💧 Agua I+D+i

Manual de Procedimientos para el Análisis Físico, Químico y Microbiológico del Agua Potable y Agua Residual

📑 Índice 

1. Introducción

El análisis de agua es esencial para garantizar la protección de la salud pública y la conservación ambiental:

Salud pública: La calidad del agua incide directamente en la transmisión de enfermedades de origen hídrico (coliformes, E. coli, enterovirus). La Resolución 2115 de 2007 en Colombia establece los requisitos de calidad del agua para consumo humano, alineados con las guías de la OMS y la EPA.

Ambiente: El monitoreo de aguas residuales permite evaluar el impacto de vertimientos sobre cuerpos receptores, prevenir eutrofización y contaminación por metales pesados o contaminantes emergentes. El Decreto 631 de 2015 regula los parámetros de vertimiento y reúso, en concordancia con la normatividad ambiental nacional. 

👉 El análisis de agua es un instrumento de gestión sanitaria y ambiental, obligatorio en planes de saneamiento básico y licencias ambientales.

Importancia del análisis de agua en salud pública y ambiente

Diferencias entre agua potable y agua residual

Objetivos del control y monitoreo

2. Normatividad y estándares de calidad

Parámetros de referencia para agua potable (OMS, EPA, normas locales)

Parámetros de referencia para agua residual (descarga y reúso)

3. Muestreo y conservación de muestras

Técnicas de muestreo para agua potable

Técnicas de muestreo para agua residual

Conservación y transporte de muestras

4. Análisis físico-químico de agua potable

Color, olor y sabor

Turbidez y sólidos disueltos

pH y conductividad eléctrica

Dureza y alcalinidad

Contenido de cloruros, sulfatos y nitratos

Metales pesados (Fe, Mn, Pb, Cd, Hg)

5. Análisis microbiológico de agua potable

Coliformes totales y fecales

Escherichia coli

Patógenos específicos (Salmonella, enterovirus)

6. Análisis físico-químico de agua residual

Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)

Demanda Química de Oxígeno (DQO)

Sólidos suspendidos totales (SST)

Grasas y aceites

Nutrientes (Nitrógeno, Fósforo)

Metales pesados y contaminantes emergentes

7. Análisis microbiológico de agua residual

Coliformes fecales

Patógenos indicadores

Carga bacteriana y viral

8. Tratamiento y control

Métodos de potabilización (filtración, cloración, desinfección avanzada)

Métodos de tratamiento de aguas residuales (primario, secundario, terciario)

Tecnologías emergentes (membranas, ozono, UV, biorreactores)

9. Interpretación de resultados

Cumplimiento de normas de agua potable

Evaluación de impacto ambiental de agua residual

Riesgos para la salud y el ecosistema

10.   Prácticas y análisis de laboratorio aplicados al agua 🧪

Determinación de color, olor y sabor (métodos organolépticos)

Medición de turbidez con turbidímetro o método nefelométrico

Determinación de pH y conductividad eléctrica con potenciómetro y conductímetro

Ensayo de dureza y alcalinidad por titulación (EDTA, ácido clorhídrico)

Cuantificación de cloruros, sulfatos y nitratos (argentométrico, gravimétrico, espectrofotométrico)

Determinación de metales pesados por espectrofotometría de absorción atómica (AAS) o ICP-OES

Ensayo de coliformes totales y fecales por método de fermentación múltiple o filtración por membrana

Identificación de E. coli mediante pruebas bioquímicas rápidas (IMViC)

Determinación de DBO (incubación 5 días a 20 °C)

Determinación de DQO por digestión con dicromato y espectrofotometría

Cuantificación de sólidos suspendidos totales (filtración y gravimetría)

Análisis de grasas y aceites por extracción con solventes (Soxhlet o hexano)

Determinación de nutrientes (N y P) por espectrofotometría UV-Vis

Ensayo de contaminantes emergentes (fármacos, pesticidas) por cromatografía líquida (HPLC)

Bioensayos microbiológicos en aguas residuales (carga bacteriana y viral)

11. Referencias normativas y bibliografía

Normas internacionales (OMS, EPA, ISO)

Normas nacionales (Colombia: Resolución 2115/2007 para agua potable, Decreto 631/2015 para vertimientos)

🧭 Introducción

La gestión de aguas residuales representa un desafío ambiental y técnico de alta prioridad en Colombia. A través de prácticas de laboratorio orientadas al análisis químico, es posible formar profesionales capaces de interpretar la normatividad vigente, aplicar métodos analíticos confiables y proponer soluciones sostenibles. Este artículo presenta dos experiencias formativas desarrolladas en octubre de 2025, centradas en la valoración química, cromatografía, espectrofotometría y el cumplimiento de la Resolución 631 de 2015, con enfoque en trazabilidad, calidad analítica y adaptación pedagógica.

