 $ 114.000,00

Estructura de agitación 1 Unidad $100.000,00 $ 100.000,00

Motor 1 HP segunda 1 Unidad $ 60.000,00 $ 60.000,00

Total $ 706.082,50

Fuente Autor (2015)

3.2.3.1.Depreciación

La depreciación lineal fue utilizada como punto comparativo para la perdida monetaria que

sufren los materiales a lo largo del tiempo y de esta manera evidenciar el desgaste contable en

la tabla 30 muestra el valor total del sistema de tratamiento, la vida útil hablando contablemente

y el valor de este sistema al final de su vida útil, la tabla 31 muestra el desgaste a lo largo de los

10 años que sufre el sistema de tratamiento

Tabla 30.Datos básicos de la depreciación del sistema recomendado en el proyecto

ACTIVO TOTAL VALOR DE SALVAMENTO VIDA ÚTIL

Depreciación de maquinaria y

equipo del proyecto $ 706.082,50 $ 70.608,25 10

Fuente Autor (2015)

Tabla 31. Especificación de la depreciación anual del sistema del proyecto,

Depreciación de maquinaria y equipo del proyecto

Año Depreciación anual

0 $ 706.082,50

1 $ 642.535,08

2 $ 578.987,65

3 $ 515.440,23

4 $ 451.892,80

5 $ 388.345,38

6 $ 324.797,95

7 $ 261.250,53

8 $ 197.703,10

9 $ 134.155,68

~ 86 ~

Depreciación de maquinaria y equipo del proyecto

Año Depreciación anual

10 $ 70.608,25

Fuente Autor (2015)

3.2.3.2.Inversiones

Para mantener el proyecto activo es necesario hacer las siguientes inversiones descritas a

continuación:

Energía: Consumo total de energía por el uso del motor el cual estará encendido 10

minutos por cada tanque para hacer la respectiva agitación, cuya relación se hace así:

El costo

por KW es 1.3426 Kwh * 60 días= 1.3428 kwh* 453.90 $/ KWH =609.48 pesos que se

consumirá cada 2 meses

Agua: este recurso es usado para la limpieza de los tanques; se usaran 36 litros de agua

al mes, los cuales serán obtenidos de la quebrada que está en el límite predial; si

utilizáramos el agua del acueducto que tiene un valor constante por un consumo hasta

de 40 m3, el costo sería $8.000 al mes, pagados cada 2 meses.

Para la yuca (Manihot esculenta crantz) Si se toma en cuenta lo mostrado en el anexo 1,

se comprobó que para el año 2014 donde se tuvo la mayor producción de café en el

predio, habría sido necesario tener un promedio de 23,5 kilogramos de yuca (Manihot

esculenta crantz) cada día de lavado de café; esto supone un costo diario de 30,574

pesos para la compra de yuca (Manihot esculenta crantz) por día, en consecuencia para

10 días al mes se tendrá un costo total mensual de 305,740 pesos.

De manera complementario se mostró que para el tratamiento con yuca (Manihot

esculenta crantz) el consumo en épocas de máxima producción está condicionado a la

cantidad de agua, Teniendo en cuenta que se necesitan como máximo 66,03 kilogramos

de yuca (Manihot esculenta crantz) para poder tratar el agua en días de máxima

producción, generando un costo de 85,846.33 pesos el día de máxima producción, con

un costo por kilo de 1300 pesos.

A partir del segundo año no se realiza compra de yuca (Manihot esculenta crantz), ya que se

recomienda iniciar un cultivo dentro del predio, siendo necesario conocer el rendimiento en

kilogramos por planta de yuca (Manihot esculenta crantz)según (Mojena & Pascual Bertolí,

2004) es de 2.69 kilogramos por planta y según (Rojas , Gutierrez, Esperanza, Medina ,

Viyalobos , & Morales, 2007) es de 2.3 kilogramos por planta; estos estudios se basan en la

distancia entre plantas, las cuales mostraron un mejor rendimiento si el cultivo es menos denso,

De acuerdo con esto se planteó el uso del valor de 2,5 kilogramos por planta en el momento de

la cosecha para proyectar la cantidad de plantas y así ser autosuficientes para suplir la demanda

de yuca (Manihot esculenta crantz)que exige el tratamiento.

Es necesario recolectar 10 Plantas de yuca (Manihot esculenta crantz) al día, para suplir la

demanda promedio al año, por lo tanto se recomienda hacer la recolección durante 39 días (en

~ 87 ~

un día, lo necesario para ese día y el siguiente), Por tanto, para recolectar 20 raíces de yuca

(Manihot esculenta crantz) en cada recolección, sería necesario tener 780 plantas en el predio.

El cangre de yuca (Manihot esculenta crantz) tiene un costo de $500. Para conseguir la

cantidad de plantas necesarias se requiere hacer una inversión de $ 390.000 pesos, este valor es

tan solo es una inversión inicial, ya que con esta raíz se puede hacer una re siembra usando los

tallos de cada yuca (Manihot esculenta crantz) antigua, pero el primer año se tiene que

conseguir yuca (Manihot esculenta crantz) en el mercado mensualmente.

3.2.3.3.Tasa interna de retorno (TIR) y tiempo de recuperación de capital

Por medio de esta metodología se identifican los beneficios económicos que tendría el proyecto

en cuanto a la recuperación de capital, mediante la identificación financiera de los costos y

gastos, así como los ingresos que se generan en la actividad productiva; para ello se mostrara

una serie de condiciones financieras que permiten conocer la rentabilidad del proyecto mediante

la aplicación de los indicadores financieros, y específicamente la tasa interna de retorno.

Primero se mostraran los costos y gastos totales que en general se tiene que incurrir en la

recolección de café para la venta mostrados en la tabla 32 estos sin contar con un sistema de

tratamiento de las aguas residuales ni tener que pagar tasas retributivas.

Tabla 32. Datos costos de producción de café al año

Rendimiento

de kgr

/jornal

Cantidad

de

jornales Costo/jornal

Veces

al año

Recolección 13,645 132,0 $ 30.000 $ 3.960.000,00

Abono 1 $ 200.000 4 $ 800.000,00

Control de

malezas 4 $ 30.000 4 $ 480.000,00

Transporte $ 15.000 24 $ 360.000,00

Servicios

públicos $ 16.000 6 $ 96.000,00

total $ 5.696.000,00 Fuente: (Autor 2015)

En la Tabla 33 se muestra el valor mensual referente a costos y gastos para la producción de

café

Tabla 33.Costos y gasto Mensuales para producción de café

Costos y gastos Costo

Jornales $ 330.000,00

Servicios públicos $ 8.000,00

Abono $ 66.666,67

Control de malesas $ 40.000,00

Transporte $ 30.000,00

TOTAL COSTOS FIJOS $ 474.666,67 Fuente: (Autor 2015)

~ 88 ~

Finalmente se mostrara en la Tabla 34 los ingresos monetarios obtenidos por la venta de café en

su recolección a lo largo del 2014, para el predio la pedregosa.

Tabla 34. Costos de venta del café en el 2014. Fuente: (Autor)

Kilogramos vendidos Cargas Precio Anual

1790.665 14.32532 $ 7.767.200,00

A continuación en la Tabla 35 se muestran los datos referentes a la parte financiera necesarios

para el cálculo de la tasa interna de retorno del proyecto productivo de cosecha y venta de café

en el predio “La Pedregosa” municipio de Anolaima – Cundinamarca proyectados a 9 años

~ 89 ~

Tabla 35.Identificación de costos y gastos anuales proyectados a 9 años del proceso del café.

TIPO DE COSTO\Año 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Insumos $ 1.280.000,00 $ 1.320.960,00 $ 1.363.230,72 $ 1.406.854,10 $ 1.451.873,43 $ 1.498.333,38 $ 1.546.280,05 $ 1.595.761,01 $ 1.646.825,37 $ 1.699.523,78

Serv. Públicos $ 96.000,00 $ 99.072,00 $ 102.242,30 $ 105.514,06 $ 108.890,51 $ 112.375,00 $ 115.971,00 $ 119.682,08 $ 123.511,90 $ 127.464,28

Total Costos $ 1.376.000,00 $ 1.420.032,00 $ 1.465.473,02 $ 1.512.368,16 $ 1.560.763,94 $ 1.610.708,39 $ 1.662.251,06 $ 1.715.443,09 $ 1.770.337,27 $ 1.826.988,06

TIPO DE GASTO\Año 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Jornales $ 3.960.000,00 $ 4.126.320,00 $ 4.299.625,44 $ 4.480.209,71 $ 4.668.378,52 $ 4.864.450,41 $ 5.068.757,33 $ 5.281.645,14 $ 5.503.474,24 $ 5.734.620,15

Transporte $ 360.000,00 $ 375.120,00 $ 390.875,04 $ 407.291,79 $ 424.398,05 $ 442.222,76 $ 460.796,12 $ 480.149,56 $ 500.315,84 $ 521.329,10

Total Gastos $ 4.320.000,00 $ 4.126.320,00 $ 4.299.625,44 $ 4.480.209,71 $ 4.668.378,52 $ 4.864.450,41 $ 5.068.757,33 $ 5.281.645,14 $ 5.503.474,24 $ 5.734.620,15

Fuente Autor (2015)

En la Tabla 36se muestran las tasas de incremento utilizadas para pronosticar el valor futuro de todos los costos y gastos del proyecto con el fin de

calcular los valores financieros que permitirán saber si el proyecto es económicamente viable

Tabla 36. Tasas de incremento. Fuente: (Autor)

Tasas de incremento

Incremento de salarios 4,20%

Inflación proyectada 3,20%

T.I.O. 8,24%

IPC 2014 3,66%

DTF 5,04%

En la Tabla 37 se muestran los flujos de caja para el capital invertido, los ingresos, costos y gastos proyectados a 9 años que son necesarios para calcular

el flujo de caja descontado para cada año y finalmente con este flujo de caja proyectado a 9 años se calcula el valor actual neto VAN que es un

indicador de la viabilidad económica del proyecto y la tasa interna de retorno (T.I.R)

Tabla 37. Identificación de los flujos de caja proyectadas a lo largo de 9 años del proyecto cafetero)

FCL 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

K $ 474.666,67

Ingresos $ 7.767.200,00 $ 8.051.479,52 $ 8.346.163,67 $ 8.651.633,26 $ 8.968.283,04 $ 9.296.522,20 $ 9.636.774,91 $ 9.989.480,87 $ 10.355.095,87 $ 10.734.092,38

Costos $ 1.376.000,00 $ 1.420.032,00 $ 1.465.473,02 $ 1.512.368,16 $ 1.560.763,94 $ 1.610.708,39 $ 1.662.251,06 $ 1.715.443,09 $ 1.770.337,27 $ 1.826.988,06

Gastos $ 4.320.000,00 $ 4.126.320,00 $ 4.299.625,44 $ 4.480.209,71 $ 4.668.378,52 $ 4.864.450,41 $ 5.068.757,33 $ 5.281.645,14 $ 5.503.474,24 $ 5.734.620,15

FCL $ 2.545.866,67 $ 2.505.127,52 $ 2.581.065,21 $ 2.659.055,39 $ 2.739.140,58 $ 2.821.363,40 $ 2.905.766,52 $ 2.992.392,64 $ 3.081.284,37 $ 3.172.484,17

~ 90 ~

N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

A -474.667

Flujo de caja

libre 2.545.867 2.505.128 2.581.065 2.659.055 2.739.141 2.821.363 2.905.767 2.992.393 3.081.284 3.172.484

R 8,24% 8,24% 8,24% 8,24% 8,24% 8,24% 8,24% 8,24% 8,24% 8,24% 8,24%

(1+r)^n 1,000000 1,082400 1,171590 1,268129 1,372623 1,485727 1,608151 1,740662 1,884093 2,039342 2,207384

Flujo de Caja

Descontado -$ 474.666,67 $ 2.352.057,16 $ 2.138.229,27 $ 2.035.333,71 $ 1.937.207,98 $ 1.843.636,95 $ 1.754.414,98 $ 1.669.345,50 $ 1.588.240,66 $ 1.510.920,90 $ 1.437.214,62

Valor Actual

neto

$

17.791.935,06

VAN II

A -$ 474.667

FCL (VNA) $ 28.003.546

VAN $ 27.528.880

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

A y FCL -$ 474.666,67 $ 2.545.866,67 $ 2.505.127,52 $ 2.581.065,21 $ 2.659.055,39 $ 2.739.140,58 $ 2.821.363,40 $ 2.905.766,52 $ 2.992.392,64 $ 3.081.284,37 $ 3.172.484,17

TIR 535%

TASA REAL TIR-TIO(r) 527%

En la Tabla 38 se muestra el tiempo de recuperación de capital a lo largo de la proyección a 9 años, que en este caso nos muestra las ganancias que deja

el proyecto de inversión por va en la venta de café

Tabla 38. Tiempo de retorno del capital proyectado a 9 en el funcionamiento del proyecto productivo.

periodo de retorno

n A FCL PR

0 -$ 474.667 $ 2.545.866,67 $ 2.071.200,00

1 $ 2.505.127,52 $ 4.576.327,52

2 $ 2.581.065,21 $ 7.157.392,73

3 $ 2.659.055,39 $ 9.816.448,12

4 $ 2.739.140,58 $ 12.555.588,70

5 $ 2.821.363,40 $ 15.376.952,09

6 $ 2.905.766,52 $ 18.282.718,62

7 $ 2.992.392,64 $ 21.275.111,26

8 $ 3.081.284,37 $ 24.356.395,62

9 $ 3.172.484,17 $ 27.528.879,79

Fuente Autor (2015)

~ 91 ~

En la Tabla 39 se compararan los costos y gastos mensuales aplicando el sistema de tratamiento de aguas residuales propuesto, y con estos datos se

procederá a hallar la tasa interna de retorno teniendo en cuenta las entradas y salidas de capital y el valor actual neto (VAN) que se obtienen de los

costos y gastos de la Tabla 40 y la Tabla 41 las cuales muestran los flujos de caja para el capital invertido, los ingresos, costos y gastos proyectados a 9

años con el fin de calcular la VAN y la TIR para esta proyección de 9 años, finalmente nos da visión financiera de la viabilidad del proyecto con la

instalación de un sistema para el tratamiento de las aguas residuales del proceso.

