Las Lagunas de Estabilización son sistemas de tratamiento biológico de efluentes, donde la velocidad de la degradación de la materia orgánica y la reducción de bacterias coliformes fecales depende básicamente de la temperatura del líquido y de la luz solar. El objetivo es determinar el modelo y grado de correlación entre las temperaturas del aire y del agua de las lagunas de estabilización de la Capital de Catamarca, período Noviembre 2004 – Julio 2005. Se midieron las temperaturas del líquido y del aire, utilizando un circuito integrado LM35 y un panel fotovoltaico. Se aplicaron técnicas estadísticas descriptivas e inferenciales a las variables estudiadas. Se encontraron correlaciones para medianas y promedios mensuales, semanales y diarios de las temperaturas del aire y del agua. Obteniéndose el mayor coeficiente de correlación para el caso de promedios mensuales (r = 0,986; p = 0,000), cuyo modelo de regresión tiene como coeficientes (α = 12,994; β = 0,491). Los resultados obtenidos permitirán diseñar unidades para condiciones climáticas similares.The Stabilization Ponds are systems of biological treatment of effluents, where the degradation speed of organic matter and the reduction of faecal coliform bacteria depend basically on the water temperature and sun light. The objective of this paper is to determine the model and degree of correlation between temperatures of air and water in the stabilization ponds of the Capital City of Catamarca, in the period November 2004 – July 2005. The temperatures of water and air were measured using an integrated circuit LM35 and a photovoltaic panel. Inferential and descriptive statistical techniques were applied to the studied variables. Correlations for daily, weekly and monthly average and median values were found for the temperatures of air and water. The greatest coefficient of correlation was obtained in the case of monthly average values (r = 0,986; p = 0,000), the regression model of which has as coefficients (α = 12,994; β = 0,491). The obtained results will facilitate the design of units for similar weather conditions.Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES

Iriarte, Adolfo

Luque, Víctor Hugo

Plaza, Gloria

Rodríguez, Carlos

Rodríguez, Norma

Saracho, Marta

Spanish

Iriarte, Adolfo Antonio

Plaza, Gloria del Carmen

Servicio de Difusión de la Creación Intelectual

    ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO DE LAGUNAS DE ESTABILIZACION DE EFLUENTES:  MODELO DE REGRESIÓN TEMPERATURA AIRE-AGUA  Marta Saracho, Norma Rodríguez, Víctor Luque1, Carlos Rodríguez1, Adolfo Iriarte1,2,  Gloria Plaza3 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. UNCa. Avda Belgrano 300. (4700) S.F. del V. de Catamarca Tel: 03833-420900 Fax: 03833-435094 Email: cdrodriguez@arnet.com.ar  RESUMEN: Las Lagunas de Estabilización son sistemas de tratamiento biológico de efluentes, donde la velocidad de la  degradación de la materia orgánica y la reducción de bacterias coliformes fecales depende básicamente de la temperatura del líquido y de la luz solar. El objetivo es determinar el modelo y grado de correlación entre las temperaturas del aire y del agua de las lagunas de estabilización de la Capital de Catamarca, período Noviembre 2004 – Julio 2005. Se midieron las temperaturas del líquido y del aire, utilizando un circuito integrado LM35 y un panel fotovoltaico. Se aplicaron técnicas estadísticas descriptivas e inferenciales a las variables estudiadas. Se encontraron correlaciones para medianas y promedios mensuales, semanales y diarios de las temperaturas del aire y del agua. Obteniéndose el mayor coeficiente de correlación para el caso de promedios mensuales (r = 0,986; p = 0,000), cuyo modelo de regresión tiene como coeficientes (α = 12,994;         β = 0,491). Los resultados obtenidos permitirán  diseñar unidades para condiciones climáticas similares.  Palabras Claves: Temperatura agua-aire; Lagunas de estabilización  INTRODUCCIÓN  Las Lagunas de Estabilización son sistemas económicos de tratamiento biológico de efluentes, por los bajos requerimientos energéticos y costos de mantenimiento, unidos a la simple operación. En estos sistemas, la calidad del efluente está determinada por las condiciones climáticas y principalmente, por la temperatura y la luz solar (Yanez,F, 2000). Estudios realizados sobre el comportamiento de esta variable en países con climas tropicales y subtropicales han determinado que las lagunas de estabilización absorben calor vía radiación de onda corta y larga, y que la temperatura del líquido permanece varios grados por encima de la temperatura del aire, durante la mayor partes del año (Burgers, 1982; Auerswald, 1979) con menores diferencias durante los períodos de invierno (Vargas y Sanchez, 1972).   Un procedimiento de cálculo de la temperatura de las lagunas es el uso de correlaciones obtenidas con mediciones de temperatura del líquido y del ambiente en instalaciones existentes, pero su uso está limitado a condiciones climáticas similares (Yanez 1993). Los principales modelos desarrollados y correlaciones son los obtenidos en Campina Grande Brasil: Tagua =10,966 + 0,611 Taire   con r = 0,862, (Auerswald, 1979);  Lima Perú : Tagua = 10, 443 + 0,688 Taire  con  r = 0,909 (Burgers, 1982); Melipilla, Chile Tagua =3,685 + 1,137 Taire   con r = 0,985 (Vargas y Sanchez, 1972),  Amman, Jordania   Tagua = 2,688 + 0,945 Taire  con r= 0,988 (Yanez y Pescod, 1988), y en la zona sur, Chile Tagua = 1,7 + 0,94 Taire  (Homsi, 1997).   No se conocen estudios similares para las lagunas de estabilización  de la Capital de Catamarca; razón por la cual es importante analizar las variables involucradas a fin de optimizar su funcionamiento. La eficiencia de degradación de la materia orgánica y de remoción bacteriológica determinada experimentalmente en el sistema en estudio durante de período Julio-Agosto del año 2004 fueron de 63,6 % y de 99,9% respectivamente (Saracho et al., 2004). El principal problema que se origina en el sitio de vuelco del efluente de las lagunas, es que el cauce del río permanece seco la mayor parte del año, por lo cual no hay posibilidad de dilución del vuelco y auto depuración del curso de agua. Esta descarga sobre un área altamente permeable origina riesgos de contaminación del recurso hídrico subterráneo, en especial en perforaciones ubicadas aguas abajo de la planta y utilizadas para abastecimiento a la población.   El objetivo de este trabajo es determinar el modelo y el  grado de correlación entre la temperatura del aire y del líquido del sistema de lagunas de estabilización de la Capital de Catamarca, para encontrar la temperatura de operación más crítica de este sistema en el período de estudio. El modelo obtenido permitirá predecir la eficiencia de remoción bacteriológica y orgánica del sistema de tratamiento de efluente en la Capital de Catamarca, en las condiciones más  desfavorables, para compararlas con las condiciones de operación del sistema y diseñar otras unidades en condiciones climáticas similares.   MATERIALES Y METODOS  La Ciudad de San Fernando del Valle de Catamarca, el mayor conglomerado urbano de la provincia, con una población de 141.260 habitantes y densidad habitacional de 354 hab/km2  (INDEC, 2001) cuenta con una planta de tratamiento de efluentes cloacales, constituido por un sistema de lagunas de estabilización que consta de seis módulos iguales que funcionan en paralelo. Cada módulo está integrado por una serie de cinco lagunas (Figura 1): una anaeróbica, seguida de una facultativa y tres de maduración (primaria, secundaria y terciaria).                                                   1 INENCO, Catamarca 2 Miembro de carrera del CONICET 3 Docente-investigador  Facultad de Ingeniería. UNSa                ASADES Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente Vol. 9,  2005.  Impreso en la Argentina.  