Según la Resolución 631 de 2015, más de 10 sectores económicos deben cumplir con parámetros específicos de vertimiento. La Ley 2169 de 2021 refuerza esta exigencia al vincularla con metas climáticas nacionales.

🎯 Objetivos del Proyecto
Aplicar métodos analíticos de aguas residuales conforme a la normatividad vigente
Desarrollar competencias en valoración química, manejo de reactivos y equipos certificados.
Promover el uso de formatos técnicos estandarizados y adaptados para inclusión educativa.
Integrar el tratamiento estadístico como herramienta de validación y mejora continua.

📚Plan Pedagógico
Enfoque: Inclusivo, participativo y basado en competencias

Estrategias:

Aprendizaje basado en problemas (ABP)
Trabajo colaborativo en laboratorio
Uso de guías visuales y formatos adaptados
Evaluación formativa y sumativa
Recursos:
Fichas técnicas de reactivos con FDS
Equipos certificados y calibrados
Formatos de resultados adaptados
Normas oficiales impresas y digitales

🏭 Ranking de lo Sectores Económicos que Generan Vertimientos Contaminantes

Sector Económico	Ejemplos de Actividades
Agroindustria	Beneficio de café, mataderos, lácteos, cultivos intensivos
Minería	Extracción de carbón, oro, esmeraldas
Hidrocarburos	Refinerías, estaciones de servicio, oleoductos
Textil	Tintorerías, lavanderías industriales
Químico	Producción de fertilizantes, pinturas, plásticos
Alimentos y bebidas	Cervecerías, embotelladoras, panaderías industriales
Construcción	Concreto premezclado, lavado de maquinaria
Energía	Centrales térmicas, hidroeléctricas
Salud	Hospitales, laboratorios clínicos
Turismo	Hoteles, balnearios, parques acuáticos

📋 Cuadro Comparativo de Resultados por Actividad

Sector Económico	Parámetros Críticos	Frecuencia de Análisis	Aplicación Tributaria
Agroindustria	DBO₅, SST, Nitrógeno, Fósforo, Coliformes	Trimestral	Tasa Retributiva por carga orgánica
Minería	Metales pesados, SST, pH	Semestral	Tasa por carga tóxica y sedimentación
Hidrocarburos	Aceites, grasas, fenoles, metales	Mensual	Tasa por hidrocarburos y sustancias peligrosas
Textil	Color, DBO₅, detergentes, pH	Trimestral	Tasa por contaminantes químicos
Químico	Fenoles, metales, SST, pH	Mensual	Tasa por carga tóxica
Alimentos y bebidas	DBO₅, SST, aceites, coliformes	Trimestral	Tasa por carga orgánica y sanitaria
Construcción	SST, pH, aceites	Trimestral	Tasa por turbidez y residuos
Energía	SST, temperatura, pH	Semestral	Tasa por impacto térmico y físico
Salud	Coliformes, fenoles, SST	Trimestral	Tasa por residuos sanitarios
Turismo	Coliformes, DBO₅, SST	Trimestral	Tasa por carga sanitaria y orgánica

📊 Tabla Ampliada: Sectores, Parámetros y Límites Máximos Permisibles (LMP)