Tabla 39. Costos y gastos de la inversión

Costos y gastos totales Mensuales

Jornales totales $ 572.166,67

tasa retributiva $ 126.699,78

Crédito $ 3.582,05


Insumos $ 305.740,00

Trasporte $ 30.000,00

Total $ 1.046.188,49

Fuente Autor (2015)

Tabla 40. Identificación de costos y gastos anuales proyectados a 9 años desde la aplicación del proyecto TIPO DE

COSTO\Año 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Máquinas $ 706.082,50 $ 0,00 $ 0,00 $ 0,00 $ 0,00 $ 0,00 $ 0,00 $ 0,00 $ 0,00 $ 0,00

Insumos $ 3.668.880,00 $ 99.072,00 $ 102.242,30 $ 105.514,06 $ 108.890,51 $ 112.375,00 $ 115.971,00 $ 119.682,08 $ 123.511,90 $ 127.464,28

Serv. Públicos $ 96.000,00 $ 99.072,00 $ 102.242,30 $ 105.514,06 $ 108.890,51 $ 112.375,00 $ 115.971,00 $ 119.682,08 $ 123.511,90 $ 127.464,28

Tasas retributiva $ 1.520.397,31 $ 1.569.050,02 $ 1.619.259,62 $ 1.671.075,93 $ 1.724.550,36 $ 1.779.735,97 $ 1.836.687,52 $ 1.895.461,52 $ 1.956.116,29 $ 2.018.712,01

Total Costos $ 5.991.359,81 $ 1.767.194,02 $ 1.823.744,23 $ 1.882.104,05 $ 1.942.331,38 $ 2.004.485,98 $ 2.068.629,53 $ 2.134.825,68 $ 2.203.140,10 $ 2.273.640,58

TIPO DE

GASTO\Año 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Jornales $ 6.866.000,00 $ 7.154.372,00 $ 7.454.855,62 $ 7.767.959,56 $ 8.094.213,86 $ 8.434.170,84 $ 8.788.406,02 $ 9.157.519,07 $ 9.542.134,87 $ 9.942.904,54

Crédito $ 42.984,61 $ 173.805,88 $ 245.523,31 $ 224.031,01 $ 202.538,71 $ 93.209,74

transporte $ 360.000,00 $ 371.520,00 $ 383.408,64 $ 395.677,72 $ 408.339,40 $ 421.406,26 $ 434.891,26 $ 448.807,79 $ 463.169,63 $ 477.991,06

Depreciación $ 0,00 $ 63.547,43 $ 63.547,43 $ 63.547,43 $ 63.547,43 $ 63.547,43 $ 63.547,43 $ 63.547,43 $ 63.547,43 $ 63.547,43

Total Gastos $ 7.268.984,61 $ 7.763.245,30 $ 8.147.335,00 $ 8.451.215,71 $ 8.768.639,40 $ 9.012.334,27 $ 9.286.844,71 $ 9.669.874,28 $ 10.068.851,93 $ 10.484.443,03

Fuente Autor (2015)

Tabla 41. Identificación de los flujos de caja a lo proyectados a 9 años Año 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

K 1.046.188

Ingresos $ 7.767.200 $ 8.051.480 $ 8.346.164 $ 8.651.633 $ 8.968.283 $ 9.296.522 $ 9.636.775 $ 9.989.481 $ 10.355.096 $ 10.734.092

Costos $ 5.991.360 $ 1.767.194 $ 1.823.744 $ 1.882.104 $ 1.942.331 $ 2.004.486 $ 2.068.630 $ 2.134.826 $ 2.203.140 $ 2.273.641

Gastos $ 7.268.985 $ 7.763.245 $ 8.147.335 $ 8.451.216 $ 8.768.639 $ 9.012.334 $ 9.286.845 $ 9.669.874 $ 10.068.852 $ 10.484.443

FCL -$ 4.446.956 -$ 1.478.960 -$ 1.624.916 -$ 1.681.686 -$ 1.742.688 -$ 1.720.298 -$ 1.718.699 -$ 1.815.219 -$ 1.916.896 -$ 2.023.991

N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

~ 92 ~

A -1.046.188

Flujo de caja libre -4.446.956 -1.478.960 -1.624.916 -1.681.686 -1.742.688 -1.720.298 -1.718.699 -1.815.219 -1.916.896 -2.023.991

R 8,24% 8,24% 8,24% 8,24% 8,24% 8,24% 8,24% 8,24% 8,24% 8,24% 8,24%

(1+r)^n 1,000000 1,082400 1,171590 1,268129 1,372623 1,485727 1,608151 1,740662 1,884093 2,039342 2,207384

Flujo de Caja

Descontado -1.046.188 -4.108.422 -1.262.353 -1.281.349 -1.225.163 -1.172.953 -1.069.737 -987.382 -963.445 -939.958 -916.919

Valor Actual neto -14.973.870

VAN II

A -1.046.188

FCL (VNA) -20.170.309

VAN -21.216.498

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

A y FCL -$ 1.046.188,49 -$ 4.446.955,92 -$ 1.478.959,81 -$ 1.624.915,56 -$ 1.681.686,50 -$ 1.742.687,73

-$

1.720.298,05 -$ 1.718.699,33 -$ 1.815.219,09 -$ 1.916.896,16 -$ 2.023.991,23

TIR #¡NUM!

TASA REAL TIR-TIO(r) #¡NUM!

Fuente Autor (2015)

En la Tabla 42 Periodo de retorno proyectado a 9 años al instalar el sistema de tratamiento.Tabla 42 nos muestra el tiempo de retorno de capital

proyectada a 9 años después de instalar el sistema de tratamiento.

Tabla 42 Periodo de retorno proyectado a 9 años al instalar el sistema de tratamiento.

periodo de retorno

n A FCL PR

0 -1.046.188 -4.446.956 -5.493.144

1 -1.478.960 -6.972.104

2 -1.624.916 -8.597.020

3 -1.681.686 -10.278.706

4 -1.742.688 -12.021.394

5 -1.720.298 -13.741.692

6 -1.718.699 -15.460.391

7 -1.815.219 -17.275.610

8 -1.916.896 -19.192.507

9 -2.023.991 -21.216.498

Fuente: (Autor 2015)

~ 93 ~

3.2.3.4.Costos evitados

Con esta metodología, se pretende conocer cuáles son los costos de no instalar el sistema de

tratamiento recomendado en comparación a tenerlo instalado. Teniendo en cuenta la posibilidad

de que sea obligatorio pagar las tasas retributivas de acuerdo a al decreto 2667 del 2012, el cual

reglamenta el uso de fuentes hídricas como receptores de material contaminante y sanciona

monetariamente de acuerdo al nivel de contaminación de DBO5 que se producen en el predio,

por ello se calculó cuanto seria la sanción monetaria teniendo y no teniendo un sistema de

tratamiento de aguas. Sumando la cantidad monetaria que se tiene que invertir de manera anual

y semestral.

Evaluación de costos por contaminación para aguas sin tratamiento

En primera instancia se planteó no tener ningún tratamiento y las aguas residuales fueran

vertidas directamente a fuentes hídricas, generaría un nivel de contaminación, que de acuerdo

con los datos de DBO5 son mostrados en la Tabla 22.

En la Tabla 43 plantea el cobro de la tasa retributiva de acuerdo al nivel de contaminación en

aguas residuales del proceso de desmucilaginacion de café:

Tabla 43. Cálculos para obtener el costo de contaminación al agua si no es tratada

DBO5 en aguas sin filtrado físico

CC = Q*C*0.0036*t

Carga Contaminante

kg/día Caudal Q l/s

Carga puntual

de DBO mg /l

t tiempo de

descarga en horas

253,665126 13 31000 0,174845

fr1= fr0+Cc/Cm

fr1 factor regional

fr0 factor regional

año pasado

carga meta

global Kg/año

1,426327943 1 71400

Mp= Tm*Fr1*Ci

Mp Costo de cobro al

año

Tarifa mínima por

contaminante tmi

fri factor

regional de

parámetro

Carga

contaminante al

año en kg

$ 3.301.889,41 118,52 1,426327943 19532,2147 Fuente (Autor) 2015

El Mp obtenido en la tabla anterior, es lo que se paga al año dadas las ecuaciones mencionadas

en el decreto 2667 del 2012, de esta manera se procede a identificar cual sería el valor

proyectado para los años siguientes, si se tiene que pagar constantemente esta tasa retributiva

por contaminación y se muestra en la Tabla 44 que presenta el costo proyectados de no pagar

un sistema de tratamiento en su valor futuro utilizando el IPC del 2014 para proyectar estos

costos en las aguas residuales del proceso de desmucilaginacion del café y los costos

acumulados a lo largo del tiempo

Tabla 44. Datos semestrales proyectados del cobro por tasas retributivas en aguas que no tienen tratamiento.

Años Valor anual Semestres Valor semestral

Valor

acumulado

1 $ 3.301.889,41 1 $ 1.650.944,70 $ 1.650.944,70

2 $ 3.424.059,31 2 $ 1.650.944,70 $ 3.301.889,41

~ 94 ~

Años Valor anual Semestres Valor semestral

Valor

acumulado

3 $ 3.550.749,51 3 $ 1.712.029,66 $ 5.013.919,06

4 $ 3.682.127,24 4 $ 1.712.029,66 $ 6.725.948,72

5 $ 3.818.365,95 5 $ 1.775.374,75 $ 8.501.323,47

6 $ 3.959.645,49 6 $ 1.775.374,75 $ 10.276.698,23

7 $ 4.106.152,37 7 $ 1.841.063,62 $ 12.117.761,85

8 $ 4.258.080,01 8 $ 1.841.063,62 $ 13.958.825,47

9 $ 4.415.628,97 9 $ 1.841.063,62 $ 15.799.889,09

10 $ 4.579.007,24 10 $ 1.909.182,97 $ 17.709.072,06

11 $ 4.748.430,51 11 $ 1.909.182,97 $ 19.618.255,03

12 $ 4.924.122,44 12 $ 1.979.822,74 $ 21.598.077,78

13 $ 5.106.314,97 13 $ 1.979.822,74 $ 23.577.900,52

14 $ 5.295.248,62 14 $ 2.053.076,19 $ 25.630.976,71

15 $ 5.491.172,82 15 $ 2.053.076,19 $ 27.684.052,89

16 $ 5.694.346,21 16 $ 2.129.040,00 $ 29.813.092,90

17 $ 5.905.037,02 17 $ 2.129.040,00 $ 31.942.132,90

18 $ 6.123.523,39 18 $ 2.207.814,48 $ 34.149.947,38

19 $ 6.350.093,76 19 $ 2.207.814,48 $ 36.357.761,87

20 $ 6.585.047,23 20 $ 2.289.503,62 $ 38.647.265,49

21 $ 6.828.693,98 21 $ 2.289.503,62 $ 40.936.769,11

22 $ 7.081.355,65 22 $ 2.374.215,25 $ 43.310.984,36

23 $ 7.343.365,81 23 $ 2.374.215,25 $ 45.685.199,62

24 $ 7.615.070,35 24 $ 2.462.061,22 $ 48.147.260,84

25 $ 2.462.061,22 $ 50.609.322,05

26 $ 2.553.157,48 $ 53.162.479,54

27 $ 2.553.157,48 $ 55.715.637,02

28 $ 2.647.624,31 $ 58.363.261,33

29 $ 2.647.624,31 $ 61.010.885,64

30 $ 2.745.586,41 $ 63.756.472,05

31 $ 2.745.586,41 $ 66.502.058,46

32 $ 2.847.173,11 $ 69.349.231,57

33 $ 2.847.173,11 $ 72.196.404,68

34 $ 2.952.518,51 $ 75.148.923,19

35 $ 2.952.518,51 $ 78.101.441,70

36 $ 3.061.761,70 $ 81.163.203,40

37 $ 3.061.761,70 $ 84.224.965,10

38 $ 3.175.046,88 $ 87.400.011,98

39 $ 3.175.046,88 $ 90.575.058,86

40 $ 3.292.523,61 $ 93.867.582,47

41 $ 3.292.523,61 $ 97.160.106,09

42 $ 3.414.346,99 $100.574.453,07

43 $ 3.414.346,99 $103.988.800,06

44 $ 3.540.677,83 $107.529.477,89

Costos de implementación de sistema de tratamiento

o préstamo financiero para la adquisición del sistema

Es necesario conocer el costo que tendría que invertir el cafetero en adquirir el sistema de

tratamiento propuesto en este proyecto, de acuerdo a la Tabla 29. Conociendo el bajo poder

adquisitivo del campesino se le propone adquirir un préstamo. Esta alternativa es viable para él,

~ 95 ~

teniendo en cuenta que el Banco Agrario da facilidades de adquisición de capital para inversión

en infraestructura; de esto se deriva que la tasa de interés a pagar seria el 11,53% E.A (DTF +

7%) según lo estipulado por Finagro para la semana del 26 al 31 de enero del 2015. La Tabla

45 muestra los datos básicos utilizados para crear un plan de amortización de acuerdo a como se

realiza en finagro, la Tabla 46 esta diligenciada con los datos de amortización de acuerdo a lo

que costaría el desembolso de cada una de las cuotas, su respectivo interés más el seguro.

