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Apuntes sobre la Gestión del agua terrestre

Resumen: El agua es uno de los elementos estratégicos del mundo, ya que según los informes de la ONU que uno de cada cinco habitantes del planeta no tiene acceso al agua potable, demanda que aumentará para la mitad del siglo, considerando que para el 2030 las dos terceras partes del planeta vivirá en ciudades y metrópolis con el aumento de la demanda de agua en las zonas urbanas.
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Autor: Dr. Wilfredo Francisco

RESUMEN 
El agua es uno de los elementos estratégicos del mundo, ya que según los informes de la ONU que uno de cada cinco habitantes del planeta no tiene acceso al agua potable, demanda que aumentará para la mitad del siglo, considerando que para el 2030 las dos terceras partes del planeta vivirá en ciudades y metrópolis con el aumento de la demanda de agua en las zonas urbanas. 

Conocer el ciclo hídrico permite valorar las acciones para aprovechar las oportunidades para el control y uso del agua, así como tomar las medidas preventivas para mantener este equilibrio natural de la Naturaleza, de forma que los impactos que el hombre produce sobre los recursos hídricos puedan ser minimizados o evitados con la correcta gestión de los procesos donde interviene este recurso. 

La gestión del agua implica conocer sus propiedades y sus impurezas para evaluar los tratamientos y usos a que se destina en los procesos tanto productivos, como de servicio y de abasto a la población, pero también establecer las regulaciones y normativas de control y el tratamiento de los efluentes producidos.

Dentro de las regulaciones del Estado Cubano se destaca el Decreto -Ley 138/1993 De las aguas Terrestres y las normas cubanas de la calidad del agua, donde se explicita la voluntad de la protección de los recursos hídricos y además en el trabajo se presentan algunas de las acciones que se realizan en el país para el aprovechamiento y el uso racional del agua. 

INTRODUCCIÓN 
La Tierra, con sus diversas y abundantes formas de vida, que incluyen a más de 6.000 millones de seres humanos, se enfrenta en este comienzo del Siglo XXI con una grave crisis del agua. 

Todas las señales indican que la crisis se está empeorando y que continuará haciéndolo, a no ser que se emprenda una acción correctiva en la gestión de los recursos hídricos, esencialmente inadecuados actualmente.

La verdadera tragedia de esta crisis, sin embargo, es su efecto sobre la vida cotidiana de las poblaciones pobres, que sufren el peso de las enfermedades relacionadas con el agua, viviendo en entornos degradados y a menudo peligrosos, luchando por conseguir una educación para sus hijos, por ganarse la vida y por solventar a sus necesidades básicas de alimentación. 

La crisis pesa asimismo sobre el entorno natural, que cruje bajo la montaña de desechos que se vierten a diario y con aparente desinterés por las consecuencias y para las generaciones venideras. 

En realidad, se trata fundamentalmente de un problema de actitud y de comportamiento, problemas en su mayoría identificables y localizables. Actualmente se poseen los conocimientos y la pericia necesaria para abordarlos y se han elaborado excelentes herramientas conceptuales, tales como la equidad y la noción de sustentabilidad. Sin embargo, la inercia de los líderes y la ausencia de una conciencia clara sobre la magnitud del problema por parte de la población mundial, resultan en un vacío de medidas correctivas oportunas y necesarias y en una incapacidad para infundir a los conceptos de trabajo una resonancia más concreta. 

Al mismo tiempo, una mejor gestión permitirá hacer frente a la creciente escasez de agua per cápita en muchas partes del mundo en desarrollo. Resolver la crisis del agua es, sin embargo, sólo uno de los diversos desafíos con los que la humanidad se enfrenta en este tercer milenio. Aún así, de todas las crisis, ya sean de orden social o relativo a los recursos naturales con las que se enfrentan los seres humanos, la crisis del agua es la que se encuentra en el corazón mismo de la supervivencia del planeta.

El ser humano extrae un 8% del total anual de agua dulce renovable y se apropia del 26% de la evapotranspiración anual y del 54% de las aguas de escorrentía accesibles. El control que la humanidad ejerce sobre las aguas de escorrentía es ahora global y el hombre desempeña actualmente un papel importante en el ciclo hidrológico.

El efecto preciso que el cambio climático produce sobre los recursos hídricos es incierto. La precipitación aumentará probablemente desde las latitudes 30ºN y 30ºS, pero muchas regiones tropicales y subtropicales recibirán posiblemente una cantidad de lluvia inferior y más irregular. 

Con una tendencia perceptible hacia condiciones meteorológicas extremas más frecuentes, es probable que las inundaciones, sequías, avalanchas de lodo, tifones y ciclones aumenten. Es posible que disminuyan los caudales de los ríos en períodos de flujo escaso y la calidad del agua empeorará, sin duda, debido al aumento de las cargas contaminantes y de la temperatura del agua.