ISSN  0329-5184 01.31  283.00ENTRADA DE EFLUENTECON COMPUERTASCAMARA DE ENTRADA63.00123.00123.00RIO   DEL   VALLE283.00 143.00143.00123.00110.00PARTIDORA II120.00CAMARA110.00 63.00NIVEL SUP.BOCA DE REGISTRO230.00123.00283.00123.0063.0015CON COMPUERTASCAMARA DE ENTRADAN123.00SALIDA143.00143.00143.00 CAMARA143.00143.00 143.00SALIDACAMARA143.00CAMARASALIDA143.00143.00CAMARASALIDA143.00SALIDACAMARA10.00ESCALA=1:7.500RIO SANTA CRUZDESCARGA EN ELSalida MODULO 5Salida MODULO 6Salida MODULO 3Salida MODULO 4Salida MODULO 2Salida  MODULO 1M 1M 2M 3M 4M 5M 6Departamento: DESIC SUBSECRETARIA DE CIENCIA Y TECNOLOGIA                Figura 1: Croquis de la Planta de Tratamiento de Efluentes Cloacales de la Capital de Catamarca  El sistema de lagunas de estabilización están ubicado al Sur- Este de la ciudad capital, entre los ríos Del Valle y Santa Cruz, sobre el margen este del río Del Valle, en la localidad de Antapoca, departamento Valle Viejo. (Plano 1). La superficie total, incluida las obras de acceso, circulación interna y la destinada a edificios y obras civiles, asciende a 1,5 km2; las lagunas ocupan una  superficie de aproximadamente 0,76 km2     Plano 1: Ubicación de la planta de tratamiento de efluentes Cloacales de la capital de Catamarca.  Figura 2: Sistema de Medición alimentado por panel fotovoltaico: ubicación en cámara reguladora de niveles del módulos Nº 3  de la planta de tratamiento de efluentes.  Figura 3: Sistema de Medición: módulo de adquisición de datos  01.32 La planta, fue diseñada para tratar  0,444 m3.s-1 de efluente en seis módulos iguales. Cada uno de los módulos posee según el proyecto  una capacidad de tratamiento de  0,074 m3.s-1 de efluentes, correspondiente a una población  de 20.000 habitantes, con una dotación de agua potable de 0,40 m3/ habitante/ día y para un valor del coeficiente de descarga de 0,8. Considerando que el 66,7% de la población actual (94.220 hab.) cuenta con  servicio de red cloacal y con una dotación de 0,400 m3/hab. x día de agua potable, se generarían aproximadamente  0,349 m3.s-1 de efluente que deben ser depurados en esta planta.  Para encontrar la relación entre la temperatura del aire y la temperatura del líquido, se colocaron sensores en la cámara reguladora de niveles, de interconexión entre las  lagunas anaeróbica y facultativas, pertenecientes al módulo Nº 3 de la planta de tratamiento. (Figura 2). El sistema de medición esta compuesto por un modulo de adquisición de datos ADAM 4018M y un conversor RS-232 a RS-485 ADAM 4520, que permite almacenar los datos obtenidos y descargarlos mediante una computadora personal para su tratamiento. Para alimentar el sistema de medición se utilizó un panel fotovoltaico y un regulador SOLSUM 6.6X que permite el control de sistemas fotovoltaicos aislados. Como sensor de temperatura se utilizó un circuito integrado LM35 que entrega un voltaje linealmente proporcional a la temperatura. (Figura 3). Las mediciones se realizaron cada 15 minutos en el período Noviembre 2004 a Julio del 2005.  Se aplicaron técnicas estadísticas descriptivas a las variables en estudio. Para encontrar el coeficiente de correlación  se trabajó con  las medianas y  promedios mensuales, semanales y diarios de las temperaturas del aire y del agua. En función del diseño, los módulos del sistema en estudio trabajan bajo condiciones hidráulicas similares y sometidos a iguales factores climáticos. Teniendo en cuenta que el análisis se realizó con los datos de temperatura del aire y del agua medidas en el módulo Nº 3, se aplicó la técnica de regresión lineal para obtener el modelo de las temperaturas agua-aire. Se calculó el coeficiente de correlación entre los promedios mensuales de las temperaturas medidas y se determinó la significación con el  test de hipótesis de dicho coeficiente (utilizando un nivel de significación de 0,05); lo que permite generalizar los resultados obtenidos a todo el sistema de laguna de estabilización.  RESULTADOS Y DISCUSIÓN  En los Gráficos 1, 2, 3 y 4, se muestran las correlaciones encontradas entre los valores promedios y medianas diarios, semanales y mensuales de las temperaturas del liquido y del aire (n = 26.208) medidos en el módulo 3 del sistema de tratamiento de efluentes de la ciudad Capital durante el período Noviembre 2004- Julio 2005.   Tagua = 15,710 + 0,3963Taire  R2 = 0,7696r = 0,877310121416182022242628305 10 15 20 25 30 35 40Temp Aire (ºC)Temp Agua (ºC)  Gráfico Nº 1: Correlación entre el promedio diario de las temperaturas aire-agua  Tagua = 15,607 +0,3812 Taire R2 = 0,7442r = 0,8627121416182022242628305 10 15 20 25 30 35 40Temp Aire (ºC)Temp Agua (ºC)  Gráfico Nº 2: Correlación entre la mediana diaria de las temperaturas aire-agua  El grado de asociación entre los valores promedios diarios de la temperatura del aire y del agua (r = 0,8773) es mayor que el obtenido entre los valores de las medianas diarias (r = 0,8627).    Tagua = 13,728 + 0,4623 Taire R2 = 0,91r = 0,95395,010,015,020,025,030,05,0 12,0 19,0 26,0 33,0 40,0Temp Aire (ªC)Temp Agua (ªC) Gráfico Nº 3: Correlación entre el promedio semanal de las temperaturas aire-agua  Tagua = 14,536 + 0,4326 Taire R2 = 0,8536r= 0,92395,010,015,020,025,030,05,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0Temp Aire (ªC)Temp Agua (ªC) Gráfico Nº 4: Correlación entre la mediana  semanal de las temperaturas aire-agua.  01.33 Al comparar los coeficientes de correlación obtenidos entre los promedios semanales de las temperaturas aire-agua y las medianas semanales de ambas temperaturas, el valor de dicho coeficiente para el promedio (r = 0,9539) es mayor que para las medianas (r = 0,9239).  Luego se analizó los promedios y desvío estándar mensuales de las temperaturas del aire y del agua, en el periodo de estudio, obteniéndose los resultados que se muestran en la Tabla 1, valores medidos en la cámara reguladora de niveles de interconexión entre las lagunas anaeróbica y facultativas, pertenecientes al módulo Nº 3 de la planta de tratamiento de efluentes de la ciudad Capital.   