Tabla 45.Datos base para cálculo del plan de amortización)

Valor presente (valor préstamo) $ 706.083

DTF(EA) 11,53%

Tasa de interés semestral anticipado 5,6078%

Tiempo de pago (10 semestres) 10

Valor de cuota Teórico $ 88.260,31

Fuente Autor (2015)

Tabla 46. Plan de amortización del proyecto

Cuota

no.(semestres) Interés

I.

Acumulado Seguro

Interés +

seguro Cuotas Saldo

0 0 0 0 0 778,150

1 43,637 43,637 3,735 47,372 47,372 778,150

2 43,637 87,274 3,735 47,372 47,372 778,150

3 43,637 130,910 3,268 46,905 144,174 680,881

4 38,182 169,093 2,801 40,984 138,252 583,613

5 32,728 201,820 2,334 35,062 132,331 486,344

6 27,273 229,093 1,868 29,141 126,409 389,075

7 21,818 250,912 1,401 23,219 120,488 291,806

8 16,364 267,275 934 17,298 114,566 194,538

9 10,909 278,185 467 11,376 108,645 97,269

10 5,455 283,639 0 5,455 102,723 0

Fuente Autor (2015)

Se muestra el plan de amortización para el proyecto el cual se paga semestral según lo que

dispone el banco agrario, en donde se da 1 año de gracia en el cual no se paga la cuota completa,

sino que se paga solo los interés, y se empieza a pagar la cuota completa a partir del 3er

semestre.

o Mantenimiento del sistema

Para que el proyecto sigua su funcionamiento normal a lo largo de los años, es necesario

identificar cuáles son los componentes que permiten que el sistema de tratamiento de aguas

residuales del proceso de desmucilaginacion y lavado del café actué y así mismo poder

identificar los costos a largo plazo.

Es necesario recordar que el mantenimiento del sistema consta de un lavado periódico en el cual

se gasta 1 litro por tanque, para lavar 9 tanques y que el agua proveniente del acueducto tiene un

~ 96 ~

costo de 8.000 al mes y se paga cada 2 meses mientras no se supere los 40 m3 de agua

usada.

Solo en el primer año de instalación del proyecto, es necesario adquirir yuca (Manihot esculenta

crantz) en el mercado, la cual tiene un costo de 1300 pesos el kilogramo teniendo en cuenta la

cantidad diaria necesaria se tiene que invertir un costo diario de 30,574 pesos para la compra de

yuca (Manihot esculenta crantz), y para 10 días al mes con un costo mensual de 305,740 pesos.

A partir de esto se proyectaran los costos semestrales de mantenimiento para el sistema de

tratamiento como se evidencia en la Tabla 47 la cual proyecta los costos de mantenimiento

Tabla 47. Valor de mantenimiento del sistema, anual y semestral proyectados.

Años

Valor de

mantenimiento Semestres

Valor semestral

de

mantenimiento

Valor

acumulado de

mantenimiento

1 $3.720.537 1 $ 1.860.268,44 $ 1.860.268,44

2 $ 53.309,90 2 $ 1.860.268,44 $ 3.720.536,88

3 $ 55.015,82 3 $ 26.654,95 $ 3.747.191,83

4 $ 56.776,32 4 $ 26.654,95 $ 3.773.846,78

5 $ 58.593,17 5 $ 27.507,91 $ 3.801.354,69

6 $ 60.468,15 6 $ 27.507,91 $ 3.828.862,60

7 $ 62.403,13 7 $ 28.388,16 $ 3.857.250,76

8 $ 64.400,03 8 $ 28.388,16 $ 3.885.638,92

9 $ 66.460,83 9 $ 28.388,16 $ 3.914.027,08

10 $ 68.587,57 10 $ 29.296,58 $ 3.943.323,66

11 $ 70.782,38 11 $ 29.296,58 $ 3.972.620,25

12 $ 73.047,41 12 $ 30.234,07 $ 4.002.854,32

13 $ 75.384,93 13 $ 30.234,07 $ 4.033.088,39

14 $ 77.797,25 14 $ 31.201,56 $ 4.064.289,96

15 $ 80.286,76 15 $ 31.201,56 $ 4.095.491,52

16 $ 82.855,94 16 $ 32.200,01 $ 4.127.691,54

17 $ 85.507,33 17 $ 32.200,01 $ 4.159.891,55

18 $ 88.243,56 18 $ 33.230,41 $ 4.193.121,96

19 $ 91.067,36 19 $ 33.230,41 $ 4.226.352,38

20 $ 93.981,51 20 $ 34.293,79 $ 4.260.646,16

21 $ 96.988,92 21 $ 34.293,79 $ 4.294.939,95

22 $ 100.092,56 22 $ 35.391,19 $ 4.330.331,14

23 $ 35.391,19 $ 4.365.722,33

24 $ 36.523,71 $ 4.402.246,04

25 $ 36.523,71 $ 4.438.769,74

26 $ 37.692,47 $ 4.476.462,21

27 $ 37.692,47 $ 4.514.154,67

28 $ 38.898,62 $ 4.553.053,30

29 $ 38.898,62 $ 4.591.951,92

30 $ 40.143,38 $ 4.632.095,30

31 $ 40.143,38 $ 4.672.238,68

32 $ 41.427,97 $ 4.713.666,65

33 $ 41.427,97 $ 4.755.094,62

34 $ 42.753,66 $ 4.797.848,28

35 $ 42.753,66 $ 4.840.601,95

36 $ 44.121,78 $ 4.884.723,73

37 $ 44.121,78 $ 4.928.845,51

38 $ 45.533,68 $ 4.974.379,18

39 $ 45.533,68 $ 5.019.912,86

~ 97 ~

Años

Valor de

mantenimiento Semestres

Valor semestral

de

mantenimiento

Valor

acumulado de

mantenimiento

40 $ 46.990,76 $ 5.066.903,62

41 $ 46.990,76 $ 5.113.894,37

42 $ 48.494,46 $ 5.162.388,83

43 $ 48.494,46 $ 5.210.883,29

Fuente Autor (2015)

Para la proyección de los costos de mantenimiento se utilizó la inflación del 2014 de 3,20%

o Jornales de trabajo

La inversión que se debe hacer en mano de obra dentro del mantenimiento del proyecto será de

1 jornal cada 2 días, donde se realizan las tareas de limpieza, recolección de yuca (Manihot

esculenta crantz) (20 plantas de yuca (Manihot esculenta crantz) y posterior adecuación de la

yuca (Manihot esculenta crantz) para el tratamiento; esto durante 39 días en el año. En la Tabla

48 se desglosaran los precios anuales y semestrales proyectados con el aumento de salario

mínimo para el 2014 (4.2%)

Tabla 48. Valor de los jornales proyectados por mantenimiento del sistema

Años de

jornal

Valor anual de

jornal Semestres

Valor

Semestral de

jornal

Valor

acumulado

1,00 1.170.000,00 1,00 $ 585.000,00 $ 585.000,00

2,00 $ 1.219.140,00 2,00 $ 585.000,00 $ 1.170.000,00

3,00 $ 1.270.343,88 3,00 $ 609.570,00 $ 1.779.570,00

4,00 $ 1.323.698,32 4,00 $ 609.570,00 $ 2.389.140,00

5,00 $ 1.379.293,65 5,00 $ 635.171,94 $ 3.024.311,94

6,00 $ 1.437.223,99 6,00 $ 635.171,94 $ 3.659.483,88

7,00 $ 1.497.587,39 7,00 $ 661.849,16 $ 4.321.333,04

8,00 $ 1.560.486,06 8,00 $ 661.849,16 $ 4.983.182,20

9,00 $ 1.626.026,48 9,00 $ 661.849,16 $ 5.645.031,36

10,00 $ 1.694.319,59 10,00 $ 689.646,83 $ 6.334.678,19

11,00 $ 1.765.481,01 11,00 $ 689.646,83 $ 7.024.325,02

12,00 $ 1.839.631,22 12,00 $ 718.611,99 $ 7.742.937,01

13,00 $ 1.916.895,73 13,00 $ 718.611,99 $ 8.461.549,00

14,00 $ 1.997.405,35 14,00 $ 748.793,70 $ 9.210.342,70

15,00 $ 2.081.296,37 15,00 $ 748.793,70 $ 9.959.136,40

16,00 $ 2.168.710,82 16,00 $ 780.243,03 $ 10.739.379,43

17,00 $ 2.259.796,67 17,00 $ 780.243,03 $ 11.519.622,46

18,00 $ 2.354.708,13 18,00 $ 813.013,24 $ 12.332.635,70

19,00 $ 2.453.605,88 19,00 $ 813.013,24 $ 13.145.648,94

20,00 $ 2.556.657,32 20,00 $ 847.159,80 $ 13.992.808,73

21,00 $ 2.664.036,93 21,00 $ 847.159,80 $ 14.839.968,53

22,00 $ 2.775.926,48 22,00 $ 882.740,51 $ 15.722.709,04

23,00 $ 2.892.515,39 23,00 $ 882.740,51 $ 16.605.449,54

24,00 $ 3.014.001,04 24,00 $ 919.815,61 $ 17.525.265,15

25,00 $ 919.815,61 $ 18.445.080,76

26,00 $ 958.447,86 $ 19.403.528,62

27,00 $ 958.447,86 $ 20.361.976,49

~ 98 ~

Años de

jornal

Valor anual de

jornal Semestres

Valor

Semestral de

jornal

Valor

acumulado

28,00 $ 998.702,67 $ 21.360.679,16

29,00 $ 998.702,67 $ 22.359.381,83

30,00 $ 1.040.648,19 $ 23.400.030,02

31,00 $ 1.040.648,19 $ 24.440.678,21

32,00 $ 1.084.355,41 $ 25.525.033,62

33,00 $ 1.084.355,41 $ 26.609.389,03

34,00 $ 1.129.898,34 $ 27.739.287,36

35,00 $ 1.129.898,34 $ 28.869.185,70

36,00 $ 1.177.354,07 $ 30.046.539,77

37,00 $ 1.177.354,07 $ 31.223.893,83

38,00 $ 1.226.802,94 $ 32.450.696,77

39,00 $ 1.226.802,94 $ 33.677.499,71

40,00 $ 1.278.328,66 $ 34.955.828,37

41,00 $ 1.278.328,66 $ 36.234.157,03

42,00 $ 1.332.018,47 $ 37.566.175,50

43,00 $ 1.332.018,47 $ 38.898.193,96 Fuente Autor (2015)

o Valor de tasas retributivas

Identificando los costos de instalación del proyecto, es necesario conocer la existencia del valor

para la tasa retributiva, teniendo los niveles de contaminación producidos después de realizar el

tratamiento con el extracto vegetal y conociendo los datos de contaminación gracias a los

resultados mostrados en la Tabla 22, se procede a calcular cuánto seria el cobro por la tasa

retributiva como se muestra en la Tabla 49.

Tabla 49. Cálculo de tasa retributiva en caso de aplicar el sistema de tratamiento.

DBO5 en aguas tratadas con yuca (Manihot esculenta crantz)

CC = Q*C*0.0036*t

Carga

Contaminante

kg/día Caudal Q l/s

Carga puntual de

DBO mg /

t tiempo de descarga

en horas

134,197 13 16400 0,1748

fr1= fr0+Cc/Cm

fr1 factor

regional

fr0 factor regional

año pasado

carga meta global

Kg/año

1,225541234 1 71400

Mc= Tm*Fr1*Ci

Mp Costo de

cobro al año

Tarifa mínima por

contaminante tmi

fri factor regional

de parámetro

Carga contaminante al

año en kg

$ 1.520.397 118,52 1,225541234 10467,369 Fuente Autor (2015)

Teniendo en cuenta este costo a pagar anualmente, se identificara cuanto será el costo semestral

a pagar de acuerdo a la proyección de valor futuro del Mc al año usando el IPC para el 2014 con

tasa de interés del 3,7%, del valor proyectado a la tarifa mínima. Dicha proyección será

mostrada en la Tabla 50 en donde están los costos semestrales proyectados del pago por tasas

retributivas

~ 99 ~

Tabla 50. Datos de inversión anual y semestral proyectados para pago de tasas retributivas

Año

Valor anual de

tasas retributivas Semestres

Valor

semestral de

tasas

Valor acumulado

de tasas

1 $ 1.520.397,31 1 $ 760.198,65 $ 760.198,65

2 $ 1.576.652,01 2 $ 760.198,65 $ 1.520.397,31

3 $ 1.634.988,13 3 $ 788.326,00 $ 2.308.723,31

4 $ 1.695.482,69 4 $ 788.326,00 $ 3.097.049,32

5 $ 1.758.215,55 5 $ 817.494,07 $ 3.914.543,38

6 $ 1.823.269,53 6 $ 817.494,07 $ 4.732.037,45

7 $ 1.890.730,50 7 $ 847.741,35 $ 5.579.778,80

8 $ 1.960.687,53 8 $ 847.741,35 $ 6.427.520,14

9 $ 2.033.232,97 9 $ 847.741,35 $ 7.275.261,49

10 $ 2.108.462,59 10 $ 879.107,78 $ 8.154.369,27

11 $ 2.186.475,70 11 $ 879.107,78 $ 9.033.477,04

12 $ 2.267.375,31 12 $ 911.634,76 $ 9.945.111,81

13 $ 2.351.268,19 13 $ 911.634,76 $10.856.746,57

14 $ 2.438.265,11 14 $ 945.365,25 $11.802.111,82

15 $ 2.528.480,92 15 $ 945.365,25 $ 12.747.477,07

16 $ 2.622.034,72 16 $ 980.343,77 $ 13.727.820,84

17 $ 2.719.050,00 17 $ 980.343,77 $ 14.708.164,60

18 $ 2.819.654,85 18 $ 1.016.616,48 $ 15.724.781,09

19 $ 2.923.982,08 19 $ 1.016.616,48 $ 16.741.397,57

20 $ 3.032.169,42 20 $ 1.054.231,29 $ 17.795.628,87

21 $ 3.144.359,69 21 $ 1.054.231,29 $ 18.849.860,16

22 $ 3.260.701,00 22 $ 1.093.237,85 $ 19.943.098,01

23 $ 3.381.346,93 23 $ 1.093.237,85 $ 21.036.335,87

24 $ 3.506.456,77 24 $ 1.133.687,65 $ 22.170.023,52

25 $ 1.133.687,65 $ 23.303.711,17

26 $ 1.175.634,10 $ 24.479.345,27

27 $ 1.175.634,10 $ 25.654.979,36

28 $ 1.219.132,56 $ 26.874.111,92

29 $ 1.219.132,56 $ 28.093.244,48

30 $ 1.264.240,46 $ 29.357.484,94

31 $ 1.264.240,46 $ 30.621.725,40

32 $ 1.311.017,36 $ 31.932.742,76

33 $ 1.311.017,36 $ 33.243.760,12

34 $ 1.359.525,00 $ 34.603.285,12

35 $ 1.359.525,00 $ 35.962.810,12

36 $ 1.409.827,43 $ 37.372.637,55

37 $ 1.409.827,43 $ 38.782.464,98

38 $ 1.461.991,04 $ 40.244.456,02

39 $ 1.461.991,04 $ 41.706.447,06

40 $ 1.516.084,71 $ 43.222.531,77

41 $ 1.516.084,71 $ 44.738.616,48

42 $ 1.572.179,84 $ 46.310.796,32

43 $ 1.572.179,84 $ 47.882.976,17 Fuente Autor (2015)