El Segundo Informe sobre Desarrollo de los Recursos Hídricos en el Mundo del 2006 alerta que carencia de este servicio básico está vinculado a la mala gestión del agua, a la corrupción, a la poca creación de capacidades humanas y la escasez de las infraestructuras físicas.

Desde los años sesenta del ciclo pasado se inició en Cuba el desarrollo de las estrategias para la gestión del agua, con la creación del Instituto de Recursos Hidráulicos, el fortalecimiento de la infraestructura hidráulica, la formación de recursos humanos capacitados y la creación de las bases legales y normativas para la administración de las aguas terrestres, con la participación de otros organismos del estado cubano.

Los Recursos Hídricos Potenciales en Cuba alcanzan los 38.1 mil hm3, de los cuales 31.7 mil hm3 corresponden a las aguas superficiales, para un 83% y 6.4 mil hm3 (17%) a las aguas subterráneas, de este potencial total se ha evaluado al nivel de esquema como Recursos Hídricos Aprovechable 23.9 mil hm3, 17.9 mil hm3 superficiales y 6.0 mil hm3 subterráneas.

De acuerdo a las obras hidráulicas construidas y a las condiciones creadas para la explotación, los Recursos Hidráulicos Disponibles anualmente ascienden a 13533.1 hm3, siendo las aguas superficiales el 67% con un volumen de 9038.0 hm3 y a las aguas subterráneas el 33%, con un volumen de 4495.1 hm3.

El objetivo de este trabajo es presentar algunos apuntes realizados sobre el tema, que han utilizados como material de estudio en cursos de Maestrías impartidas en la Universidad de Cienfuegos, con la pretensión de informar y de sensibilizar a los participantes en el curso en la necesidad de la gestión conciente del agua ante la situación que se pronostica, y que depende en gran medida de las acciones que realicemos hoy.

I. CARACTERISTICAS DEL AGUA 
El agua es el recurso que dio origen a la vida, es una sustancia tan valiosa como el oro y el petróleo. Solo el 2,5 por ciento de los recursos hídricos mundiales son agua dulce y la mayor parte del líquido que nos rodea, el mar y los océanos, son salados. Según un informe del programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), los seres humanos solo cuentan con menos del uno por ciento del agua dulce para nuestro consumo. El uso del agua de mar para en los sectores de servicios e industriales y regadíos es casi nulo y los procesos de eliminación del contenido de impurezas del agua de mar son aún costosos. 

1.1 Ciclo del agua
Todos los ríos desembocan en el mar y sin embargo éste nunca se llena, escribía un sabio y esa es la historia que explica como el agua se evapora del mar, se condensa en las nubes arrastradas por el viento y desciende en forma de lluvia, llegando por un río de vuelta al mar. Más de 40000 m3 de agua al año realizan este ciclo.

El agua en el planeta Tierra se encuentra en las tres fases: sólida, líquida y gaseosa, constituyendo la hidrosfera y se distribuye en los océanos, los continentes y la atmósfera; entre los cuales existe una circulación continua - el ciclo del agua o ciclo hidrológico. El movimiento del agua en el ciclo hidrológico es mantenido por la energía radiante del Sol y por la fuerza de la gravedad.

El ciclo hidrológico se define como la secuencia de fenómenos por medio de los cuales el agua pasa de la superficie terrestre, en la fase de vapor, a la atmósfera y regresa en sus fases líquida y sólida. La transferencia de agua desde la superficie de la tierra hacia la atmósfera, en forma de vapor de agua, se debe a la evaporación directa, a la transpiración por las plantas y animales y por sublimación (paso directo del agua sólida a vapor de agua).

La cantidad de agua movida, dentro del ciclo hidrológico, por el fenómeno de sublimación es insignificante con relación a las cantidades movidas por evaporación y por transpiración, cuyo proceso conjunto se denomina evapotranspiración.

El vapor de agua es transportado por la circulación atmosférica y se condensa luego de haber recorrido distancias que pueden sobrepasar los 1,000 Km. El agua condensada da lugar a la formación de nieblas y nubes y, posteriormente, a la precipitación.

La precipitación también incluye el agua que pasa de la atmósfera a la superficie terrestre por condensación del vapor de agua (rocío) o por congelación del vapor (helada) y por intercepción de las gotas de agua de las nieblas (nubes que tocan el suelo o el mar).

El agua que precipita en la tierra puede tener varios destinos. Una parte es devuelta directamente a la atmósfera por evaporación; otra parte se escurre por la superficie del terreno, escorrentía superficial, que se concentra en surcos y va a originar las líneas de agua. El agua restante se infiltra, ésta penetra en el interior del suelo; esta agua infiltrada puede volver a la atmósfera por evapotranspiración o profundizarse hasta alcanzar las capas freáticas.