Meses Temperatura Promedio Mensual del Aire (°C) Temperatura Promedio Mensual del Agua (°C) Temperatura Mediana Mensual del Aire (°C) Máximos Mínimos Temp. Mediana Aire (°C) Temperatura Mediana Mensual del Agua (°C) Máximos Mínimos Temp. Mediana Agua (°C) Noviembre     25,81±4,32 24,78±0,95 25,2  32,53 16,18 24,78  26,42 22,90 Diciembre 26,99±2,91 26,63±0,06 27,14 33,13 19,45 26,62 26,91 26,13 Enero 28,84±3,80 27,23±0,83 28,70 33,79 17,49 27,53 28,07 24,71 Febrero 27,18±2,88 26,50±1,07 26,79 30,77 17,71 26,90 27,59 24,21 Marzo 23,75±3,97 25,47±0,80 22,59  31,46 14,81 25,39 27,16 24,14 Abril 18,52 ± 4,44 22,40±1,06 20,20  24,14 7,36 22,70 24,57 20,84 Mayo 15,33 ± 2,88 20,46±0,75 14,07 22,25 10,35 20,32 21,75 19,08 Junio 13,21 ± 2,28 19,25 ± 1,14 12,73  18,16 8,20 20,71 21,75 19,19 Julio 12,74 ± 3,58 18,14 ± 0,86 12,22 20,66 5,19 17,7 19,81 17,14         Tabla 1: Estadística descriptiva de las temperaturas mensuales del aire y del agua en la Laguna Facultativa. (Módulo 3       del  Sistema Lagunas de Estabilización. Capital de Catamarca).  Se comprueba que los promedios mensuales de la temperatura del aire superan los del agua  en los meses de Noviembre de 2004 a Febrero de 2005, invirtiéndose esa relación a partir del mes de Marzo. Situación similar se observa para las medianas solamente entre los meses Noviembre 2004 a Enero del 2005.   Tagua= 12,994 + 0,4914Taire R2 = 0,973r=0,986410,012,014,016,018,020,022,024,026,028,030,012,0 17,0 22,0 27,0 32,0Temp Aire (ºC)Temp Agua (ºC) Grafico 5: Correlación entre el promedio mensual de las temperaturas aire-agua  Tagua = 14,355 + 0,4495Taire R2 = 0,9582r= 0,97895,010,015,020,025,030,010,0 15,0 20,0 25,0 30,0Temp Aire (º C)Temp Agua (ºC) Grafico 6: Correlación entre la mediana mensual de las temperaturas aire-agua  El mayor coeficiente de correlación entre la temperatura del agua y del aire se obtuvo procesando los promedios mensuales  (r = 0,9864), al aplicar el test de hipótesis para dicho coeficiente se ha obtenido un p = 0,000. El coeficiente encontrado  resulta superior a los obtenidos por los siguientes investigadores: Auerswald en Campina Grande, Brasil en el año 1978        (r = 0,862);  Burgers  en Lima Perú, para un período comprendido entre marzo y mayo de 1982 (r = 0,909); Vargas y Sánchez en Melipilla, Chile con datos promedios mensuales del año 1972 (r = 0,985) e inferiores a los calculados por Yañez y Pescod en Amman, Jordania r = 0,987 en el año 1988.  El modelo que mejor ajusta los datos experimentales es  Tagua=12,994 +0,4914 Taire  corresponde a las temperaturas promedio mensuales, con un coeficiente de determinación de R2 = 0,973, lo que indica que el ajuste del modelo es muy bueno. Los intervalos de confianza para los coeficientes de regresión α y β son de (11,102-14,886) y (0,410-0,573); y niveles de significación de p= 0,000 en ambos casos.   01.34 CONCLUSIONES  El grado de asociación entre los valores promedios diarios de la temperatura del agua y del aire (r = 0,8773) es mayor que el obtenido entre los valores de las medianas diarias (r = 0,8627).   Al comparar los coeficientes de correlación obtenidos entre los promedios semanales de las temperaturas agua-aire y las medianas semanales de ambas temperaturas, es mayor el valor de dicho coeficiente para los promedios (r = 0,9539) que para las medianas (r = 0,9239).   El mayor coeficiente de correlación entre la temperatura del agua y del aire se obtuvo  procesando los promedios mensuales (r = 0,9864), valor éste que es altamente significativo (p = 0,000); y que comparado con los obtenidos por otros investigadores resultó superior.   El modelo que mejor  ajusta  los datos experimentales es Tagua= 12,994 + 0,4914 Taire , que corresponden a las temperaturas promedio mensuales.  La correlación encontrada permitirá predecir la eficiencia de remoción bacteriológica y orgánica del sistema de tratamiento de efluente de la ciudad de Catamarca, en las condiciones más críticas, para compararlas con las condiciones de operación del sistema y diseñar otras unidades en condiciones climáticas similares.  BIBLIOGRAFIA  Auerswald W (1979) Estudo de Lagoas Facultativas na Regiao Nordeste do Brasil, Dissertação para o Grau de Mestre em Cincias, universidade Federal da Paraíba, Campina Grande, Brasil  Bugers,L (1982). Temperature behavior in waste stabilization ponds under tropical conditions. PAHO/ CEPIS Report, Lima, Perú.  Homsi J (1997). Situación Actual en Criterios de Diseño Lagunas de Estabilización en Chile. Seminario Internacional sobre tratamiento de Desagües Cloacales. Buenos Aires. Argentina   Saracho M, Iriarte A, Martínez N, Rodriguez N (2004). Ajuste de los Modelos de Lagunas de Estabilización  de la Capital de Catamarca. Evaluación Preliminar. II Congreso Iberoamericano de Ambiente y Calidad de Vida. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. UNCa.   Tomo II, 8.  Vargas y Sànchez (1972). Puesta en marcha y 1ra etapa de experimentación en las lagunas de estabilización de Melipilla. Publicación 1- 24. Universidad de Chile.  Yanez y Pescod, (1988) Wastewater Treatment and Reuse in Jordan. UNDP/Word Bank Integrated Resource Recovery Project, Jiont Mission Report.  Yanez, F. (1993) Lagunas de Estabilización, Teoría, Diseño, Evaluación y Mantenimiento. Cuenca, Ecuador.  Yánez, F. (2000) Aspectos Destacados en la Tecnología de Lagunas de Estabilización. Seminario Internacional Tratamiento de Aguas Servidas. AIDIS. Porto Alegre. Brasil.   ABSTRACT: The Stabilization Ponds are systems of biological treatment of effluents, where the degradation speed of organic matter and the reduction of faecal coliform bacteria depend basically on the water temperature and sun light. The objective of this paper is to determine the model and degree of correlation between temperatures of air and water in the stabilization ponds of the Capital City of Catamarca, in the period November 2004 – July 2005. The temperatures of water and air were measured using an integrated circuit LM35 and a photovoltaic panel. Inferential and descriptive statistical techniques were applied to the studied variables. Correlations for daily, weekly and monthly average and median values were found for the temperatures of air and water. The greatest coefficient of correlation was obtained in the case of monthly average values (r = 0,986; p = 0,000), the regression model of which has as coefficients (α = 12,994; β = 0,491). The obtained results will facilitate the design of units for similar weather conditions.  Key words: Water-air temperature; Stabilization Ponds    01.35 