~ 100 ~

De esta manera, conociendo el valor de la inversión inicial para comprar el sistema además de

las cuotas semestrales, el cobro por las tasas retributivas anuales y el valor de mantenimiento

semestral se procede a calcular el costo total de la inversión semestral a lo largo del tiempo que

es la sumatoria de los costos semestrales de la tabla 46, tabla 47, tabla 48 y tabla 50 se mostrara

en Tabla 51:

~ 101 ~

Tabla 51. Costos semestrales proyectados de inversión para sistema de tratamiento recomendado.

Semestres

Valor semestral

de tasas

Valor semestral de

mantenimiento

Valor Semestral

de jornal

Valor de inversión

inicial

Valor de

cuotas

Valor de inversión de

compra de plantas Total Valor Acumulado

1 $ 760.198,65 $ 1.860.268,44 $ 585.000,00 $ 530.550,00 47.372 $ 390.000,00 $ 4.420.989,00 $ 4.420.989,00

2 $ 760.198,65 $ 1.860.268,44 $ 585.000,00

47.372

$ 3.252.839,00 $ 7.673.828,00

3 $ 788.326,00 $ 26.654,95 $ 609.570,00

144.174

$ 1.568.724,72 $ 9.242.552,72

4 $ 788.326,00 $ 26.654,95 $ 609.570,00

138.252

$ 1.562.803,23 $ 10.805.355,95

5 $ 817.494,07 $ 27.507,91 $ 635.171,94

132.331

$ 1.612.504,70 $ 12.417.860,65

6 $ 817.494,07 $ 27.507,91 $ 635.171,94

126.409

$ 1.606.583,22 $ 14.024.443,87

7 $ 847.741,35 $ 28.388,16 $ 661.849,16

120.488

$ 1.658.466,48 $ 15.682.910,35

8 $ 847.741,35 $ 28.388,16 $ 661.849,16

114.566

$ 1.652.544,99 $ 17.335.455,34

9 $ 847.741,35 $ 28.388,16 $ 661.849,16

108.645

$ 1.646.623,51 $ 18.982.078,85

10 $ 879.107,78 $ 29.296,58 $ 689.646,83

102.723

$ 1.700.774,53 $ 20.682.853,38

11 $ 879.107,78 $ 29.296,58 $ 689.646,83

$ 1.598.051,19 $ 22.280.904,57

12 $ 911.634,76 $ 30.234,07 $ 718.611,99

$ 1.660.480,83 $ 23.941.385,40

13 $ 911.634,76 $ 30.234,07 $ 718.611,99

$ 1.660.480,83 $ 25.601.866,23

14 $ 945.365,25 $ 31.201,56 $ 748.793,70

$ 1.725.360,51 $ 27.327.226,74

15 $ 945.365,25 $ 31.201,56 $ 748.793,70

$ 1.725.360,51 $ 29.052.587,25

16 $ 980.343,77 $ 32.200,01 $ 780.243,03

$ 1.792.786,81 $ 30.845.374,06

17 $ 980.343,77 $ 32.200,01 $ 780.243,03

$ 1.792.786,81 $ 32.638.160,87

18 $ 1.016.616,48 $ 33.230,41 $ 813.013,24

$ 1.862.860,14 $ 34.501.021,01

19 $ 1.016.616,48 $ 33.230,41 $ 813.013,24

$ 1.862.860,14 $ 36.363.881,15

20 $ 1.054.231,29 $ 34.293,79 $ 847.159,80

$ 1.935.684,88 $ 38.299.566,03

21 $ 1.054.231,29 $ 34.293,79 $ 847.159,80

$ 1.935.684,88 $ 40.235.250,90

22 $ 1.093.237,85 $ 35.391,19 $ 882.740,51

$ 2.011.369,55 $ 42.246.620,45

23 $ 1.093.237,85 $ 35.391,19 $ 882.740,51

$ 2.011.369,55 $ 44.257.990,00

24 $ 1.133.687,65 $ 36.523,71 $ 919.815,61

$ 2.090.026,97 $ 46.348.016,97

25 $ 1.133.687,65 $ 36.523,71 $ 919.815,61

$ 2.090.026,97 $ 48.438.043,93

26 $ 1.175.634,10 $ 37.692,47 $ 958.447,86

$ 2.171.774,42 $ 50.609.818,36

27 $ 1.175.634,10 $ 37.692,47 $ 958.447,86

$ 2.171.774,42 $ 52.781.592,78

28 $ 1.219.132,56 $ 38.898,62 $ 998.702,67

$ 2.256.733,86 $ 55.038.326,64

29 $ 1.219.132,56 $ 38.898,62 $ 998.702,67

$ 2.256.733,86 $ 57.295.060,49

30 $ 1.264.240,46 $ 40.143,38 $ 1.040.648,19

$ 2.345.032,03 $ 59.640.092,52

~ 102 ~

Semestres

Valor semestral

de tasas

Valor semestral de

mantenimiento

Valor Semestral

de jornal

Valor de inversión

inicial

Valor de

cuotas

Valor de inversión de

compra de plantas Total Valor Acumulado

31 $ 1.264.240,46 $ 40.143,38 $ 1.040.648,19

$ 2.345.032,03 $ 61.985.124,55

32 $ 1.311.017,36 $ 41.427,97 $ 1.084.355,41

$ 2.436.800,74 $ 64.421.925,29

33 $ 1.311.017,36 $ 41.427,97 $ 1.084.355,41

$ 2.436.800,74 $ 66.858.726,02

34 $ 1.359.525,00 $ 42.753,66 $ 1.129.898,34

$ 2.532.177,00 $ 69.390.903,03

35 $ 1.359.525,00 $ 42.753,66 $ 1.129.898,34

$ 2.532.177,00 $ 71.923.080,03

36 $ 1.409.827,43 $ 44.121,78 $ 1.177.354,07

$ 2.631.303,27 $ 74.554.383,30

37 $ 1.409.827,43 $ 44.121,78 $ 1.177.354,07

$ 2.631.303,27 $ 77.185.686,58

38 $ 1.461.991,04 $ 45.533,68 $ 1.226.802,94

$ 2.734.327,66 $ 79.920.014,23

39 $ 1.461.991,04 $ 45.533,68 $ 1.226.802,94

$ 2.734.327,66 $ 82.654.341,89

40 $ 1.516.084,71 $ 46.990,76 $ 1.278.328,66

$ 2.841.404,13 $ 85.495.746,02

41 $ 1.516.084,71 $ 46.990,76 $ 1.278.328,66

$ 2.841.404,13 $ 88.337.150,14

42 $ 1.572.179,84 $ 48.494,46 $ 1.332.018,47

$ 2.952.692,77 $ 91.289.842,91

43 $ 1.572.179,84 $ 48.494,46 $ 1.332.018,47

$ 2.952.692,77 $ 94.242.535,68

Conociendo los gastos semestrales de adquirir el proyecto y comparándolos con los datos de la Tabla 44, la cual menciona los gastos derivados de no

tener un tratamiento para las aguas, se procede a compararlos Figura 46 para su mejor entendimiento:

Figura 46. Gráfica comparativa de los costos evitados


$0.00

$20.00

$40.00

$60.00

$80.00

$100.00

$120.00

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43

Co

sto

en

pe

sos

Mill

on

es

Semestres

Valor acumulado por contaminacion

Valor Acumulado al conseguir la invercion

~ 103 ~

3.2.3.5.Punto de equilibrio económico

Para complementar la información financiera en los resultados obtenidos dado que es necesario

identificar si el proyecto es sostenible a lo largo del tiempo se identificó el punto de equilibrio

del proyecto para recomendar la cantidad de producto que debe ser vendido para suplir los

costos y gastos de operación del proyecto, en primera instancia es necesario conocer los costos

fijos y variables que en este caso es el costo por jornales para recolectar café, teniendo en cuenta

que cada jornal es capaz de recolectar 45 kilogramos de café en promedio y el costo por jornal

es de 30000, el resultado de mostrados en la Tabla 52 se obtendrán los costos mensuales de

producción de café: y en la Tabla 53

Tabla 52. Costos fijos de operación

Costos y gastos Costo

Jornales $ 330.000,00


Abono $ 66.666,67

Control de malezas $ 40.000,00

Transporte $ 30.000,00

TOTAL COSTOS FIJOS $ 474.666.66

Costos variables para 1 carga de

Café $ 274.829 Fuente: (Autor 2015)

Tabla 53. Datos de importancia para calcular el punto de equilibrio.

Costos variables para 1 carga de Café $ 274.829

Total costos fijos $ 474.666.66

Utilidad esperada 58% Fuente: (Autor 2015)

Tabla 54. Cargas necesarias para la venta del proyecto sin sistema de tratamiento de aguas.

Valor precio de precio Utilidad

esperada

Precio de

venta

Cargas al

mes Cargas al año

Costos variables de café $ 656.250,00 $ 656.300,00 1,2 14.93


Los datos históricos de la venta de café del predio mostraron que la producción de café según el

anexo 1, fue de 7785.5 kilogramos al año, de los cuales 1790.6 kilogramos fueron útiles para la

venta como café pergamino seco, estos representa 14.3 cargas de café y cuyo valor de venta fue

de 656.250 pesos por carga en promedio. Las 14.93 cargas por año suplen las esperadas en la

Tabla 54

3.2.4. Sugerencias para posibles usos de agua tratada.

Por medio de la Tabla 55 se compara los parámetros de calidad basados en la normatividad

colombiana para vertimiento de agua decreto 3930 de 2010 y normatividad española para

reutilización en el consumo humano REAL DECRETO 1620/2007con respecto a los resultados

obtenidos tanto en la caracterización de las aguas residuales del proceso de desmucilaginacion

~ 104 ~

del café, en aguas que no tuvieron este proceso; así mismo se compara con los valores del agua

después del tratamiento con los extractos vegetal de yuca (Manihot esculenta crantz) que fue el

recomendado en este proyecto.

Tabla 55. Datos resumen de aguas residuales y aguas residuales con filtro físico, aguas residuales tratadas con

yuca (Manihot esculenta crantz); comparación en la normatividad mencionada.

DQO

mlg/L

O

DBO

mlg/L

O pH

conducti

vidad

micro

siems

Acidez

CaCO

3/l

Turbied

ad NTU

Dureza

CaCO

3/l

Cloruros

mlg de

ion

cloruro

Oxíg

eno

disue

lto

mlg/l

Muestra

sin

tratamien

to con

floculante

55.200 31.200 4,02 342 9400 2873,28 4100 1773 1,2

Tratamie

nto con

yuca

(Manihot

esculenta

crantz) 27.000 16.400 3,98 450 3700 1350 5333 4667 1,17

Valores

limite

Ver

tim

ien

to

de

fuen

tes

fija

s 6

31

20

15

200 50 06-08

Co

nsu

mo

hu

man

o

R

21

15

200

17

1 0,2 6.5-9 125 2 300 250 >4

Co

nsu

mo d

e

agu

as

trat

adas

R

D

16

20

/200

7

3000 - 5-9

Fuente Autor (2015)

En la tabla anterior se mostró los parámetros de calidad que fueron comparados para determinar

la efectividad del sistema de tratamiento de aguas. Como se puede apreciar aún está por encima

de la normatividad en un 90%, aun así su uso puede ser recomendable para el riego en las

plantaciones puesto que los compuestos inherentes tanto en el lavado de café como en el agua y

la materia orgánica no repercute un riesgo grave para su utilización en riego.


Para disponer de los residuos del proceso de producción de café fue necesario identificar como

se será el tratamiento y ubicación de estos, en este caso los lodos que son sedimentados en los

tanques del sistema de tratamiento, que contienen mucilago, pueden ser aprovechados junto con

la pulpa del café. Según (Rodríguez, 1999) realizo una recopilación de cómo se puede

aprovechar de la mejor manera los residuos y basados en la descripción (Garavito & Puerta,

1998) puede ser utilizado como suplemento en la alimentación porcina. El mucilago según

(Dávila & Ramirez, 1996) se desprende del proceso de desmucilaginacion del café y

conjuntamente con la pulpa pueden ser utilizados como sustrato en la alimentación de la lombriz

~ 105 ~

roja con excelentes resultados tanto en la producción de lombri-compuesto como en la

producción de biomasa de de lombriz.