La precipitación puede ocurrir en la fase líquida (lluvia) o en la fase sólida (nieve o granizo). El agua precipitada en la fase sólida se presenta con una estructura cristalina, en el caso de la nieve y con estructura granular, en el caso del granizo.

Tanto el escurrimiento superficial como el subterráneo van a alimentar los cursos de agua que desaguan en lagos y en océanos. Se presenta siempre que hay precipitación y termina poco después de haber terminado la misma y por otro lado, el escurrimiento subterráneo, especialmente cuando se da a través de medios porosos, ocurre con gran lentitud y sigue alimentando los cursos de agua mucho después de haber terminado la precipitación que le dio origen.

Así, los cursos de agua alimentados por capas freáticas presentan unos caudales más regulares. Como se dijo arriba, los procesos del ciclo hidrológico ocurren en la atmósfera y en la superficie terrestre por lo que se puede admitir dividir el ciclo del agua en dos ramas: aérea y terrestre.

Del agua que precipita sobre los suelos una parte es devuelta a la atmósfera por evapotranspiración y la otra produce escurrimiento superficial y subterráneo. Esta división está condicionada por varios factores, unos de orden climático y otros dependientes de las características físicas del lugar donde ocurre la precipitación.

La energía solar es la fuente de energía térmica necesaria para el paso del agua desde las fases líquida y sólida a la fase de vapor, y también es el origen de las circulaciones atmosféricas que transportan el vapor de agua y mueven las nubes. Por este motivo, y bajo un enfoque global o sistemático el ciclo del agua hay que entenderlo como una gran máquina térmica que utiliza una cuarta parte de la energía que llega del Sol a la Tierra, que es solo un 0,23 %. 

La fuerza de gravedad da lugar a la precipitación y al escurrimiento. El ciclo hidrológico es un agente modelador de la corteza terrestre debido a la erosión, al transporte y deposición de sedimentos por vía hidráulica. Condiciona la cobertura vegetal y, de una forma más general, la vida en la tierra.

El ciclo hidrológico puede ser visto, en una escala planetaria, como un gigantesco sistema de destilación, extendido por todo el Planeta. El calentamiento de las regiones tropicales debido a la radiación solar provoca la evaporación continúa del agua de los océanos, la cual es transportada bajo forma de vapor de agua por la circulación general de la atmósfera, a otras regiones. Durante la transferencia, parte del vapor de agua se condensa debido al enfriamiento y forma nubes que originan la precipitación. El regreso a las regiones de origen resulta de la acción combinada del escurrimiento proveniente de los ríos y de las corrientes marinas.

El ciclo del agua tiene dos partes principales. La parte terrestre del ciclo hidrológico comprende todo lo que tiene que ver con el transporte, el almacenamiento de las aguas en la Tierra y en el mar y la parte de la atmósfera comprende el transporte del agua en la atmósfera principalmente en forma de vapor. El balance hidrológico del agua esta dado por la siguiente expresión: Precipitaciones = evapotranspiración + escurrimiento + infiltración.

1.2 Características generales del proceso del agua 
El agua disponible en la Tierra tiene como usos fundamentales el abasto humano, la ganadería, el riego y las industrias de producción y los servicios.
Como puede observarse en la Tabla 1, el proceso a que es sometida el agua depende de su uso.

Tabla 1. Proceso del agua en dependencia de uso

No.

Entradas

Proceso

Salidas

1

Nubes 

Precipitaciones

Lluvia, nieve, granizos  y rocío

2

 Lluvia, nieve, granizos y rocío

Superficie terrestre

Aguas subterráneas y superficiales

3

Aguas subterráneas y superficiales (agua cruda,  agua de mar), obtienen impurezas.

·  Tratamiento del agua 

·  Industrial

·  Riego

·      Agua tratada

·      Agua potable

·      Agua  suavizada

·      Agua  desmineralizada

·      Agua destilada

4

Agua potable

Abasto población

Aguas residuales urbanas

4

Agua  potable

Agua  suavizada

Agua  desmineralizada

Uso  Industrial

Aguas residuales industriales

4

Agua cruda o tratada

Uso para ganadería y riego

Aguas superficiales y  subterráneas (contaminación)

7

Agua residuales

Tratamiento  de aguas residuales

·  Primaria

·  Secundaria

·  Terciaria

Aguas tratadas

8

Aguas tratadas

Superficie terrestre

Aguas superficiales y  subterráneas

9

Aguas superficiales y  subterráneas

Evapotranspiración

Nubes 

1.3 La molécula del agua
El agua es una molécula polar, que está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno unidos por dos enlaces covalentes. La distribución de los átomos provoca que la molécula tenga dos cargas negativas en un lado y dos cargas positivas en el otro. 