Sector Económico	Parámetro	Unidad	LMP según Resolución 631/2015	Frecuencia de Análisis
Agroindustria (beneficio de café, mataderos, lácteos)	DBO₅	mg/L	200	Trimestral
	SST	mg/L	300	Trimestral
	pH	-	6.0 – 9.0	Trimestral
	Coliformes Fecales	NMP/100 mL	1000	Trimestral
	Dureza Total	mg/L CaCO₃	No aplica (control interno)	Trimestral
Minería (carbón, oro, esmeraldas)	Metales Pesados (Hg, Pb, Cd, Cr)	µg/L	Hg: 2, Pb: 200, Cd: 10, Cr: 500	Semestral
	SST	mg/L	400	Semestral
	pH	-	6.0 – 9.0	Semestral
Hidrocarburos (refinerías, estaciones)	Aceites y Grasas	mg/L	100	Mensual
	Fenoles	mg/L	0.5	Mensual
	DQO	mg/L	400	Mensual
	Color	Pt-Co	300	Mensual
Textil (lavanderías, tintorerías)	Color	Pt-Co	300	Trimestral
	DBO₅	mg/L	250	Trimestral
	Detergentes	mg/L	15	Trimestral
	pH	-	6.0 – 9.0	Trimestral
Químico (fertilizantes, pinturas)	Fenoles	mg/L	0.5	Mensual
	Metales Pesados	µg/L	Según compuesto	Mensual
	DQO	mg/L	400	Mensual
Alimentos y Bebidas (cervecerías, embotelladoras)	DBO₅	mg/L	200	Trimestral
	SST	mg/L	300	Trimestral
	Aceites y Grasas	mg/L	100	Trimestral
	pH	-	6.0 – 9.0	Trimestral
Construcción (concreto, lavado maquinaria)	SST	mg/L	400	Trimestral
	pH	-	6.0 – 9.0	Trimestral
	Aceites y Grasas	mg/L	100	Trimestral
Energía (hidroeléctricas, térmicas)	Temperatura	°C	+3°C sobre temperatura del cuerpo receptor	Semestral
	SST	mg/L	300	Semestral
	pH	-	6.0 – 9.0	Semestral
Salud (hospitales, clínicas)	Coliformes Fecales	NMP/100 mL	1000	Trimestral
	DBO₅	mg/L	200	Trimestral
	Fenoles	mg/L	0.5	Trimestral
Turismo (hoteles, balnearios)	DBO₅	mg/L	150	Trimestral
	Coliformes Totales	NMP/100 mL	5000	Trimestral
	SST	mg/L	200	Trimestral

🧪 Parámetros de Análisis para Control y Tasa Retributiva📌

Estos parámetros deben ser monitoreados y reportados anualmente para el cálculo de la Tasa Retributiva, que es el pago por el uso del recurso hídrico como receptor de vertimientos:

Parámetro	Unidad	Relevancia Ambiental
DBO₅ (Demanda Bioquímica de Oxígeno)	mg/L	Contaminación orgánica
SST (Sólidos Suspendidos Totales)	mg/L	Turbidez y sedimentación
pH	-	Acidez o alcalinidad
Aceites y Grasas	mg/L	Hidrocarburos y residuos orgánicos
Fenoles	mg/L	Tóxicos para fauna acuática
Detergentes	mg/L	Contaminación doméstica e industrial
Metales Pesados (Pb, Cd, Hg, Cr, As)	µg/L	Bioacumulación y toxicidad
Nitrógeno Total	mg/L	Eutrofización
Fósforo Total	mg/L	Proliferación de algas
Coliformes Totales y Fecales	NMP/100 mL	Riesgo sanitario

🔬 1. Laboratorio de Análisis Químico_18/10/2025📌

📚Plan de Formación

Módulo 1: Fundamentos de valoración química y preparación de disoluciones

Módulo 2: Normatividad colombiana sobre aguas residuales

Módulo 3: Pruebas de laboratorio: jarras, alcalinidad, acidez, cloruros, dureza total y cálcica
Módulo 4: Diligenciamiento de formatos técnicos y elaboración de informe
Módulo 5: Evaluación y retroalimentación

🎯 Objetivo: Realizar el análisis de aguas residuales conforme a la normatividad vigente, aplicando métodos analíticos adecuados y reconociendo equipos certificados, reactivos con FDS y formatos técnicos estandarizados.

🧠 Hipótesis

Las aguas residuales provenientes de actividades industriales específicas presentan concentraciones de contaminantes que superan los límites permisibles establecidos en la Resolución 631 de 2015, afectando la calidad del agua superficial y la salud ambiental.