Por otro lado la Anacafe (Asociación Nacional del Café Guatemala, 2015) nos muestra que la

pulpa y los residuos sólidos pueden ser utilizados para la fertilización de suelos y para la

utilización en almácigos en donde la relación pulpa suelo puede ser del 50% y 50% .

~ 106 ~

4. ANÁLISIS DE RESULTADOS

4.1.FASE PRELIMINAR

4.1.1. Identificación de información de floculantes vegetales.

En la mayoría de los casos investigados en los marcos de referencia se encontró que el agua

utilizada para identificar si existía algún tipo de remoción de la materia orgánica usando

extractos vegetales como la yuca y la tuna fue realizada en laboratorio mostrando condiciones

controladas de parámetros fisicoquímicos, aunque no son comparables con aguas residuales

provenientes del proceso de desmucilaginacion de café, se observó que en el caso del cubio

según (Ojeda Baez, 2012) el agua utilizada para el análisis proviene de aguas naturales de un

embalse, aunque esto dificulta la comparación entre estos resultados teóricos y los recopilados

en este documento, aun dan una visión aproximada a lo que sirvió como referencia para la

elección de los mejores floculantes para la remoción de materia orgánica en aguas.

4.1.2. Selección de floculantes vegetales a emplear.

Al identificar y comparar la información bibliográfica sobre los diferentes compuestos naturales

de origen vegetal, se identificó que muchos tienen condiciones especiales para su obtención,

como la moringa o la samanea saman que requieren una extracción especializada de los

componentes útiles en la floculación, esto hace que su aplicabilidad limite en gran medida su

complejidad de obtención; además que en las investigaciones anteriormente descritas se muestra

el uso de los compuestos vegetales en aguas crudas, aguas residuales domesticas o en algunos

casos la simulación de aguas contaminadas con caolín. Por esta razón la elección del extracto

vegetal para el sistema aquí recomendado, está basado en la necesidad de identificar el que

mejor se adapte a las necesidades dentro del predio y no por los resultados comparables

teóricos, por lo tanto fue elegido utilizar el extracto de yuca (Manihot esculenta crantz), cubio

(Tropaeolum tuberosum) y Tuna (Opuntia ficus-indica) debido a la facilidad de su obtención, en

el caso de la yuca (Manihot esculenta crantz) y el cubio (Tropaeolum tuberosum), éstos se

puede conseguir en las tiendas municipales de forma constante, además de estar disponibles en

la central de abastos de Bogotá para comprarlos al por mayor; por otro lado la consecución de

la penca de Tuna (Opuntia ficus-indica) se torna complicado, aunque ésta se puede encontrar en

la central de abastos de Bogotá y el precio por kilogramo ronda los 2.000 pesos pero se recalca

que esta planta puede ser conseguidas en el desierto de Mondoñedo.

Lo mostrado en Tabla 9, Tabla 10 y Tabla 11 que identifican los valores comparativos que se

tuvieron en cuenta para la elección del mejor floculante de acuerdo a las relaciones de reducción

de turbiedad y las mayores cantidades de agua sin residuos sólidos de gran tamaño, determina la

razón por la cual no se eligió el Cubio (Tropaeolum tuberosum) como floculante de las aguas

residuales de la desmucilaginacion del café; particularmente debido a que el Cubio (Tropaeolum

tuberosum) presentaba valores de turbiedad mayores en relación a los valores de turbiedad que

reducía la yuca (Manihot esculenta crantz) con el tratamiento; aunque la cantidad de agua es

similar (entre 60 y 100 ml), la calidad del agua después del tratamiento es apreciablemente

inferior en el primero, además de mostrar una coloración insalubre.

Por otro lado, el floculante vegetal de Tuna (Opuntia ficus-indica)mostró valores de turbiedad

similares al de los otros 2 floculantes vegetales, pero su rendimiento en cuanto a la cantidad de

agua que se obtiene es inferior con una cantidad de agua tratada entre 4 a 10 ml en 24 horas

~ 107 ~

después del proceso. Esto demuestra que el extracto de Tuna (Opuntia ficus-indica) en su estado

de polvo seco, actúa como material espesante de las aguas residuales del proceso de

desmucilaginacion de café, por esta razón la Tuna (Opuntia ficus-indica) no es recomendable

para el tratamiento y basados en estos resultados se eligió la yuca (Manihot esculenta crantz)

como material floculante que presento óptimas condiciones comparativas de floculación.

Mostrado en la Tabla 23.

Al consultar sobre el uso actual en investigaciones que se tienen de los floculantes vegetales

elegidos, se conoce que solo se maneja como complemento para los tratamientos industriales; su

uso se refleja tan solo en la efectividad del comportamiento del floculante metálico de uso

convencional; se conoce que los porcentajes de remoción de estos extractos vegetales, en el caso

de la Tuna (Opuntia ficus-indica)según (Villabona Ortiz, Paz Astudillo, & Martínez García,

2013) reduce el 50% del color y 70 % de la turbidez en aguas crudas con alta turbidez inicial.

En el caso de la yuca (Manihot esculenta crantz), según (Solis, 2009)comprobó la efectividad

del tratamiento como coadyuvante del sulfato de aluminio, para una remoción del 98% en una

proporción de 1:1 sulfato de aluminio y almidón en una concentración de 70 mg/L. Para el caso

del cubio (Tropaeolum tuberosum), según (Ojeda Baez, 2012) éste no muestra mayor potencial

coagulante para las aguas residuales puesto que al usar una concentración de 1 mg/ litro de

cubio (Tropaeolum tuberosum) y 85 mg/l de sulfato de aluminio, no presento cambios

favorables en la mejora de la turbiedad.

4.1.3. Extracción del floculantes vegetales elegidos.

El proceso de la extracción del material vegetal, donde se siguieron los pasos al pie de la letra

de acuerdo a la Figura 6, permitió aclarar que no es necesaria la utilización de hornos, ya que el

material vegetal puede ser deshidratado con el efecto de la radiación solar directa, esto nos evita

la adquisición de hornos especializados para la deshidratación, teniendo en cuenta la baja

posibilidad de obtener un horno que deshidrate el material vegetal, entonces la radiación solar

en días poco nublados es una alternativa indispensable para la correcta ejecución del proyecto.

Por otro lado algo que cabe resaltar, produciendo una dificultad en el progreso de la ejecución

de los laboratorios, es el tiempo en que se extendió la extracción por soxhlet de la Tuna

(Opuntia ficus-indica). Teóricamente se necesitan 2 hora para completar la extracción de la

clorofila de la Tuna (Opuntia ficus-indica), pero en este caso 2 horas no fueron suficientes, ya

que las condiciones del laboratorio eran precarias, y se usaba una plancha de calentamiento, que

hacía más lento el proceso, contrario a tener una manta de calentamiento, requerida por las

condiciones específicas de la composición de la Tuna (Opuntia ficus-indica) dando así un

tiempo de extracción de 4 horas y 30 gramos en promedio por cada extracción.

Dados los resultados mostrados en la Tabla 8 se pude decir que por cada 1000 gramos de yuca

(Manihot esculenta crantz) después de ser recolectada, 247.31 gramos son de material vegetal

seco, se evidencia una mejor relación, que la del Cubio (Tropaeolum tuberosum), el cual tiene

34,34 gramos de material seco por cada 1000 gramos conseguido. El menor rendimiento lo

muestra la Tuna (Opuntia ficus-indica) con 18,86 gramos de material seco por cada 1000

gramos de penca de Tuna (Opuntia ficus-indica,) obtenida en su estado natural siendo a su vez

la más costosa para conseguir; con esto ya se pueden identificar los costos de los extractos para

el tratamiento.

~ 108 ~

Esta eficiencia del material vegetal que se llegara a obtener después de la deshidratación nos da

una idea de cuánto material vegetal se debe conseguir antes de la deshidratación para así poder

suplir lo necesario para el tratamiento de las aguas residuales del proceso de desmucilaginacion

y lavado del café.


Para identificar una mejora apreciable en la calidad de agua con los recursos prestados que

ofrecía la Universidad Distrital Sede vivero, se tomó como parámetro principal la turbidez

medida por medio del turbidimetro inmediatamente después de haber hecho el tratamiento con 2

mediciones para verificar su veracidad. Después de una hora de iniciado el tratamiento se midió

la cantidad de agua a la que le fue removida la mayor parte de sólidos o agua sobrenadante

gracias al proceso de floculación en el agua. Después de 16 horas, se observó que los sólidos se

sedimentan por completo en la mayoría de los casos.

Se utilizó el equipo agitador para realizar los test de jarras y el turbidimetro, al utilizar este

dispositivo se presentaron entre un rango de 2000 NTU y 3000 NTU de turbidez en aguas que

salen del proceso de desmucilaginacion; además se identificó que después de 16 horas era el

tiempo en que la máxima cantidad de material solidos habían sido sedimentados. Por otro lado

se encontró que la mayor cantidad de agua tratada y el mejor rendimiento se lograron con el

tratamiento de Cubio (Tropaeolum tuberosum) que puede sedimentar cerca del 50% del agua

tratada, pero presenta peores condiciones de turbiedad que las conseguidas en los tratamientos

de yuca (Manihot esculenta crantz) y Tuna (Opuntia ficus-indica), después de esto fue

necesario identificar estadísticamente y matemáticamente la efectividad, aceptabilidad y la

significancia del uso de los extractos vegetales en aguas contaminadas del proceso de

desmucilaginacion del café.


extractos vegetales

Para la determinación óptima de la cantidad de extracto vegetal se intentó unificar los resultados

obtenidos tanto en la validación estadística como en la matemática para ello se realizó una

ponderación de los datos obtenidos en la cantidad de extracto vegetal, visualizados en la Tabla

19 y Tabla 20, así que para llegar a estos resultados se utilizó la cantidad de floculante vegetal

obtenido en los análisis, y se multiplico por un factor de ponderación, a esta multiplicación se

sumó la multiplicación entre un factor de ponderación para la cantidad de agua más la cantidad

de agua obtenida en el análisis correspondiente, como por ejemplo:

Por medio de la anterior solución matemática y las la Tabla 19 y Tabla 20 se obtuvo la

siguiente tabla

~ 109 ~

Tabla 56 ponderaciones en la cantidad de floculante a utilizar

Validación estadística Validación Matemática

po

nd

era

ció

n d

e

pa

ra l

a

Tu

rbie

da

d

po

nd

era

ció

n d

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ag

ua

sob

ren

ad

an

te

Floculante

de yuca

Floculante

de Cubio

Floculante

de Tuna

Floculante

de yuca

Floculante

de Cubio

Floculante

de Tuna

con agua

sin filtrar

90% 10% 1,6 1,6 5,9 6,181455996 6,8886 3,2797

85% 15% 1,9 1,9 6,35 6,188836256 6,9249 3,58455

80% 20% 2,2 2,2 6,8 6,196216516 6,9612 3,8894

75% 25% 2,5 2,5 7,25 6,203596776 6,9975 4,19425

70% 30% 2,8 2,8 7,7 6,210977035 7,0338 4,4991

65% 35% 3,1 3,1 8,15 6,218357295 7,0701 4,80395

60% 40% 3,4 3,4 8,6 6,225737555 7,1064 5,1088

55% 45% 3,7 3,7 9,05 6,233117814 7,1427 5,41365

50% 50% 4 4 9,5 6,240498074 7,179 5,7185

45% 55% 4,3 4,3 9,95 6,247878334 7,2153 6,02335

40% 60% 4,6 4,6 10,4 6,255258593 7,2516 6,3282

35% 65% 4,9 4,9 10,85 6,262638853 7,2879 6,63305

30% 70% 5,2 5,2 11,3 6,270019113 7,3242 6,9379

25% 75% 5,5 5,5 11,75 6,277399372 7,3605 7,24275

20% 80% 5,8 5,8 12,2 6,284779632 7,3968 7,5476

15% 85% 6,1 6,1 12,65 6,292159892 7,4331 7,85245

10% 90% 6,4 6,4 13,1 6,299540152 7,4694 8,1573

Fuente Autor (2015)

Para la decisión de identificar la cantidad óptima se planteó que los resultados de turbiedad

tengan una ponderación más importantes que los resultados de cantidad de agua tratada además

que estos resultados sean lo más cercano a números enteros positivos además de estar muy

próximos a los utilizados en los análisis de laboratorio (cantidades de 1,3,5,7,10 gramos) y

finalmente se obtuvo la Tabla 21.

Con estas 2 variables se recomienda una ponderación dando un 65% de importancia a la

variable de disminución porcentual de la turbiedad y un 35% de importancia a la variable con

respecto a la cantidad de agua obtenida sin material sedimentable ya que estas variables en

conjunto nos mostraran la cantidad de extracto vegetal que sea eficiente para el tratamiento de

aguas residuales del proceso de desmucilaginacion, teniendo en cuenta que la idea de elegir una

concentración optima este en consecuencia con las cantidades utilizadas en el análisis de

laboratorio para poder hacer una comparación más amplia con respecto a todos los parámetros

de calidad (DBO5,DQO, Turbiedad, pH, acidez, Dureza total, conductividad eléctrica)

4.1.5.1.Análisis de validación de varianza estadística para multi-parámetros por

medio del software infostat y ANOVA.

Se utilizó un software estadístico versión 2014i, para la interpretación de resultados, de manera

ágil y versátil, facilitando la digitación de los cálculos inherentes al proceso de descripción

estadística y mostrando 100% de efectividad, la dificultad al momento de usar este software es

el nivel de conocimiento de estadística que puede tener el usuario para accionar de manera

congruente los múltiples usos del software. En las figuras de resultados se muestra una de las

aplicaciones de este software para el análisis de varianza de multi variables.