Estudio del comportamiento de lagunas de estabilización de efluentes: modelo de regresión temperatura aire-agua

SEDICI - Repositorio de la UNLP

 
 
 
 
ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO DE LAGUNAS DE ESTABILIZACION DE EFLUENTES:  
MODELO DE REGRESIÓN TEMPERATURA AIRE-AGUA 
 
Marta Saracho, Norma Rodríguez, Víctor Luque1, Carlos Rodríguez1, Adolfo Iriarte1,2,  Gloria Plaza3 
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. UNCa. 
Avda Belgrano 300. (4700) S.F. del V. de Catamarca 
Tel: 03833-420900 Fax: 03833-435094 
Email: cdrodriguez@arnet.com.ar 
 
RESUMEN: Las Lagunas de Estabilización son sistemas de tratamiento biológico de efluentes, donde la velocidad de la  
degradación de la materia orgánica y la reducción de bacterias coliformes fecales depende básicamente de la temperatura del 
líquido y de la luz solar. El objetivo es determinar el modelo y grado de correlación entre las temperaturas del aire y del agua 
de las lagunas de estabilización de la Capital de Catamarca, período Noviembre 2004 – Julio 2005. Se midieron las 
temperaturas del líquido y del aire, utilizando un circuito integrado LM35 y un panel fotovoltaico. Se aplicaron técnicas 
estadísticas descriptivas e inferenciales a las variables estudiadas. Se encontraron correlaciones para medianas y promedios 
mensuales, semanales y diarios de las temperaturas del aire y del agua. Obteniéndose el mayor coeficiente de correlación para 
el caso de promedios mensuales (r = 0,986; p = 0,000), cuyo modelo de regresión tiene como coeficientes (α = 12,994;         
β = 0,491). Los resultados obtenidos permitirán  diseñar unidades para condiciones climáticas similares.  
Palabras Claves: Temperatura agua-aire; Lagunas de estabilización 
 
INTRODUCCIÓN 
 
Las Lagunas de Estabilización son sistemas económicos de tratamiento biológico de efluentes, por los bajos requerimientos 
energéticos y costos de mantenimiento, unidos a la simple operación. En estos sistemas, la calidad del efluente está 
determinada por las condiciones climáticas y principalmente, por la temperatura y la luz solar (Yanez,F, 2000). Estudios 
realizados sobre el comportamiento de esta variable en países con climas tropicales y subtropicales han determinado que las 
lagunas de estabilización absorben calor vía radiación de onda corta y larga, y que la temperatura del líquido permanece 
varios grados por encima de la temperatura del aire, durante la mayor partes del año (Burgers, 1982; Auerswald, 1979) con 
menores diferencias durante los períodos de invierno (Vargas y Sanchez, 1972).  
 
Un procedimiento de cálculo de la temperatura de las lagunas es el uso de correlaciones obtenidas con mediciones de 
temperatura del líquido y del ambiente en instalaciones existentes, pero su uso está limitado a condiciones climáticas 
similares (Yanez 1993). Los principales modelos desarrollados y correlaciones son los obtenidos en Campina Grande Brasil: 
Tagua =10,966 + 0,611 Taire   con r = 0,862, (Auerswald, 1979);  Lima Perú : Tagua = 10, 443 + 0,688 Taire  con  r = 0,909 
(Burgers, 1982); Melipilla, Chile Tagua =3,685 + 1,137 Taire   con r = 0,985 (Vargas y Sanchez, 1972),  Amman, Jordania   
Tagua = 2,688 + 0,945 Taire  con r= 0,988 (Yanez y Pescod, 1988), y en la zona sur, Chile Tagua = 1,7 + 0,94 Taire  (Homsi, 1997).  
 
No se conocen estudios similares para las lagunas de estabilización  de la Capital de Catamarca; razón por la cual es 
importante analizar las variables involucradas a fin de optimizar su funcionamiento. La eficiencia de degradación de la 
materia orgánica y de remoción bacteriológica determinada experimentalmente en el sistema en estudio durante de período 
Julio-Agosto del año 2004 fueron de 63,6 % y de 99,9% respectivamente (Saracho et al., 2004). El principal problema que se 
origina en el sitio de vuelco del efluente de las lagunas, es que el cauce del río permanece seco la mayor parte del año, por lo 
cual no hay posibilidad de dilución del vuelco y auto depuración del curso de agua. Esta descarga sobre un área altamente 
permeable origina riesgos de contaminación del recurso hídrico subterráneo, en especial en perforaciones ubicadas aguas 
abajo de la planta y utilizadas para abastecimiento a la población.  
 
El objetivo de este trabajo es determinar el modelo y el  grado de correlación entre la temperatura del aire y del líquido del 
sistema de lagunas de estabilización de la Capital de Catamarca, para encontrar la temperatura de operación más crítica de 
este sistema en el período de estudio. El modelo obtenido permitirá predecir la eficiencia de remoción bacteriológica y 
orgánica del sistema de tratamiento de efluente en la Capital de Catamarca, en las condiciones más  desfavorables, para 
compararlas con las condiciones de operación del sistema y diseñar otras unidades en condiciones climáticas similares.  
 