🛠️Objetivo de la Sesión: Realizar el análisis de aguas residuales conforme a la normatividad vigente, aplicando métodos analíticos adecuados y reconociendo equipos de laboratorio con verificación de patrones, etiquetas de reactivos con FDS y certificación, además del manejo correcto de formatos técnicos.

🔬Tema: Aprenderemos los fundamentos de la valoración química para preparar disoluciones con precisión, manejar correctamente el material de laboratorio y comprender la información clave de los reactivos, todo enfocado en realizar análisis confiables y seguros.

📊 Tratamiento Estadístico
Variables analizadas:
pH, alcalinidad, acidez, cloruros, dureza total, dureza cálcica
Métodos aplicados:
Media aritmética y desviación estándar
Intervalos de confianza (95%)
Análisis de varianza (ANOVA) para comparar resultados entre tipos de actividad
Gráficos de dispersión y boxplots para visualizar distribución
Software sugerido: Excel, RStudio o Jamovi

Módulo 1: Fundamentos de valoración química y preparación de disoluciones

🧪 Conceptos Claves

Titulación: Método volumétrico para determinar la concentración de una sustancia (analito) mediante su reacción con otra de concentración conocida (titulador).

Valoración química: Proceso analítico que permite cuantificar un componente mediante una reacción química controlada.
Punto de equivalencia: Momento en que las cantidades estequiométricas del titulador y el analito reaccionan completamente.

Punto final: Cambio físico observable (color, pH, potencial) que indica que se ha alcanzado el punto de equivalencia.
Reactivo patrón: Sustancia de concentración conocida y alta pureza, usada como referencia en titulaciones.

Disolución estándar: Solución preparada con concentración exacta, generalmente a partir de un reactivo patrón.
Indicadores ácido-base: Sustancias que cambian de color según el pH, permitiendo identificar el punto final de una titulación ácido-base.

⚗️Tipos de Titulación

Titulación Ácido-Base: Neutralización con indicador de pH. Ejemplo: HCl vs NaOH

Titulación de Precipitación: Formación de precipitados cuantificables. AgNO₃ vs Cl⁻

Titulación Redox (Oxidación- reducción): Transferencia de electrones. KMnO₄ vs Fe²⁺

Titulación Complexométrica: Formación de complejos estables. EDTA vs Ca²⁺/Mg²⁺

💧Parámetros Físicos del Agua

Gusto y Olor: Características organolépticas que indican presencia de compuestos volátiles o contaminantes.

Color Aparente: Color visible en la muestra sin filtrar; puede indicar materia orgánica o metales.

Turbiedad: Medida de la dispersión de luz por partículas suspendidas; se expresa en NTU.

Conductividad: Capacidad del agua para conducir electricidad, relacionada con la concentración de sales disueltas (μS/cm).

pH: Indica la acidez o alcalinidad del agua. Rango típico: 6.5–8.5.

🧱Sólidos en el Agua 

Solidos Totales (ST): Todos los sólidos presentes (disueltos + suspendidos). Método: Evaporación y secado

Solidos Totales Volátiles: Parte orgánica que se volatiliza al 550 °C. Método: Incineración

Solidos Totales Fijos: Parte inorgánica que permanece tras incineración. Método: Residuo post-550 °C

Solidos Disueltos Totales: Sólidos que pasan por filtro de 0.45 μm. Método: Filtración y secado

Solidos Disueltos Volátiles: Fracción orgánica disuelta. Método: Incineración

Solidos Disueltos Fijos: Fracción inorgánica disuelta. Método: Residuo post-incineración

Solidos Suspendidos Totales: Sólidos retenidos por filtro. Método: Filtración y secado

Solidos Suspendidos Volátiles: Parte orgánica suspendida. Método: Incineración

Solidos Suspendidos Fijos: Parte inorgánica suspendida. Método: Residuo post-incineración

Solidos Sedimentables - Cono de Imhoff: Sólidos que sedimentan en 1 hora. Método: 

Solidos Sedimentables en Lodos Activos: Evaluación de sedimentación en procesos biológicos. Método: Observación en cilindros graduados

🧪Parámetros Químicos del Agua

Acidez: Capacidad del agua para neutralizar bases; se mide por titulación con NaOH.