~ 110 ~

Con los resultados de los análisis de varianza se seleccionaron las mejores cantidades promedio

en cuanto a la remoción de turbiedad y el promedio de cantidad de agua. Se tomó como

referencia la Tabla 19, que sirvió para tomar la decisión de la elección en la mejor cantidad de

floculante vegetal que muestra el mejor rendimiento en el tratamiento de las aguas. En el caso

del Floculante de yuca (Manihot esculenta crantz) cuyo coeficiente de variación para la

identificación del porcentaje de remoción de turbiedad es de 64.2%

Como se puede ver en el uso de 5 gramos de extracto de yuca (Manihot esculenta crantz) en

promedio mostro tiene resultados similares en la reducción de turbiedad y cantidad de agua

tratada que mostraron que 1 gramo y 7 gramos respectivamente Como se ve en la Tabla 9 Este

valor fue tenido en cuenta al momento de decidir la cantidad de extracto vegetal a usar.

Para el caso del tratamiento con extracto vegetal de Cubio (Tropaeolum tuberosum ) que se

identifica en la Figura 27, el análisis de varianza de los factores del agua tratada con previo

tratamiento que obtuvo un p-valor de 24% es mayor que el error permitido para este análisis,

que fue del 5%, lo cual muestra que no existen diferencias significativas entre los factores .

Para complementar estos resultados se comparó la relación entre los factores y la cantidad de

agua a la que fue removida la turbiedad innata de las aguas residuales. En la Figura 29 la

cantidad de extracto vegetal usado tiene un p-valor del 18%, esto nos menciona que el nivel de

diferencias entre los valores no es significativo el p-valor aún está muy apartado del error

mínimo permitido en este análisis de varianza, que es del 5 %. Esto demostrando que la mejor

cantidad de extracto vegetal a usar es de 7 gramos para la cantidad de agua tratada y 1 gramo

referente a la remoción de turbiedad, en ese caso 7 gramos tiene un valor de remoción de

turbiedad similar al de 1 gramo

Para el análisis del tratamiento con Tuna (Opuntia ficus-indica) en primera instancia se analizó

la relación que existe entre los factores de pre tratamiento y la cantidad de extracto utilizado de

acuerdo con el porcentaje de remoción de turbiedad en el agua tratada.

En la Figura 31en ninguno de los factores presentan un p-valor 95% representa un p-valor muy

elevado denotando un error elevado. Al analizar los factores de manera individual se puede

elegir la cantidad para el tratamiento de 5 gramos que muestra la mejor remoción porcentual,

pero al ser un valor negativo (-56%) se considera que existe un aumento en la turbiedad y por

ende no es confiable su aplicación en este tipo de aguas residuales

Finalmente el análisis muestra que14 gramos es la mejor cantidad de extracto vegetal con el

tratamiento de Tuna (Opuntia ficus-indica) para la reducción la cantidad de agua tratada, pero la

cantidad de agua tratada resulta ser inferior a lo analizado con los 3 extractos vegetales según la

Tabla 19.

Por medio del análisis de varianza estadística, se identificó que el coeficiente de variabilidad

(CV) en todos los casos supero las 15 unidades; da una clara señal que el modelo estadístico

elegido aun no es lo suficientemente contundente para dar un resultado aceptable, se identificó

que es posible que sea necesario utilizar más repeticiones para disminuir este coeficiente y así

arroje un resultado 100% fiable en cuanto a la cantidad de extracto vegetal optimo y así poder

~ 111 ~

volver a realizar el análisis de varianza con arreglos factoriales pero en este caso es aún es

necesario complementar estos resultados estadísticos con un análisis matemático.

4.1.5.2.Identificación de concentraciones optimas aplicando máximos y mínimos a

ecuaciones derivables

Para encontrar los valores óptimos del tratamiento se recomendó utilizar la metodología de

máximos y mínimos para ecuaciones derivables, la cual nos da un valor fijo que está

relacionado con las gráficas de correlación descritas en los resultados. En la siguiente tabla se

muestran los tipos de correlación que pertenecen a cada tratamiento.

Tabla 57. Identificación de las regresiones en el tratamiento de aguas residuales del proceso de desmucilaginacion

del café Fuente: (Autor)

Extracto vegetal Parámetro de medición Tipo de

correlación

yuca (Manihot esculenta crantz) % Remoción de turbiedad Potencial grado 6

yuca (Manihot esculenta crantz) Cantidad de agua sobrenadante Potencial grado 4

Cubio (Tropaeolum tuberosum) % Remoción de turbiedad Potencial grado 6

Cubio (Tropaeolum tuberosum) Cantidad de agua sobrenadante Potencial inversa

grado 4

Tuna (Opuntia ficus-indica) % Remoción de turbiedad Exponencial grado

2

Tuna (Opuntia ficus-indica) Cantidad de agua sobrenadante Logarítmica grado 4

Se identificó las regresiones que se repiten de forma más frecuente y que pueden explicar en

forma general el comportamiento de la calidad de agua con respecto a las variables mencionadas

en 4 de los 6 casos planteados de una manera potencial. 1 describe un comportamiento de forma

exponencial y 1 es logarítmico, aunque cada variable resulta independiente se podría pensar en

pronosticar las capacidades de remoción de la turbiedad y cantidad de agua sin partículas de

mayor tamaño con la regresión potencial.

Las cantidades de extracto vegetal máximos de acuerdo al porcentaje de remoción de turbiedad

y la cantidad de agua a la que le fue removida la mayor parte de la turbiedad se resumen en la

Tabla 20 y se complementa con los valores mostrados en la Tabla 19, los cuales son el resultado

del análisis de varianza estadística de los datos obtenidos en el laboratorio. Con estas 2 tablas y

el criterio del autor se generaron los valores mostrados en la Tabla 21 dando mayor importancia

a lo obtenido en el análisis matemático puesto que los coeficientes de variabilidad y los errores

permitidos en el p-valor son muy altos lo que no nos asegura la fiabilidad de los datos

obtenidos. Lo mostrado en la Tabla 21 será utilizado como los valores óptimos para el

tratamiento de las aguas y continuar con la medición de los parámetros de calidad parámetros de

calidad.

4.1.6. Medición de la variación de los parámetros complementarios para

establecer la calidad de agua a las concentraciones optimas de aplicación de

los floculantes

A continuación se realizara la comparación entre la calidad del agua residual del proceso de

desmucilaginacion entre el agua que fue tratado con extracto de yuca (Manihot esculenta

crantz), teniendo en cuenta la Tabla 22 se identificar si existe un aumento o disminución en la

calidad del agua después del tratamiento:

~ 112 ~

Tabla 58. Cambios porcentuales del tratamiento con extracto de yuca (Manihot esculenta crantz).

Parámetro Cambio porcentual del tratamiento yuca


Acidez ml CaCO3/l (reducción) 60,64%

Dureza total ml CaCO3/l (aumento) 52,44%

Dureza cálcica ml CaCO3/l (aumento) 14,81%

mlg de ion cloruro (aumento) 163,33%

oxígeno disuelto (Reducción) 2,78%

DQO mlg /l O (reducción) 51,09%

DBO mlg/l O (reducción) 47,44%

conductividad µS (Aumento) 31,58%

Fuente: (Autor)

Como se puede evidenciar en la tabla anterior se resalta el aumento de los cloruros en el agua a

casi el doble de lo que había originalmente, así como un aumento en la dureza en el agua, que

conlleva a un aumento en la conductividad. Por otro lado la reducción de DBO5, que es un

parámetro de importancia para la medición de la calidad del agua, mostró una reducción de casi

el 50% en el tratamiento con yuca (Manihot esculenta crantz).

En la siguiente tabla se realiza la comparación entre la calidad del agua residual del proceso de

desmucilaginacion y el agua que fue tratada con extracto de Cubio (Tropaeolum tuberosum)

Tabla 59. Cambios porcentuales del tratamiento con extracto de Cubio (Tropaeolum tuberosum).

Parámetro Cubio (Tropaeolum tuberosum) con

agua sin filtrar


Dureza total ml CaCO3/l Reducción 50,41%


mg de ion cloruro Reducción 23,33%


DQO mlg /l O Reducción 21,20%

DBO mlg/l O Reducción 16,35%

conductividad µS Aumento 60,33%

Fuente: (Autor)

Cuando se trató el agua con Cubio (Tropaeolum tuberosum) y ésta tenía un previo tratamiento

de filtrado, se evidenció un desmejoramiento en la calidad del agua aumentando, en 5 de los 7

parámetros de calidad mostrados. denotando que la dureza y la conductividad presentaron

aumentos de mayor consideración que en el tratamiento con yuca (Manihot esculenta crantz) en

este tratamiento los datos se comportan de una manera similar con los obtenidos con la Yuca

(Manihot esculenta crantz).

Tabla 60. Cambios porcentuales del tratamiento con extracto de Tuna (Opuntia ficus-indica)

Parámetro Tuna (Opuntia ficus-indica) con

agua sin filtrar


Dureza total ml CaCO3/l (reducción) 34,96%


mlg de ion cloruro Disminución 33,33%


DQO mlg /l O (reducción) 43,84%

DBO mlg/l O (reducción) 40,06%

~ 113 ~

conductividad µS (Aumento) 127,19%


El tratamiento con Tuna (Opuntia ficus-indica) presentó valores de reducción muy estables, no

siendo altos como el caso del tratamiento con extracto de yuca (Manihot esculenta crantz) ni

bajos como para descartarlo por la efectividad del tratamiento. La única condición que no

cumple el tratamiento con extracto de Tuna (Opuntia ficus-indica,) (Ver Tabla 11), es la

cantidad de agua sin solidos sedimentables después del tratamiento, siendo insuficiente para

considerarlo como una alternativa viable en el tratamiento de las aguas residuales del proceso de

desmucilaginacion del café.

Como se puede ver en la Tabla 25 se realizó un compilatorio de los porcentajes de reducción y

aumento en los parámetros medidos; se tuvo en cuenta principalmente la remoción en la DBO5

de las aguas en el tratamiento y la cantidad de parámetros donde se observó una disminución

porcentual en sus valores, los tratamientos que tuvieron la mayor cantidad de parámetros

positivos fueron, el floculante de Cubio (Tropaeolum tuberosum) floculante de Tuna (Opuntia

ficus-indica), pero sus rendimientos medidos en la cantidad de agua con tratamiento efectivo y

la baja cantidad de remoción de DBO5 los colocan como alternativa viable. Finalmente el que

demostró una mejor proporción de remoción de DBO5 el cual es el parámetro que utilizado para

el cobro de tasas retributivas así que la reducción de este parámetro en las aguas es de vital

importancia para la evaluación económica, Por estas razones se propone como la mejor opción

para el tratamiento de las aguas residuales que salen del proceso de desmucilaginacion el

extracto de yuca (Manihot esculenta crantz), cuya cantidad de floculante a usar se demuestra en

la Tabla 23. Por lo tanto, se procedió a comparar los parámetros de calidad medidos de las

aguas que fueron tratadas con extractos vegetales con respecto a lo que se menciona en la

normatividad de calidad de aguas para vertimientos a ríos y calidad de aguas para consumo

humano como se evidencia en la Tabla 55 donde se identifica el no cumplimiento con las

exigencias de calidad más rigurosas para el consumo humano, y aún falta mejorar la calidad

para vertimiento en fuentes hídricas, pero se considera un gran avance en el uso de extractos

vegetales como aditivo de tratamiento

~ 114 ~

para optimizar la floculación de los sólidos presentes en el agua. Se mostrara a continuación de

manera resumida como fueron las disminuciones y aumentos en la calidad del agua después del

tratamiento.

En la Tabla 58Tabla 57 se muestra que el tratamiento con yuca (Manihot esculenta crantz) para

la remoción de material solido de gran tamaño se obtuvo un mejor rendimiento de filtración del

47,44% en la DBO5 denotándose también una disminución de la DQO, de la acidez, de la

turbiedad y el oxígeno. Por otro lado la conductividad, la dureza y los cloruros aumentaron, en

cambio el pH se mantiene constante.

Por otro lado la presencia de cloruros en el agua es exagerada así como la presencia de valores

altos de dureza, estos 2 parámetros conjuntamente muestran teóricamente la presencia de

carbonatos, cloruros en el agua y se podría presumir que hay nitrato de calcio y magnesio

(Cardenas, 2005), lo cual hace que utilizarla a nivel doméstico no sea lo más conveniente, dadas

las reacciones químicas que se podrían presentan al entrar en contacto con jabón suministrando

productos corrosivos.

4.1.7. Planteamiento del diseño para tratamiento de aguas residuales.

4.1.7.1.Cantidad de agua a utilizar

Para poder diseñar un sistema que pueda suplir la cantidad de agua que es vertida al cauce de los

ríos en su totalidad y de esta manera ofrecer su respectivo tratamiento y mejorar la calidad del

agua fue necesario identificar la cantidad máxima de agua en momentos de máxima producción

de café para lavado; teniendo los datos del peso del café lavado y los litros usados de agua para

el lavado se identificó que la mejor forma de pronosticar el agua utilizada para el lavado de café

fue la regresión lineal con una correlación del 98% mostrado en la Figura 41 , que demuestra la

existencia de una relación directa entre el peso del café y el uso del agua y puede ser

pronosticado con un 98% de confiabilidad del dato obtenido, así de acuerdo con los datos

históricos se pudo obtener cuanto podría haber sido la cantidad de agua usada en ese entonces,

arrojando un valor de 653 litros de agua, este valor fue utilizado para tenerlo en cuenta en el

diseño del sistema esquematizado en los planos anexos.

El diseño del sistema de tratamiento fue planteado identificando la necesidad de tratar el agua

en el máximo día de producción identificando la necesidad de poder tratar esta cantidad de agua,

que en este caso es de 653 litros de agua en total, se decidió dividir el sistema en 3 partes

procurando facilitar la consecución de los materiales para el diseño del sistema.