MATERIALES Y METODOS 
 
La Ciudad de San Fernando del Valle de Catamarca, el mayor conglomerado urbano de la provincia, con una población de 
141.260 habitantes y densidad habitacional de 354 hab/km2  (INDEC, 2001) cuenta con una planta de tratamiento de efluentes 
cloacales, constituido por un sistema de lagunas de estabilización que consta de seis módulos iguales que funcionan en 
paralelo. Cada módulo está integrado por una serie de cinco lagunas (Figura 1): una anaeróbica, seguida de una facultativa y 
tres de maduración (primaria, secundaria y terciaria).  
                                                 
1 INENCO, Catamarca 
2 Miembro de carrera del CONICET 
3 Docente-investigador  Facultad de Ingeniería. UNSa  
              ASADES 
Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente 
Vol. 9,  2005.  Impreso en la Argentina.  ISSN  0329-5184 
01.31 
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110.00
PARTIDORA II
120.00
CAMARA
110.00 63.00
NIVEL SUP.
BOCA DE REGISTRO
230.00
1
2
3
.0
0
283.00
1
2
3
.0
0
63.00
1
5
CON COMPUERTAS
CAMARA DE ENTRADA
N
1
2
3
.0
0
SALIDA
143.00
143.00
143.00 CAMARA
143.00
143.00 143.00
SALIDA
CAMARA
143.00
CAMARA
SALIDA
143.00
143.00
CAMARA
SALIDA
143.00
SALIDA
CAMARA
10.00
ESCALA=1:7.500
RIO SANTA CRUZ
DESCARGA EN EL
Salida MODULO 5
Salida MODULO 6
Salida MODULO 3
Salida MODULO 4
Salida MODULO 2
Salida  MODULO 1
M 1
M 2
M 3
M 4
M 5
M 6
Departamento: DESIC 
SUBSECRETARIA DE CIENCIA Y TECNOLOGIA  
       
       Figura 1: Croquis de la Planta de Tratamiento de Efluentes Cloacales de la Capital de Catamarca 
 
El sistema de lagunas de estabilización están ubicado al Sur- Este de la ciudad capital, entre los ríos Del Valle y Santa Cruz, 
sobre el margen este del río Del Valle, en la localidad de Antapoca, departamento Valle Viejo. (Plano 1). La superficie total, 
incluida las obras de acceso, circulación interna y la destinada a edificios y obras civiles, asciende a 1,5 km2; las lagunas 
ocupan una  superficie de aproximadamente 0,76 km2  
 
 
 
Plano 1: Ubicación de la planta de tratamiento de efluentes 
Cloacales de la capital de Catamarca. 
 
Figura 2: Sistema de Medición alimentado por 
panel fotovoltaico: ubicación en cámara 
reguladora de niveles del módulos Nº 3  de la 
planta de tratamiento de efluentes. 
 
Figura 3: Sistema de Medición: módulo de 
adquisición de datos 
 
01.32 
La planta, fue diseñada para tratar  0,444 m3.s-1 de efluente en seis módulos iguales. Cada uno de los módulos posee según el 
proyecto  una capacidad de tratamiento de  0,074 m3.s-1 de efluentes, correspondiente a una población  de 20.000 habitantes, 
con una dotación de agua potable de 0,40 m3/ habitante/ día y para un valor del coeficiente de descarga de 0,8. Considerando 
que el 66,7% de la población actual (94.220 hab.) cuenta con  servicio de red cloacal y con una dotación de 0,400 m3/hab. x 
día de agua potable, se generarían aproximadamente  0,349 m3.s-1 de efluente que deben ser depurados en esta planta. 
 
Para encontrar la relación entre la temperatura del aire y la temperatura del líquido, se colocaron sensores en la cámara 
reguladora de niveles, de interconexión entre las  lagunas anaeróbica y facultativas, pertenecientes al módulo Nº 3 de la 
planta de tratamiento. (Figura 2). El sistema de medición esta compuesto por un modulo de adquisición de datos ADAM 
4018M y un conversor RS-232 a RS-485 ADAM 4520, que permite almacenar los datos obtenidos y descargarlos mediante 
una computadora personal para su tratamiento. Para alimentar el sistema de medición se utilizó un panel fotovoltaico y un 
regulador SOLSUM 6.6X que permite el control de sistemas fotovoltaicos aislados. Como sensor de temperatura se utilizó un 
circuito integrado LM35 que entrega un voltaje linealmente proporcional a la temperatura. (Figura 3). Las mediciones se 
realizaron cada 15 minutos en el período Noviembre 2004 a Julio del 2005. 
 
Se aplicaron técnicas estadísticas descriptivas a las variables en estudio. Para encontrar el coeficiente de correlación  se 
trabajó con  las medianas y  promedios mensuales, semanales y diarios de las temperaturas del aire y del agua. En función del 
diseño, los módulos del sistema en estudio trabajan bajo condiciones hidráulicas similares y sometidos a iguales factores 
climáticos. Teniendo en cuenta que el análisis se realizó con los datos de temperatura del aire y del agua medidas en el 
módulo Nº 3, se aplicó la técnica de regresión lineal para obtener el modelo de las temperaturas agua-aire. Se calculó el 
coeficiente de correlación entre los promedios mensuales de las temperaturas medidas y se determinó la significación con el  
test de hipótesis de dicho coeficiente (utilizando un nivel de significación de 0,05); lo que permite generalizar los resultados 
obtenidos a todo el sistema de laguna de estabilización. 
 
RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
 
En los Gráficos 1, 2, 3 y 4, se muestran las correlaciones encontradas entre los valores promedios y medianas diarios, 
semanales y mensuales de las temperaturas del liquido y del aire (n = 26.208) medidos en el módulo 3 del sistema de 
tratamiento de efluentes de la ciudad Capital durante el período Noviembre 2004- Julio 2005. 
 
 
Tagua = 15,710 + 0,3963Taire  
R2 = 0,7696
r = 0,8773
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
5 10 15 20 25 30 35 40
Temp Aire (ºC)
Te
m
p 
Ag
ua
 (º
C)
  
Gráfico Nº 1: Correlación entre el promedio diario de las 
temperaturas aire-agua 
 
Tagua = 15,607 +0,3812 Taire 
R2 = 0,7442
r = 0,8627
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
5 10 15 20 25 30 35 40
Temp Aire (ºC)
Te
m
p A
gu
a (
ºC
)
 
 
Gráfico Nº 2: Correlación entre la mediana diaria de las 
temperaturas aire-agua 
 
El grado de asociación entre los valores promedios diarios de la temperatura del aire y del agua (r = 0,8773) es mayor que el 
obtenido entre los valores de las medianas diarias (r = 0,8627).  
 
 
Tagua = 13,728 + 0,4623 Taire 
R2 = 0,91
r = 0,9539
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
5,0 12,0 19,0 26,0 33,0 40,0
Temp Aire (ªC)
Te
m
p 
Ag
ua
 (ª
C)
 
Gráfico Nº 3: Correlación entre el promedio semanal de 
las temperaturas aire-agua 
 
Tagua = 14,536 + 0,4326 Taire 
R2 = 0,8536
r= 0,9239
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0
Temp Aire (ªC)
Te
m
p 
Ag
ua
 (ª
C)
 
Gráfico Nº 4: Correlación entre la mediana  semanal de las 
temperaturas aire-agua. 
 
01.33 
Al comparar los coeficientes de correlación obtenidos entre los promedios semanales de las temperaturas aire-agua y las 
medianas semanales de ambas temperaturas, el valor de dicho coeficiente para el promedio (r = 0,9539) es mayor que para las 
medianas (r = 0,9239).  
Luego se analizó los promedios y desvío estándar mensuales de las temperaturas del aire y del agua, en el periodo de estudio, 
obteniéndose los resultados que se muestran en la Tabla 1, valores medidos en la cámara reguladora de niveles de 
interconexión entre las lagunas anaeróbica y facultativas, pertenecientes al módulo Nº 3 de la planta de tratamiento de 
efluentes de la ciudad Capital.  
 
Meses Temperatura 
Promedio 
Mensual del 
Aire (°C) 
Temperatura 
Promedio 
Mensual del 
Agua (°C) 
Temperatura 
Mediana 
Mensual del 
Aire (°C) 
Máximos 
Mínimos 
Temp. 
Mediana 
Aire (°C) 
Temperatura 
Mediana 
Mensual del 
Agua (°C) 
Máximos 
Mínimos 
Temp. 
Mediana 
Agua (°C) 
Noviembre     25,81±4,32 24,78±0,95 25,2  32,53 16,18 24,78  
26,42 
22,90 
Diciembre 26,99±2,91 26,63±0,06 27,14 33,13 19,45 26,62 
26,91 
26,13 
Enero 28,84±3,80 27,23±0,83 28,70 33,79 17,49 27,53 
28,07 
24,71 
Febrero 27,18±2,88 26,50±1,07 26,79 30,77 17,71 26,90 
27,59 
24,21 
Marzo 23,75±3,97 25,47±0,80 22,59  31,46 14,81 25,39 
27,16 
24,14 
Abril 18,52 ± 4,44 22,40±1,06 20,20  24,14 7,36 22,70 
24,57 
20,84 
Mayo 15,33 ± 2,88 20,46±0,75 14,07 22,25 10,35 20,32 
21,75 
19,08 
Junio 13,21 ± 2,28 19,25 ± 1,14 12,73  18,16 8,20 20,71 
21,75 
19,19 
Julio 12,74 ± 3,58 18,14 ± 0,86 12,22 20,66 5,19 17,7 
19,81 
17,14 
   
     Tabla 1: Estadística descriptiva de las temperaturas mensuales del aire y del agua en la Laguna Facultativa. (Módulo 3  
     del  Sistema Lagunas de Estabilización. Capital de Catamarca). 
 
Se comprueba que los promedios mensuales de la temperatura del aire superan los del agua  en los meses de Noviembre de 
2004 a Febrero de 2005, invirtiéndose esa relación a partir del mes de Marzo. Situación similar se observa para las medianas 
solamente entre los meses Noviembre 2004 a Enero del 2005. 
 