Alcalinidad: Capacidad del agua para neutralizar ácidos; se mide por titulación con HCl o H2SO4.

Cloruros: Iones Cl⁻ presentes; se determinan por titulación con AgNO₃ (método de Mohr).

Dureza Total: Concentración de Ca²⁺ y Mg²⁺; se mide por titulación con EDTA.

Dureza Cálcica: Fracción de dureza atribuida solo al calcio; se determina con indicadores selectivos.

Prueba de Jarras: Ensayo de laboratorio para evaluar la eficiencia de coagulantes y floculantes en el tratamiento de aguas. Aplicación: Diseño de procesos de potabilización y tratamiento de aguas potables y residuales.

Parámetros Microbiológicos del Agua

Preparación Soluciones

🟦Módulo 2: Normatividad colombiana sobre aguas residuales

⚖️ Normatividad de Aguas Residuales en Colombia
Resolución 1256 de 2021: Reúso y recirculación de aguas residuales tratadas. 
Resolución 631 de 2015: Norma Colombiana que establece los limites máximos permisibles para vertimientos a cuerpos de agua superficial.
Ley 2169 de 2021: Acción climática y metas de tratamiento.
Ley 99 de 1993: Protección ambiental y gestión de recursos hídricos. 
Decreto 774 de 2025: Uso de biosólidos en sistemas de tratamiento.

💡Módulo 3: Pruebas de laboratorio: jarras, acidez, alcalinidad, acidez, cloruros, dureza total y cálcica

Pruebas de jarras

Procedimiento

Acidez

Alcalinidad 

Cloruros

Dureza Total

Dureza Cálcica

Módulo 4: Diligenciamiento de formatos técnicos y elaboración de informe. 📊

📄Diligenciamiento de Formatos de Resultados

Elementos clave: 
Identificación de muestra
Parámetros medidos y unidades
Método analítico utilizado
Observaciones y desviaciones
Firma del responsable

Módulo 5: Evaluación y retroalimentación 📈

🟨🔬 2. Laboratorio de Análisis Químico_25/10/2025📌

📚Plan de Formación

Módulo 1: Fundamentos de valoración química y preparación de disoluciones

Módulo 2: Normatividad colombiana sobre aguas residuales

Módulo 3: Pruebas de laboratorio: Cromatografía de papel y espectrofotometría.

Módulo 4: Diligenciamiento de formatos técnicos y elaboración de informe

Módulo 5: Evaluación y retroalimentación

🎯 Objetivo: Realizar el análisis de aguas residuales conforme a la normatividad vigente, Capacitando en valoración gravimétrica/volumétrica, ejecutar cromatografía en papel para separación de componentes y cuantificar analitos con espectrofotometría mediante curvas de calibración.

🧠 Hipótesis

Las aguas residuales provenientes de actividades industriales específicas presentan concentraciones de contaminantes que superan los límites permisibles establecidos en la Resolución 631 de 2015, afectando la calidad del agua superficial y la salud ambiental.

🛠️ Objetivo de la Sesión: Capacitar en valoración y preparación gravimétrica/volumétrica de disoluciones, ejecutar cromatografía en papel para separación y visualización de componentes, y cuantificar analitos con espectrofotometría mediante curvas de calibración, aplicando buenas prácticas de manejo de reactivos, verificación de equipos y registro en formatos técnicos.

🔬Tema: Preparación precisa de soluciones, cromatografía en papel y uso del espectrofotómetro para análisis de aguas residuales.

Módulo 1: Fundamentos Analíticos para Separación y Cuantificación de Componentes de Aguas Residuales

🧪 Conceptos Claves

Espectrofotometría UV-Vis: Técnica instrumental que mide la absorbancia de una muestra a diferentes longitudes de onda, permitiendo cuantificar analitos específicos.