4.1.7.1.1. Cálculos de diseño

Para los cálculos de diseño, planeta mantener valores fijos, como lo es la velocidad de entrada

del agua al sistema de tratamiento descrito por la (Grupo Polmyplas, 2008), sabiendo que puede

llegar a ser constante este valor se mantendría fijo en 2,094 m/s y el diámetro de la tubería de 1

pulgada que es lo que se encuentra de manera comercial, con estos valores y usando la fórmula

de Darcy-Weisbach para el diseño de canales la distancia que debería tener el conducto que

conecta a los tanques del sistema de tratamiento, procurando que los tanques no quedaran muy

próximos ni muy lejanos entre si como para tener que invertir en un espacio demasiado amplio

~ 115 ~

para su construcción. Estas acotaciones facilitan el diseño del sistema basado en ecuaciones de

teóricas que permiten mantener velocidades constantes para que el proceso de agitación sea

efectivo y que cumpla con el fin de sedimentar el agua

4.1.7.1.2. Gradiente de velocidad

El gradiente de velocidad fue considerado de acuerdo a lo que se utiliza normalmente en las

plantas de tratamientos de aguas residuales, condiciones dadas por el RAS2000, en donde el

valor obtenido de 41,50 s-1

aunque es un poco elevado en comparación a el rango de efectividad

optimo que se menciona en la RAS2000 este valor esta entre 15 s-1

y 75 s-1

lo que significa que

la cantidad de energía que es dispersada por un proceso de agitación es suficientemente grande

para que las partículas sedimentables puedan agruparse sin deshacerse evitando que estas sean

solubles en el agua, lo que dificultaría su sedimentación, pero al ser valores elevados significa

que la energía no es lo suficientemente alta para hacer una distribución homogénea en las

partículas que se van a sedimentar y del compuesto utilizado para la floculación y por ende el

tiempo en que estas partículas se sedimente se vería incrementado, esto depende de la estructura

de la carga contaminante que este en el agua contaminada

Aunque el tiempo de retención del agua no debería pasar de 30 minutos según RAS2000, por las

características de este floculante y las características del agua contaminada; se identificó en los

en los análisis de laboratorio que la sedimentación total se logra en menos de 18 horas.


4.2.1. Evaluación técnica.

4.2.1.1.Eficiencia

El sistema recomendado en este proyecto se planteó darle importancia a la reducción de DBO5

con ya que este parámetro es utilizado a nivel nacional como referente de calidad además de ser

utilizado para calcular las tasas retributivas por, su eficiencia en la remoción es del 47% que es

equiparable con lo reducido el tratamiento primario se un sistema de tratamiento de aguas

residuales.


Una superficie de 4.7*9 metros es adecuada para la ubicación del sistema de tratamiento

recomendado mostrado en el anexo 3 donde podemos ver los planos del diseño, en este espacio

se puede instalar y adecuar los 9 tanques necesarios para realizar el tratamiento, esta área fue

delimitada teniendo en cuenta una distancia entre los tanques de 10 centímetros, esto con el fin

de optimizar el espacio de adecuación del sistema.

4.2.1.3.Ciclo productivo

Cada vez que se vaya a realizar un lavado debe haber tratamiento de las aguas, se conoce que

este lavado se puede realizar hasta cada 20 días de los cuales en 5 días consecutivos es el

lavado del café, dando un máximo de 10 días de lavado de café al mes, aunque el café se va

adaptando a las condiciones ambientales y climáticas para que a lo largo de los años genere

una sola época de recolección en el año, cabe resaltar que el ciclo productivo actual nos

condiciona para la adquisición de los insumos necesarios (consecución de yuca) a corto plazo

en el cual nos permitirá planear cuanto extracto sería necesario obtener para el tratamiento de

~ 116 ~

las aguas, por otro lado en condiciones en donde la recolección de café sea una vez al año y así

mismo solo se realice lavado de café en esta época, habría que identificar nuevamente cuento

seria la cantidad de agua total y así proyectar el uso de extractos vegetales a las condiciones

específicas del predio

4.2.1.4. Capacidad de procesamiento

La capacidad de procesamiento está enfocada a la cantidad de agua que se va a tratar en días de

máxima producción teniendo en cuenta que el predio tiene de 5000 plantas de café que llegan a

producir un máximo de 625 litros de agua contaminada en un día máxima cosecha, el sistema

puede cubrir esta cantidad de agua, pero el tiempo requerido para realizar el tratamiento

aumentaría ya que se debe hacer el tratamiento en 3 tanques diferentes con una sola extruvtura

de aguitacion.


Para que el sistema de tratamiento sea sostenible a lo largo del tiempo se deben obtener 23.5

kilogramos de Yuca (Manihot esculenta crantz) seca esto nos va a asegurar que el tratamiento

sea llevado a cabo en todo momento que sea realizado un proceso de lavado, cabe resaltar que la

recolección de este extracto vegetal se realizará en un día para 2 lavados, esto con el fin de

maximizar la efectividad de la recolección, aunque es necesario calcular específicamente cuanto

kilogramos de yuca se van a utilizar de acuerdo a la cantidad de agua contaminada utilizada y

así no desperdiciar material que puede ser útil en el futuro.

4.2.1.6.Aspectos de ingeniería de proyecto

Teniendo en cuenta que los parámetros técnicos desarrollados en este proyecto, donde se

identifica tanto la viabilidad técnica, como la viabilidad social, y teniendo puntos a favor y en

contra para el desarrollo del proyecto, se considera necesario que sean explicados a

continuación.

En la viabilidad técnica se tuvieron factores importantes para el desarrollo del proyecto, como lo

son el espacio para la construcción, los materiales empleados para el diseño del sistema y el

ciclo productivo del proyecto. Los materiales empleados son de fácil consecución en el

municipio, aunque los tanques tienen que ser trasladados de Bogotá, resultando ser muy

económicos.

El ciclo productivo en el predio es de 20 días resultando, muy corto en comparación con las

fincas que generalmente solo recogen café en 2 temporadas al año. Por lo tanto, los costos de

tratamiento son constantes. El sistema está pensado para que se adapte al ciclo productivo del

predio donde se realizaron las mediciones de caudal requeridas dentro del diseño y la cantidad

de café a procesar.

La eficiencia del sistema diseñado y recomendado en este proyecto de aplicación en

comparación con lo que recomienda Cenicafe, en la implementación de la S.T.A.R, se evidencia

en los resultados obtenidos por el sistema recomendado, logrando una reducción del 80% en la

DBO5; esto contando con todo el sistema, desde su reactor metanogenico, los tanques de

almacenamiento y bio-reactores. Lo que se recomienda en este sistema es un tratamiento para la

disminución del material particulado en las aguas residuales después del lavado del café el cual

consta de una serie de tanques para la sedimentación de la materia orgánica, Los resultados de

~ 117 ~

este proyecto muestran una disminución del 41% en la DBO5, parámetro de importancia para la

identificación de los costos por contaminación, siendo la mitad de lo que se reduce en

comparación con la S.T.A.R. pero cabe resaltar que únicamente se usa extracto vegetal de yuca


El diseño del sistema está basado en las consideraciones específicas del predio en su nivel de

contaminación y en su ciclo productivo, si se quiere comparar lo obtenido en este proyecto, es

necesario adaptar la metodología a las condiciones puntuales de cualquier proceso productivo en

donde haya lavado de café y así poder ser usado como guía.

El uso de la yuca (Manihot esculenta crantz) logísticamente hablando, es complicado debido a

la dificultad en su obtención en grandes cantidades, el requerimiento del uso de este insumo es

elevado en concordancia al volumen de extracto vegetal usado por litro de agua contaminada.

En el tratamiento se usan 23 kilogramos en promedio de yuca (Manihot esculenta crantz) cada

día que se realiza un lavado de café, y la siguiente expresión nos permite conocer cuánto café

debe ser usado diariamente de acuerdo a la cantidad de agua contaminada a tratar.

4.2.2. Aceptabilidad social del sistema tratamiento de aguas diseñado

La viabilidad social es de vital importancia para el desarrollo del proyecto, donde se midió la

aceptabilidad que tienen las personas por adquirir un producto y adaptarse a él. En el caso del

diseño de este sistema de tratamiento de aguas residuales del proceso de desmucilaginacion del

café, se percibe en el campesino el interés por conocer y aplicar algo diferente a lo

convencional, además de entender la importancia que lleva con sigo la contaminación que

genera las aguas del despulpe del café; aunque el campesino intenta con los recursos que tiene a

su alcance ser más productivo y eficiente en su proceso, así como darle la mejor disposición a

los residuos que genera. Por otro lado se evidencia que el cafetero solo estaría dispuesto a

adquirir este tipo de sistema si las tasas retributivas se tornan obligatorias; esto denota la

necesidad de explicarles de una manera más profunda el desarrollo del proyecto y cómo puede

ser aplicado en cada uno de los predios del campesino interesado.

Se valora que los cafeteros del municipio de Anolaima son conscientes de la necesidad de tratar

las aguas contaminadas y los efectos que trae para la salud y el ambiente Para dar solución al

problema aplicando este proyecto en diferentes predios, se debe identificar las condiciones

propias de cada procesos productivo cafetero, tales como la producción diaria promedio y

cantidad de agua utilizada en el proceso y con estos valores se puede proyectar un sistema de

tratamiento de aguas residuales para el proceso de desmucilaginacion del café.

4.2.3. Evaluación económica del sistema tratamiento de aguas diseñado

4.2.3.1.Depreciación

Esta herramienta nos muestra la devaluación del costo fijo a lo largo del tiempo,

financieramente este tipo de indumentaria tiene una vida útil de 10 años que nos da el valor

oficial de venta de este producto a lo largo de estos años considerando un comportamiento en

depreciación líneal.

4.2.3.2.Inversiones

En este apartado se mencionan los costos de mantenimiento del sistema productivo, basados en

los gastos de recursos útiles, como lo son el agua, la luz y la materia prima de yuca (Manihot

~ 118 ~

esculenta crantz) que de manera mensual generaría un costo promedio de $ 310.349,48 pesos,

pero hay que tener en cuenta que el extracto vegetal a usar solo será necesario adquirirlo

comercialmente hasta el primer año ya que para el mantenimiento del se recomendó la

adquisición de cangre de yuca (780 plantas) por un valor total de $390.000 pesos, esto siguiere

un ahorro importante en la consecución del el extracto vegetal.

4.2.3.3.Tasa interna de retorno (TIR) y tiempo de recuperación de capital

En la metodología del análisis de la Tasa interna de retorno, se identificó cómo sería el

comportamiento financiero de los costos, gastos e ingresos del proyecto en su estado actual de

inversión, es decir sin el sistema de tratamiento recomendado, ni el pago de las tazas

retributivas, identificando solo los flujos de caja que se tiene actualmente (Ver Tabla 35), a

partir de esto en la Tabla 37 se identificó el valor actual neto (VAN) que en este caso es de $

27.528.880, un valor positivo que a grandes rasgos demuestra cierta rentabilidad en la

producción de café, lo que significa que a largo plazo se producirán ganancias adecuadas al

sistema productivo, esto se respalda con una TIR de 537%, tasa muy alta debido que este

indicador toma en cuenta los valores de inversión, de gastos, costos y ganancias al inicio de un

proyecto productivo en la etapa de pre-factibilidad, como este proyecto ya paso el tiempo de

recuperación de capital, se considera que esta en una etapa de ganancias económicas y por ende

la TIR tiende a ser un valor muy grande, esto se reafirma en la Tabla 38 que nos muestra el

tiempo de recuperación de capital, la cual en todos los años de flujo de caja libre da un valor

positivo, para el año 0 con un valor de $ 2.545.866,67 de ganancias para el campesino

caficultor al año o $212.155 pesos al mes para su supervivencia

De una manera equivalente se aplicó esta metodología con el supuesto de invertir en la

instalación del sistema de tratamiento así como los costos por mantenimiento y aplicación del

sistema de tratamiento, el resultado para este caso del valor actual neto (VAN) mostrado en la

Tabla 41 es de -21.216.498, un valor negativo lo que significa que el predio en las condiciones

actuales no puede mantener en su totalidad el proceso productivo, al ser este valor negativo hace

inconsistente el cálculo de una tasa interne de retorno positiva demostrado en la Tabla 42 puesto

que en todos los años se evidencia un flujo de caja negativo

4.2.3.4.Costos evitados

Lo mostrado en la metodología de costos evitados está basada en la posibilidad de que se cobren

las tasas retributivas por contaminación de fuentes hídricas de manera obligatoria, este resume

de manera importante el cómo ésta clase de proyectos demuestra que puede salir mas

económico el pago por evitar contaminación que el pago por contaminar. La cual se crea al

haber calculado los costos semestrales pueden llegar a ser causados por contaminar las fuentes

hídricas sin un tratamiento de las aguas, mostrado en la Tabla 43 que es el costo anual y se

comparó con el costo del préstamo por la adquisición del sistema de tratamiento, más el costo

de instalación del sistema y mantenimiento más el cobro de las tasa retributivas con aguas que

tiene menor capacidad contaminante debido al tratamiento diseñado, se identificó que el total de

costos por contaminar agua sin tratamiento es superior que invertir en un sistema de tratamiento

desde el semestre 19 (después de 9 años) como se identifica en la Figura 46; de este periodo en

adelante si se tiene un sistema de tratamiento de aguas se reduce el costo por contaminación,

significa que hacer la inversión a corto plazo es más económico “pagar por contaminar”e

invertir a largo plazo resulta más económico. Estos cálculos se tienen en cuenta las condiciones

específicas del predio (valor de venta del café, valor de jornales para mantenimiento del sistema,

~ 119 ~

costo por contaminación, que va de acuerdo al nivel de producción de contaminación), lo que

nos demuestra cierta rentabilidad por invertir en evitar contaminación.