En estado líquido estas moléculas están apiñadas en forma desordenada y se pueden mover libremente, pero se mantienen adheridas unas a otras por fuerzas atómicas. La disposición tetraédrica de los orbitales sp3 del oxígeno determina un ángulo entre los enlaces H-O-H aproximadamente de 104,5o, además el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno y atrae con más fuerza a los electrones de cada enlace.

En el agua siempre están presentes los iones hidronio y oxidrilo, los cuales surgen como resultado de la descomposición de la molécula de agua según la reacción:
2H2O = H3O+ + OH-

El resultado es que la molécula de agua aunque tiene una carga total neutra presenta una distribución asimétrica de sus electrones, lo que la convierte en una molécula polar donde alrededor del oxígeno se concentra una densidad de carga negativa, mientras que los núcleos de hidrógeno quedan desnudos, desprovistos parcialmente de sus electrones y manifiestan, por tanto, un densidad de carga positiva. Por eso en la práctica la molécula de agua se comporta como un dipolo. 

Así se establecen interacciones dipolo-dipolo entre las propias moléculas de agua, formándose enlaces o puentes de hidrógeno, la carga parcial negativa del oxígeno de una molécula ejerce atracción electrostática sobre las cargas parciales positivas de los átomos de hidrógeno de otras moléculas adyacentes. 

Aunque son uniones débiles, el hecho de que alrededor de cada molécula de agua se dispongan otras cuatro molécula unidas por puentes de hidrógeno permite que se forme en el agua (líquida o sólida) una estructura de tipo reticular, responsable en gran parte de su comportamiento anómalo y de la peculiaridad de sus propiedades fisicoquímicas.

El producto iónico del agua Kw = [H3O+][ OH-] es igual a 10-14 a 24.8 o C. En el agua pura, las concentraciones de iones hidronio u oxidrilo son iguales, ya que en la disociación de la molécula de agua se forma un ion de cada tipo, o sea, a 24.8 o C en el agua pura se cumple:
[H3O+]=[ OH-] = 10-7 mol / L.

Para evitar el uso de exponenciales negativas en el agua pura y las disoluciones acuosas se utilizan el término de pH, que se define como el logaritmo del reciproco de la concentración de hidronio. pH = - log [H3O+]. 

Entonces:
Si la [H3O+]=[ OH-] el pH=7 y la solución es neutra. 
Si la [H3O+]>[ OH-] el pH<7 y la solución es ácida.
Si la [H3O+]<[ OH-] el pH>7 y la solución es alcalina.

El control del pH del agua es de gran importancia en numerosos sistemas, como por ejemplo: las aguas de abasto, para la ganadería, para el riego y las industrias. 
1.4 Propiedades del agua

El agua además de ser una sustancia muy abundante en la naturaleza presenta excelentes propiedades, que permite su uso en casi todos los procesos. En estado puro no tiene olor, no es tóxica, disuelve a todas las sales cristalinas y compuestos polares y debido a los valores elevados del calor específico y latente de vaporización constituye verdaderos volantes térmicos. La utilización del agua en la industria como fluido portador del calor se debe a estas razones. 

A continuación se relacionan las principales propiedades del agua pura.
· Densidad del agua a 4 oC es de 0,9997 g/cm3
· Temperatura de ebullición a la presión atmosférica es de 100 oC. 
· Temperatura de solidificación a la presión atmosférica es de 0 oC.
· Calor específico (entre 14,5 a 15,5 oC) es de 4180 J / kg / o C.
· Calor de fusión del hielo es de 80 kcal/kg.
· Calor de vaporización 539 kcal/kg. 
· Energía de formación molecular es de 58 000 cal/mol. 
· La viscosidad del agua es de 1,007.10-2 Poise a 20 oC.
· Tensión superficial del agua a 18 oC es de 73 dyna/cm3.
· La permitividad del agua es del orden de 80
· La conductividad eléctrica del agua es de 4,2.10-6 mho/m.

La transparencia del agua depende de la longitud de onda de la luz que atraviesa. Los rayos ultravioletas pasan bien, pero los infrarrojos, tan útiles desde el punto de vista físico y biológico, apenas penetran en ella. El agua absorbe fuertemente el anaranjado y el rojo en el espectro visible, debiéndose a ello color azul de la luz transmitida en capa espesa.

II. IMPUREZAS DEL AGUA NATURAL Y SUS INCOVENIENTES
2.1 Tipos de impurezas 
El agua que usa el hombre, no se encuentra en estado puro, como se conoce desde el punto de vista químico, se puede considerar como H2O + x, donde x es el conjunto de impurezas, las cuales se clasifican en la Tabla 2.