Principio: La absorbancia ($AA$) está relacionada con la concentración ($CC$) por la ley de Beer-Lambert:

$$\mathrm{<span\; style="font-size:\; x-small;"><span\; style="font-family:\; arial;">A</span></span>}<span\; style="font-size:\; x-small;"><span\; style="font-family:\; arial;">=</span></span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; x-small;"><span\; style="font-family:\; arial;">\epsilon </span></span>}<span\; style="font-size:\; x-small;"><span\; style="font-family:\; arial;">\cdot </span></span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; x-small;"><span\; style="font-family:\; arial;">l</span></span>}<span\; style="font-size:\; x-small;"><span\; style="font-family:\; arial;">\cdot </span></span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; x-small;"><span\; style="font-family:\; arial;">C</span></span>}A\; =\; \backslash varepsilon\; \backslash cdot\; l\; \backslash cdot\; C$$

donde $\epsilon \backslash varepsilon$ es la absortividad molar, $ll$ la longitud del paso óptico, y $CC$ la concentración.

📊 Parámetros Químicos por Espectrofotometría (HACH DR1900)

Parámetro	Método Analítico	Longitud de onda (nm)	Coloración del patrón	LMP (mg/L)	Observaciones
Fenoles	4-aminoantipirina (método LCK346)	510 nm	Rosa intenso	0.5	Reacciona con anillos aromáticos; tóxico para fauna acuática
Nitritos (NO₂⁻)	Ácido sulfanílico + NED (SM 4500-NO₂⁻ B)	543 nm	Rosa púrpura	10	Indicador de contaminación orgánica
Cianuro (CN⁻)	Piridina-barbitúrico	578 nm	Azul-violeta	0.1	Altamente tóxico; requiere conservación en frío y destilación previa
Cromo total (Cr)	Difenilcarbazida (Cr⁶⁺)	540 nm	Violeta rojizo	0.5	Incluye Cr³⁺ y Cr⁶⁺; Cr⁶⁺ es cancerígeno
Fosfatos (PO₄³⁻)	Ácido ascórbico (azul de molibdeno)	880 nm	Azul intenso	5	Contribuye a eutrofización; método muy sensible

Módulo 2: Normatividad colombiana sobre aguas residuales

🌍 Normas Internacionales para Análisis de Parámetros Químicos en Aguas

Parámetro	LMP (mg/L) Resolución 631/2015	Norma ISO	Norma ASTM	Norma US EPA
Fenoles	0.5	ISO 14402:1999 Water quality — Determination of phenol index by flow analysis (FIA and CFA)	ASTM D1783 Standard Test Method for Phenolic Compounds in Water	EPA 9065 Phenols (Spectrophotometric)
Nitritos (NO₂⁻)	10	ISO 6777:1984 Water quality — Determination of nitrite — Molecular absorption spectrometric method	ASTM D3867 Nitrite-Nitrate in Water by Colorimetry	EPA 353.2 Nitrite-Nitrogen (Colorimetric)
Cianuro (CN⁻)	0.1	ISO 6703-1:1984 Water quality — Determination of cyanide — Part 1: Determination of total cyanide	ASTM D2036 Standard Test Methods for Cyanides in Water	EPA 335.4 Cyanide (Spectrophotometric)
Cromo total (Cr)	0.5	ISO 11083:1994 Water quality — Determination of chromium — Atomic absorption spectrometric methods	ASTM D1687 Chromium in Water by Colorimetry	EPA 218.6 Chromium, Hexavalent (Colorimetric)
Fosfatos (PO₄³⁻)	5	ISO 6878:2004 Water quality — Determination of phosphorus — Molybdenum blue spectrometric method	ASTM D515 Phosphorus in Water by Colorimetry	EPA 365.1 Phosphorus, Total (Colorimetric, Ascorbic Acid

📈 Resultados y Validación
Curvas de calibración con R² > 0.995
Coeficiente de variación < 5%
Comparación con límites normativos por sector

📄Diligenciamiento de Formatos de Resultados📋
Elementos clave: 
Identificación de muestra
Parámetros medidos y unidades
Método analítico utilizado
Observaciones y desviaciones

Firma del responsable

🧾 Informe de Laboratorio🧩
Estructura sugerida:
Título
Objetivo
Hipótesis
Marco teórico
Materiales y reactivos
Procedimiento
Resultados (tablas y gráficas)
Tratamiento estadístico
Análisis y discusión
Conclusiones

🌐 Fuentes Bibliográficas Web

Resolución 631 de 2015 – Minambiente

Ley 99 de 1993 - Marco ambiental Colombiano

Ley 2169 de 2021 Acción Climática y Carbono Neutralidad