4.2.3.5.Punto de equilibrio económico

Esta metodología nos muestra que a partir de los costos de producción se puede calcular la

cantidad de unidades necesarias para producir y que suplan los costos que actualmente genera el

predio, equivalentes a 14,3 cargas de café, y se necesitan 14,93 cargas de café para suplir los

costos de producción, sumado a esto para corroborar si lo encontrado en la metodología de tasa

interna de retorno que demostró que el proyecto económico con sistema de tratamiento de aguas

residuales puede llegar a ser insostenible como se ve en la Tabla 41, con lo establecido en el

punto de equilibrio considerando que el proyecto es insostenible con los ingresos actuales, se

recalculan las cargas de café para la venta que suplan los costos de producción al haber

recomendado el sistema de tratamiento de las aguas residuales que se identifican en la Tabla 61,

finalmente la Tabla 62 muestra las cantidad de cargas de café que son necesarias para producir y

mantener estable el procesos productivo con un sistema de tratamiento de aguas residuales.

Tabla 61.a) Costos mensuales de operación y b) recopilación de costos variables.

Costos y gastos totales Mensuales

Costos variables de

1 carga de Café $ 82.672

Jornales totales $ 572.166,67 Total costos fijos $ 1.046.188

tasa retributiva $ 126.699,78 Utilidad esperada 87%

Crédito $ 3.582,05


Insumos $ 305.740,00

Trasporte $ 30.000,00

Total $ 1.046.188,49


Tabla 62. Cargas necesarias para la venta del proyecto sin sistema de tratamiento de aguas.Fuente: (Autor)

Valor precio de

precio Utilidad esperada Precio de venta

Cargas al

mes Cargas al año

Costos variables de

café $ 656.250,00 $ 656.300,00 1,8 21,89


Basados en la tabla anterior se identifica que es necesario producir 21.89 cargas al año para

solventar adecuadamente el sistema de tratamiento, pero actualmente se producen 14.3 cargas al

año por lo cual se necesitaría aumentar la producción.

Al comparar las 2 metodologías citadas para el análisis económico del proceso de producción de

café se encontraron 2 resultados opuestos, los valores encontrados en el punto de equilibrio

muestra que la producción de café está en déficit, actualmente se producen 14,3 cargas al año y

lo encontrados en la Tabla 54 demuestra que se necesitan 14,93 cargas para suplir los costos de

producción y generan una rentabilidad, por otro lado la metodología de la tasa interna de retorno

TIR para el proyecto de producción de café muestra un valor de 537% que supone una

viabilidad excelente del proyecto considerando factores de proyección de ingresos, costos y

gastos, pero al ser una metodología esencialmente útil en la etapa de pre-factibilidad de un

proyecto económico que toma en cuenta los costos de inversión para la recuperación de capital,

~ 120 ~

hacen que al aplicarlo con un proceso productivo que está en la etapa de operación por lo que el

tiempo de recuperación de capital equivalente a los dos primeros años de producción ya se

superó siendo el valor de la TIR no confiable. Por esta razón es más adecuado considerar el

punto de equilibrio económico para identificar en qué nivel es recomendable proponer un

sistema de tratamiento de aguas residuales, por ello las cargas necesarias para suplir los costos

de producción llegan a ser de 21,89 cargas al año, valor que permite sostener los costos por

instalación y mantenimiento del sistema de tratamiento de las aguas residuales propuesto.

4.2.4. Sugerencias para el uso del agua tratada.

Lo evidenciado en la Tabla 55 donde se realiza la comparación entre los valores de los

parámetros de calidad medidos en el agua después del tratamiento y antes del tratamiento con

relación a la normatividad colombiana sobre calidad de aguas, reporta valores que sobrepasan

de manera notoria los límites de calidad, lo que hace inviable pensar en una reutilización para el

consumo humano o vertimientos, de manera que se plantea la opción de utilizar esta agua

tratada para riego agrícola, por cumplir la normatividad colombiana en este uso. Los parámetros

de calidad y su respectivo valor para agua de riego se aprecian en la Tabla 63 .

Tabla 63. Parámetros a tener en cuenta para riego de agua en Colombia

Expresado como Unidad

Límite máximo

permisible

Aluminio Al mg/l 5,0

Arsénico (total) As mg/l 0,1

Bario Ba mg/l 1,0

Berilio Be mg/l 0,1

Boro (total) B mg/l 1,0

Cadmio Cd mg/l 0,01

Carbamatos totales Concentración total de

carbamatos

mg/l 0,1

Cianuro (total) CN- mg/l 0,2

Cobalto Co mg/l 0,05

Cobre Cu mg/l 2,0

Cromo hexavalente Cr+6

mg/l 0,1

Fluor F mg/l 1,0

Hierro Fe mg/l 5,0

Litio Li mg/l 2,5

Materia flotante Visible Ausencia

Manganeso Mn mg/l 0,2

Molibdeno Mo mg/l 0,01

Mercurio (total) Hg mg/l 0,001

Níquel Ni mg/l 0,2

Organofosforados

(totales)

Concentración de

organofosforados totales.

mg/l 0,1

Organoclorados

(totales)

Concentración de

organoclorados totales.

mg/l 0,2

Plata Ag mg/l 0,05

Potencial de

hidrógeno

pH 6-9

Plomo Pb mg/l 0,05

Selenio Se mg/l 0,02

Sólidos disueltos mg/l 3 000,0

~ 121 ~

Expresado como Unidad

Límite máximo

permisible

totales

Transparencia de las

aguas medidas con el

disco secchi.

mínimo 2,0 m

Vanadio V mg/l 0,1

Aceites y grasa Sustancias solubles en hexano mg/l 0,3

Coniformes Totales nmp/100 ml 1 000

Huevos de parásitos Huevos

por litro

Cero

Zinc Zn mg/l 2,0 Fuente (Environmental Law Alliance Worldwide, 2000)

Aunque los parámetros analizados en el presente proyecto de aplicación no tuvieron en cuenta

los compuestos químicos mencionados en la tabla anterior, los parámetros fisicoquímicos

analizados son utilizados para recomendar el agua tratada y no presumen una oposición para que

pueda ser utilizada en riego.


Los lodos que se sedimentan al aplicar el tratamiento de las aguas residuales del proceso de

desmucilaginacion del café, pueden ser usados en conjunto con la pulpa del fruto como abono

por aplicación directa y/o para preparar compost, contribuyendo a la fertilidad de los cultivos de

plantas forrajeras que son usadas como barreras vivas, como es el caso del almacigo. La pulpa

puede ser procesada en seco, lo que significa que menos agua es contaminada, además que se

evita la fermentación acelerada de ésta, aunque también la opción de usar el mucilago con

lombri-cultivos es efectiva y conllevaría realizar una inversión para su infraestructura e

insumos, por esto se recomienda el uso combinado de la pulpa y el mucilago como abono para

los suelos

~ 122 ~

5. CONCLUSIONES

Se identificó que las concentraciones de los extractos vegetales que mejor se adaptan a

las condiciones planteadas en el predio la Pedregosa para el tratamiento de las aguas

residuales producidas en el proceso de desmucilaginacion del café son: La yuca

(Manihot esculenta crantz) con 25 g/L de agua contaminada, el Cubio (Tropaeolum

tuberosum) con 35 g/L de agua contaminada y la Tuna (Opuntia ficus-indica) con 25

g/L de agua contaminada.

El mejor extracto vegetal que actúa como floculante fue la yuca, debido a que demostró

mejores resultados en la reducción de la turbiedad, pH, DQO, DBO5, acides, Cloruros,

dureza total y dureza cálcica, además mostro ser el más económico en sus costos de

adquisición y producción generando una actividad agrícola alterna dentro del predio “la

Pedregosa”.

Se recomendó el uso de los extractos vegetales en su estado seco, debido a su capacidad

de conservación, almacenamiento y mejora en su acción de remoción de material

orgánico del agua residual del proceso de desmucilaginacion del café permitiendo

reducir para la yuca (Manihot esculenta crantz) en un 41% la DBO5, la turbiedad en un

53%. Los de menor capacidad de purificación del agua residual fueron: el cubio

(Tropaeolum tuberosum) con una disminución del 16% en la DBO5; y finalmente la

Tuna (Opuntia ficus-indica) con una reducción del 40% en la DBO5, al no agua

precipitar de forma efectiva el floculo formado generando un volumen mínimo de agua

tratada

Se diseñó un sistema de tratamiento de aguas residuales del proceso de

desmucilaginacion del café empleando extracto en polvo de yuca (Manihot esculenta

crantz) como floculante a razón de 25 g/L día de producción de café, este diseño tiene

la capacidad de adaptarse a los requerimientos de la finca cafetera “La Pedregosa” en el

municipio de Anolaima– Cundinamarca.

La adquisición de yuca (Manihot esculenta crantz) en comparación a los otros 2

extractos vegetales es sencilla y económica ya que puede ser proveída en cualquier

central de abastecimiento o plantada directamente en el predio. En cambio, las

plantaciones de cubio (Tropaeolum tuberosum) y Tuna (Opuntia ficus-indica) no

pueden adecuarse a las condiciones del predio.

Se identificó que los floculantes de extractos vegetales pueden ser utilizados en el

tratamiento de aguas residuales del proceso de desmucilaginacion de café sin la

necesidad de floculantes convencionales de origen inorgánico, de base de hierro o

aluminio.

La metodología de costos evitados en la cual se identificó la viabilidad económica de

este proyecto, demuestra que existen ventajas a largo plazo, aunque la inversión inicial

es elevada; a partir del noveno año se evidencia una disminución en la inversión de

capital total para los gastos por instalación del sistema de tratamiento en comparación a

los gastos por contaminación que se vuelven elevados partir del noveno año.

Se demostró mediante el punto de equilibrio el proceso productivo enfocado solo a la

siembra y venta de café en el predio “La Pedregosa” para mantener rentable la venta de

café con las actividades actuales se debe vender 14.93 cargas al año y actual mente se

están vendiendo 14.32.

~ 123 ~

Según la evaluación de la actividad económica en la venta de café, la tasa interna de

retorno para la finca sin la inversión del proyecto de tratamiento de aguas residuales

recomendado, muestra un valor de 535% aunque es un valor extremadamente alto como

análisis financiero que comparada con la tasa interna de oportunidad T.I.O que es del

527% supera con creses la posibilidad de demostrar que es una inversión económica

estable aunque esto se explica por qué esta metodología es útil para proyectos en la

etapa de pre-factibilidad

El tiempo de recuperación de capital según la metodología de tasa interna de retorno

(TIR) mostro que existe un entrada de capital en el año 0 de $ 2.545.866 lo que supone

un ingreso $212155 pesos mensuales 3 veces menor que el salario mínimo legal vigente

para el sostenimiento de una persona, y con este ingreso dificultaría una buena calidad

de vida.

La Tasa interna de retorno utilizada en la metodología de análisis económico no mostró

un resultado cuantificable por los elevados costos de mantenimiento y compra de

insumos para mantener el sistema de tratamiento de aguas residuales en

funcionamiento, en comparación a los ingresos obtenidos por la actividad económica;

debido a esto, los ingresos puntuales que existen dentro del predio no sustituyen el costo

continuo de la inversión y por esta razón no existe un valor porcentual en la tasa interna

de retorno de la actividad económica para recomendar este sistema de tratamiento de las

aguas residuales.

Técnicamente el proyecto está enfocado a que los materiales sean de fácil adquisición,

económicos, y de esta manera lograr que el diseño del sistema de tratamiento sea

sencillo y de fácil entendimiento para cualquier persona.

En cuando a la aceptabilidad social el sistema de tratamiento de aguas residuales del

proceso de desmucilaginacion del café propuesto, generó en los cafeteros de la región

inquietud y la posibilidad de aplicarlo en sus predios, aunque esto conlleva identificar la

facilidad de adaptación del sistema de tratamiento de aguas de acurdo a las condiciones

de sus fincas; además que proporciona una alternativa diferente a lo convencional y se

muestra como una tecnología apropiada para los cafeteros de Colombia y en lo referente

a instalación no presenta precios comparativamente elevados a los ofrecidos en el

mercado.

Con los valores en los parámetros de calidad con que se vierte el agua al final del

tratamiento, es recomendable reutilizarla en el proceso de producción de café, aunque

habría que cuantificar el efecto que con lleva el re uso de ese tipo de agua tratada en

este en la calidad. Pero dada la experiencia de los cafeteros de la región, ellos

recomiendan el uso para riego, y los sólidos sedimentados como compost en los suelos

ya que se considera un excelente abono.

~ 124 ~

6. RECOMENDACIONES

Debido a que se tomó como referencia un cafetero de bajos ingresos, la viabilidad

económica fue desfavorable. Sería ideal identificar si para cafeteros cuya producción de

café es mayor y por ende sus ingresos son mayores, el sistema de tratamiento de aguas

residuales podría traer beneficios económicos más visibles.

Se recomienda identificar si especies vegetales que contienen niveles de almidón en su

estructura (arroz, maíz, papa), podrían generar efectos de remoción orgánica parecidos o

mejores en aguas residuales del proceso de desmucilaginacion del café.

Aunque la importancia de este proyecto es al identificación y recomendación del uso de

extractos vegetales para el tratamiento de las aguas residuales, para así reconocer su

efectividad, es posible que utilizar floculantes orgánicos en base a aluminio de uso

comercial complemente la efectividad del tratamiento con extractos vegetales

demostrando mejores rendimientos,

Los valores monetarios mostrados en el presente proyecto solo son aplicables en las

condiciones del primer bimestre del 2015 y habría que proyectar estos costos a la fecha

en que este proyecto sea leído

~ 125 ~

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