Tabla 2. Tipos de impurezas presentes en el agua

No.

Entradas

Proceso

Salidas

1

Nubes 

Precipitaciones

Lluvia, nieve, granizos  y rocío

2

 Lluvia, nieve, granizos y rocío

Superficie terrestre

Aguas subterráneas y superficiales

3

Aguas subterráneas y superficiales (agua cruda,  agua de mar), obtienen impurezas.

·  Tratamiento del agua 

·  Industrial

·  Riego

·      Agua tratada

·      Agua potable

·      Agua  suavizada

·      Agua  desmineralizada

·      Agua destilada

4

Agua potable

Abasto población

Aguas residuales urbanas

4

Agua  potable

Agua  suavizada

Agua  desmineralizada

Uso  Industrial

Aguas residuales industriales

4

Agua cruda o tratada

Uso para ganadería y riego

Aguas superficiales y  subterráneas (contaminación)

7

Agua residuales

Tratamiento  de aguas residuales

·  Primaria

·  Secundaria

·  Terciaria

Aguas tratadas

8

Aguas tratadas

Superficie terrestre

Aguas superficiales y  subterráneas

9

Aguas superficiales y  subterráneas

Evapotranspiración

Nubes 

2.1.1 Suspensión sólida
La suspensión sólida puede tener una variada composición, aunque por lo general está formada por arena, arcilla y sustancias orgánicas arrastradas por la lluvia o las corrientes de agua. 

Estas partículas tienen un comportamiento condicionado por las fuerzas gravimétricas e hidrostáticas y se subdividen en: 
· Suspensión gruesa, las cuales tienen una dimensión desde 50 a 1 mm, son visibles fácilmente y se sedimentan o flotan sin dificultad, ya que las impurezas de mayores dimensiones no se consideran suspensiones, aunque pueden acompañar al agua, y 
· Suspensión sólida fina, las cuales tienen tamaños desde 5 µm hasta 1µm y son visibles con cristales de aumento, estas partículas participan en el movimiento browniano y son capaces de sedimentar o flotar, aunque con una velocidad muy lenta. 

2.1. 2 Impurezas coloidales
En las aguas naturales las impurezas coloidales están formadas fundamentalmente por compuestos de silicio, aluminio y hierro, mientras en las aguas residuales contienen sustancias orgánicas coloidales tales como proteínas fibrosas, grasas aceitosas, etc. 

Las partículas en este tipo de dispersión tienen dimensiones que van desde 0,001µm hasta 0,1µm o sea demasiado pequeñas para precipitar y demasiado grandes para formar solución verdadera, si el agua está en estado de reposo un tiempo prudencial, se observa que las partículas de mayor peso específico se encuentran cercanas al fondo y las de menor peso especifico cerca de la superficie. 

Si dentro de un líquido existen partículas dispersas estas son bombeadas constantemente por las moléculas del líquido, las partículas muy grandes no son afectadas por estas débiles fuerzas y caen hacia el fondo del recipiente pero los corpúsculos menores de tamaño coloidal pueden ser empujados hacia delante y hacia atrás, hacia arriba y hacia abajo, con lo que la fuerza de gravedad puede estar equilibrada en parte o totalmente y las partículas pueden permanecer suspendidas. Este movimiento al azar de las partículas pequeñas se llama movimiento browniano.

Este movimiento contribuye a impedir que las partículas coloidales se depositen, pero no pueden permanecer suspendidas solo por la acción de estas fuerzas. Los coloides permanecen dispersos debido principalmente a sus cargas eléctricas ya que todas las partículas sólidas de un determinado sistema coloidal son o bien electropositivas o electronegativas. Debido a que las cargas iguales se repelen las partículas se mantienen separadas, si la carga es neutralizada por la electricidad de tipo opuesto, las partículas coloidales se depositan. 

2.1.3 Dispersión molecular e iónica
El agua disuelve una gran cantidad de sustancias debido a su polaridad, la cual aporta la energía necesaria para el proceso de hidratación. La solubilidad de muchas sustancias depende de la temperatura en que se encuentre el agua.

La dispersión del tipo iónica y molecular es la que presenta mayor variedad en sus componentes y en las fuentes a partir de las cuales se forman. Las dimensiones de las partículas son menos de 0,001 µm y no son capaces de depositarse por si misma.

En la mayoría de los casos, en la composición de las aguas naturales se encuentran presentes las siguientes impurezas moleculares e iónicas:
· Moléculas de ácidos débiles disueltas en el agua: ácido carbónico, ácidos orgánicos, etc.
· Sales procedentes de la neutralización de un ácido fuerte con una base fuerte o viceversa: cianuro de sodio, citrato de sodio, bicarbonato de sodio, etc. 
· Gases disueltos en el agua: oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono, amoniaco, sulfuro de hidrógeno, etc. 
· Iones negativos: carbonatos, silicatos, fosfatos, etc.
· Iones positivos: calcio, magnesio, sodio, potasio, hierro, cobre, etc.