 
Tagua= 12,994 + 0,4914Taire 
R2 = 0,973
r=0,9864
10,0
12,0
14,0
16,0
18,0
20,0
22,0
24,0
26,0
28,0
30,0
12,0 17,0 22,0 27,0 32,0
Temp Aire (ºC)
Te
m
p 
Ag
ua
 (º
C)
 
Grafico 5: Correlación entre el promedio mensual de las 
temperaturas aire-agua 
 
Tagua = 14,355 + 0,4495Taire 
R2 = 0,9582
r= 0,9789
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
10,0 15,0 20,0 25,0 30,0
Temp Aire (º C)
Te
m
p 
Ag
ua
 (º
C)
 
Grafico 6: Correlación entre la mediana mensual de las 
temperaturas aire-agua 
 
El mayor coeficiente de correlación entre la temperatura del agua y del aire se obtuvo procesando los promedios mensuales  
(r = 0,9864), al aplicar el test de hipótesis para dicho coeficiente se ha obtenido un p = 0,000. El coeficiente encontrado  
resulta superior a los obtenidos por los siguientes investigadores: Auerswald en Campina Grande, Brasil en el año 1978        
(r = 0,862);  Burgers  en Lima Perú, para un período comprendido entre marzo y mayo de 1982 (r = 0,909); Vargas y Sánchez 
en Melipilla, Chile con datos promedios mensuales del año 1972 (r = 0,985) e inferiores a los calculados por Yañez y Pescod 
en Amman, Jordania r = 0,987 en el año 1988. 
 
El modelo que mejor ajusta los datos experimentales es  Tagua=12,994 +0,4914 Taire  corresponde a las temperaturas promedio 
mensuales, con un coeficiente de determinación de R2 = 0,973, lo que indica que el ajuste del modelo es muy bueno. Los 
intervalos de confianza para los coeficientes de regresión α y β son de (11,102-14,886) y (0,410-0,573); y niveles de 
significación de p= 0,000 en ambos casos.  
 
01.34 
CONCLUSIONES 
 
El grado de asociación entre los valores promedios diarios de la temperatura del agua y del aire (r = 0,8773) es mayor que el 
obtenido entre los valores de las medianas diarias (r = 0,8627).  
 
Al comparar los coeficientes de correlación obtenidos entre los promedios semanales de las temperaturas agua-aire y las 
medianas semanales de ambas temperaturas, es mayor el valor de dicho coeficiente para los promedios (r = 0,9539) que para 
las medianas (r = 0,9239).  
 
El mayor coeficiente de correlación entre la temperatura del agua y del aire se obtuvo  procesando los promedios mensuales 
(r = 0,9864), valor éste que es altamente significativo (p = 0,000); y que comparado con los obtenidos por otros 
investigadores resultó superior.  
 
El modelo que mejor  ajusta  los datos experimentales es Tagua= 12,994 + 0,4914 Taire , que corresponden a las temperaturas 
promedio mensuales. 
 
La correlación encontrada permitirá predecir la eficiencia de remoción bacteriológica y orgánica del sistema de tratamiento 
de efluente de la ciudad de Catamarca, en las condiciones más críticas, para compararlas con las condiciones de operación del 
sistema y diseñar otras unidades en condiciones climáticas similares. 
 
BIBLIOGRAFIA 
 
Auerswald W (1979) Estudo de Lagoas Facultativas na Regiao Nordeste do Brasil, Dissertação para o Grau de Mestre em 
Cincias, universidade Federal da Paraíba, Campina Grande, Brasil 
 
Bugers,L (1982). Temperature behavior in waste stabilization ponds under tropical conditions. PAHO/ CEPIS Report, Lima, 
Perú. 
 
Homsi J (1997). Situación Actual en Criterios de Diseño Lagunas de Estabilización en Chile. Seminario Internacional sobre 
tratamiento de Desagües Cloacales. Buenos Aires. Argentina  
 
Saracho M, Iriarte A, Martínez N, Rodriguez N (2004). Ajuste de los Modelos de Lagunas de Estabilización  de la Capital de 
Catamarca. Evaluación Preliminar. II Congreso Iberoamericano de Ambiente y Calidad de Vida. Facultad de Ciencias 
Exactas y Naturales. UNCa.   Tomo II, 8. 
 
Vargas y Sànchez (1972). Puesta en marcha y 1ra etapa de experimentación en las lagunas de estabilización de Melipilla. 
Publicación 1- 24. Universidad de Chile. 
 
Yanez y Pescod, (1988) Wastewater Treatment and Reuse in Jordan. UNDP/Word Bank Integrated Resource Recovery 
Project, Jiont Mission Report. 
 
Yanez, F. (1993) Lagunas de Estabilización, Teoría, Diseño, Evaluación y Mantenimiento. Cuenca, Ecuador. 
 
Yánez, F. (2000) Aspectos Destacados en la Tecnología de Lagunas de Estabilización. Seminario Internacional Tratamiento 
de Aguas Servidas. AIDIS. Porto Alegre. Brasil. 
 
 
ABSTRACT: The Stabilization Ponds are systems of biological treatment of effluents, where the degradation speed of 
organic matter and the reduction of faecal coliform bacteria depend basically on the water temperature and sun light. The 
objective of this paper is to determine the model and degree of correlation between temperatures of air and water in the 
stabilization ponds of the Capital City of Catamarca, in the period November 2004 – July 2005. The temperatures of water 
and air were measured using an integrated circuit LM35 and a photovoltaic panel. Inferential and descriptive statistical 
techniques were applied to the studied variables. Correlations for daily, weekly and monthly average and median values were 
found for the temperatures of air and water. The greatest coefficient of correlation was obtained in the case of monthly 
average values (r = 0,986; p = 0,000), the regression model of which has as coefficients (α = 12,994; β = 0,491). The 
obtained results will facilitate the design of units for similar weather conditions. 
 
Key words: Water-air temperature; Stabilization Ponds   
 
01.35 


http://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/82102/Documento_completo.pdf?sequence=1

Estudio del comportamiento de lagunas de estabilización de efluentes: modelo de regresión temperatura aire-agua

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