2.1.4 Crecimientos biológicos
El comienzo de la vida tuvo lugar en el agua, tanto en el medio marino de origen, como en los lagos, ríos, estanques, embalses, etc., se desarrollaron muchos fenómenos vitales. La vida en el agua constituye, sin embargo de forma general un problema para el hombre, cuando se quiere conseguir un agua idónea para determinados propósitos. 

Los crecimientos orgánicos se encuentran presentes en todo tipo de agua, aunque con mayor variedad y profusión en las aguas superficiales. Algunos son visibles a simple vista, otros se hacen visibles con un aumento muy pequeño, mientras que otras requieren todo el poder de resolución de un microscopio. Algunos son plantas y otros animales; en algunos casos su estado no es completamente conocido, muchas parecen plantas siendo animales; por otra parte, muchos animales parecen plantas.

Los crecimientos biológicos pueden ser de reino vegetal y de reino animal, a continuación se presentan algunas características:
· El reino vegetal se encuentra presente en el hábitat acuoso los hongos y algas.
· Las bacterias son células microscópicas de núcleo difuso, que se encuentra en el límite de los dos reinos, por ejemplo el bacilo de Koch que produce el cólera.
· Los virus, grandes moléculas de ácido nucleico (combinado con proteínas), se sitúan en la frontera de la vida, por ejemplo el virus causante de la gripe, de las hepatitis, etc. 
· En el reino animal debe comenzarse por los animales unicelulares (protozoos) que adoptan numerosas formas parásitas, como por ejemplo las amebas.
· Los Metazoos comienzan con las esponjas y concluyen con los animales superiores el mamífero. Por ejemplo los escaramujos.
Los crecimientos biológicos son muy perjudiciales en el agua potable, en la mayoría de las aguas industriales y en menor medida en las de regadíos.

2.2 Principales inconvenientes de las impurezas del agua 
Las impurezas del agua producen diferentes inconvenientes en el uso cotidiano, entre los principales son: suciedades, incrustaciones en superficies, corrosión en superficies metálicas, formación de espumas y los organismos patógenos causantes de diferentes enfermedades.

2.2.1 Formación de incrustaciones
Las diferentes impurezas contenidas en el agua producen en condiciones determinadas deposiciones o incrustaciones que pueden causar disminución de la transferencia de calor, incremento de la energía de bombeo por disminución del área de trabajo y corrosión en las superficies metálicas, etc.

Las formas de deposiciones se puede clasificar en deposiciones primarias, producidas por precipitaciones de sales que alcanzan el punto de saturación y deposiciones secundarias que se incluyen el resto, entre ellas las más frecuentes son por deposiciones de lodos en superficies calientes y crecimientos de microorganismos.

2.2.2 Corrosión 
Las pérdidas que se producen por la acción del medio corrosivo sobre los metales aparecen reflejadas en toda la literatura especializada, y de forma general se caracterizan por las pérdidas directas y las indirectas que se producen en los equipos y estructuras en contacto con las aguas.

Las pérdidas directas son las relacionadas con el recambio de los equipos, estructuras y accesorios, mientras que las indirectas están relacionadas con las pérdidas en la producción, productos dañados y tiempo de parada debido a estos trabajos.

En Cuba estas pérdidas son cuantiosas, pudiendo citar la corrosión atmosférica de los metales dadas las características de clima tropical húmedo de nuestro país, la corrosión de tuberías por el uso de agua muy agresiva y en las calderas por la utilización de tratamientos externos e internos poco eficientes.

Por estas razones es necesario conocer las causas del fenómeno y los medios de protección, por ello hoy en el mundo se dedica mucho dinero y esfuerzo en este sentido.

La corrosión como proceso espontáneo es donde los metales y sus aleaciones tienden a pasar a sus formas más estables, ya sea como sales o como óxidos del metal, aunque hoy día este concepto es aún más amplio y se incluye el estudio de los fenómenos en otros materiales como la degradación de los polímeros, la acción de la atmósfera sobre las estructuras de hormigón, la durabilidad de materiales cerámicos, etc.

2.2.3 Formación de espumas
Otro de los inconvenientes que trae consigo las impurezas del agua es la formación de espuma que es indeseable en cualquier sistema de agua y generalmente se asocia a la presencia de sólidos disueltos por encima de los normados para el sistema, presencia de álcalis o de grasa. 

En un sistema de producción de vapor es donde la formación de espuma tiene un efecto más catastrófico porque incide directamente en los arrastres de aguas de caldera que se incorporan al vapor. En generadores de vapor equipados con sobrecalentadores aumenta el sobrecalentamiento en los mismos y los fallos en los tubos del equipo sobrecalentador. Es aun más grave cuando a continuación de los sobrecalentadores el uso de ese vapor es en turbinas de vapor.

Para evitar las espumas se controlan los sólidos, la alcalinidad, los ingresos de grasas y otros, las medidas correctivas son el control de estos parámetros anteriores así como el uso de antiespumantes y minimización de los productos de corrosión en circulación. Los agentes químicos antiespumantes reducen el consumo de combustible significativamente por permitir bajar las extracciones produciendo un vapor de alta calidad, los poliglicoles y poliamidas son agentes típicos utilizados con este fin.

2.2.4 Enfermedades de origen hídrico
Los microorganismos presentes en las aguas pueden producir diversas enfermedades como la leptopirosis, la amebiasis, la giardiasis y las hepatitis, por lo que es aconsejable sobre todo en el verano tomar agua y bebidas exentas de microorganismos. La esterilización del agua por calentamiento por lo menos 10 minutos en ebullición para tomar es el más efectivo y bañarse en lugares no contaminados. 

Las enfermedades transmitidas o relacionadas con el agua se pueden agrupar de acuerdo con el tipo de microorganismo en:
· Infecciones causadas por hongos
· Infecciones causadas por bacterias
· Infecciones causadas por virus
· Infecciones causadas por protozoos

III. LA GESTIÓN DEL AGUA
La gestión del agua supone actuar sobre el manejo de los recursos hídricos, o sea los cursos de agua o la demanda y sobre las infraestructuras hídricas y recursos económicos y humanos disponibles. La correcta gestión debe incorporar elementos de equilibrio económico del servicio y elementos para poder mejorar continuamente, la calidad interna y externa de la organización. 

Si a las herramientas de gestión se incorporan conocimientos sobre la tecnología de las redes de distribución y saneamiento, los procesos de acondicionamiento de la calidad del agua y los temas analíticos y biológicos, junto con el global del ciclo del agua, de los aspectos sanitarios y otros como reutilización, se consigue una perfecta preparación para integrar los servicios del agua. 

3.1 Distribución global del agua 
La gestión del agua debe basarse, por lo tanto, en medidas bien fundadas ecológicamente, económicamente, viables, factibles técnicamente y especialmente que gocen de aceptación de la sociedad para que las normas de ahorro, reciclado y uso racional del recurso formen parte de su componente habitual. De esta forma para gestionar el agua como servicio natural, hay que tener en cuenta el conocimiento que se posee sobre cómo organizar y de cómo explotar los ríos, lagos y acuíferos que se disponen. 

Uno de los componentes abióticos de nuestro planeta es la hidrosfera o masa líquida y la distribución de esta masa líquida es altamente asimétrica, así como su disponibilidad para los organismos terrestres y los seres humanos es muy desigual, en función de su accesibilidad y su concentración iónica. 

Del agua total en el planeta el 97,4 % corresponde a los océanos y 2,6 % a las aguas continentales. El volumen de agua almacenada en los océanos sería suficiente para satisfacer con creces las demandas actuales y futuras, pero de una manera natural contiene una buena cantidad de sales (alrededor de 35 g/L), por lo que resulta demasiada salada para que el ser humano y otros organismos terrestres, aunque pueda ser utilizada por otros sin rebajar su salinidad. 

De las aguas continentales el 1,8 % corresponde a los casquetes polares y glaciares, 0,78 % aguas subterráneas y 0,02 % a las epicontinentales. El agua de los glaciares es más del doble del volumen total de agua dulce del planeta, pero su uso es prácticamente nulo, por encontrarse alejado de los seres humanos y en forma sólida.

El ser humano, al igual que otros organismos, va encontrar el tipo adecuado para su consumo en los continentes, que es donde está almacenada el resto del agua dulce del planeta (menos del 1 %) que se encuentra en forma líquida. Las aguas subterráneas, los acuíferos, es el reservorio de agua dulce más importante del planeta, de ésta se considera que está disponible alrededor de una cuarta parte. 

De las aguas epicontinentales corresponden el 0,009% a lagos y humedales dulces, el 0,008 % a lagos y humedales salinos, el 0,0002 % a ríos, el 0,00007 % al agua de organismos vivos y el 0,0009 %al vapor atmosférico. 

Pareciera que el agua dulce disponible directamente para los seres humanos, alrededor de 0,2 % de las aguas subterráneas y 0,013 % de las aguas epicontinentales, es muy escasa pero esto no es cierto, ya que es necesario tener en cuenta no sólo el volumen almacenado en cada compartimiento sino también su tiempo de renovación o lo que es lo mismo, el periodo de tiempo necesario para que toda el agua que contiene un compartimiento se renueve. Por ejemplo:
· Las de los casquetes polares cada 10000 años.
· Las de los océanos de 3000 a 4000 años.
· Las aguas subterráneas de 100 a 1000 años.
· Lagos y humedales de 1 a 100 años.
· Ríos de 10 a 12 días.
· Vapor atmosférico alrededor de 9 días. 

Bajo esta perspectiva, aunque el contenido en agua en la atmósfera es muy pequeño, este comportamiento es fundamental en la determinación de las condiciones climáticas del planeta. Es muy sensible frente a perturbación de origen antrópico pero, por su elevado dinamismo, es muy reactivo y posee una gran capacidad de recuperación una vez que cesa la alteración. Algo similar ocurre con los ríos y lo contrario con determinados lagos y sobre todo con los acuíferos, que aunque pueden ser muy resistentes a las perturbaciones de orígenes antrópico, pero una vez alterados son muy difíciles de restaurar dada su alto tiempo de renovación. 

Toda esta información permite afirmar que el agua dulce es un recurso escaso debido a su reducido volumen almacenado y su desigual distribución por las diferentes zonas de la tierra, por lo tanto es necesario saber gestionarlo en función de las tasas de renovación de los ecosistemas acuáticos que la mantienen y de su desigual distribución en el espacio y el tiempo como puede observarse en la Tabla 3. 

Tabla 3. Disponibilidad de agua dulce en el mundo

Región

%  Agua dulce disponible

% Población mundial en la región

América del Norte y Central

15

8

América del Sur

25

6

Europa

8

13

Asia

36

60

África

11

13

Australia y Oceanía

5

< 1

Los recursos hídricos son renovables excepto ciertas aguas subterráneas, con enormes diferencias de disponibilidad y amplias variaciones de precipitación estacional y anual en diferentes partes del mundo.

Los Recursos Hídricos Potenciales en Cuba alcanzan los 38.1 mil hm3, de los cuales 31.7 mil hm3 corresponden a las aguas superficiales, para un 83% y 6.4 mil hm3 (17%) a las aguas subterráneas, de este potencial total se ha evaluado al nivel de esquema como Recursos Hídricos Aprovechable 23.9 mil hm3, 17.9 mil hm3 superficiales y 6.0 mil hm3 subterráneas.

De acuerdo a las obras hidráulicas construidas y a las condiciones creadas para la explotación, los Recursos Hidráulicos Disponibles anualmente ascienden a 13533.1 hm3, siendo las aguas superficiales el 67% con un volumen de 9038.0 hm3 y a las aguas subterráneas el 33%, con un volumen de 4495.1 hm3.

3.2 La gestión del agua en las organizaciones 
El concepto de gestión en las organizaciones se ha hecho popular en los últimos años. La correcta gestión de un sistema es incorporar elementos de equilibrio económico, social y técnico a los servicios y la producción para poder mejorar continuamente, la calidad interna y externa de la organización. 

Los sistemas mas usados son los de gestión de los procesos, gestión de calidad, gestión ambiental, gestión de seguridad, salud en el trabajo, gestión energética, gestión del agua, ecoeficiencia, producciones más limpia, etc. Los tres primeros sistemas de gestión se han hecho muy populares, basados en las normas ISO 9000, ISO 14000 y ISO 18000 y con la aplicación integrada en las organizaciones, es conocido como el Sistema de Gestión Integrado. 

La gestión de agua en una organización se puede definir como un conjunto de actividades coordinadas para dirigir y controlar una organización en lo relativo al uso del agua. 

La gestión del agua puede dividirse en cuatro etapas fundamentales vinculadas a la gestión de provisión mayorista de las fuentes de abasto hacia los consumidores, la gestión de distribución del agua, la gestión del agua dentro de la organización o la comunidad donde se utiliza y la gestión de las aguas residuales producto de los procesos que en ellos se desarrollan.

3.2.1 La gestión de la provisión del agua desde las fuentes de abasto
La gestión del agua comienza desde el proceso de la planificación de los recursos hídricos disponibles en una región o país, teniendo en cuenta los elementos del ciclo hidrológico y las regulaciones de protección de los mismos dictadas por los organismos reguladores de esa región o país.

Entre los factores del ciclo hidrológico es necesario tener en cuenta el comportamiento de las lluvias para cada periodo y del escurrimiento en las cuencas hidrográficas producto de esas precipitaciones para realizar el pronóstico de los recursos hídricos disponibles en los acuíferos, lagos, ríos y embalses reguladores del escurrimiento, éstos últimos construidos por el hombre para almacenar grandes volúmenes de agua y compensar el déficit que generalmente ocurre en los periodos secos o de pocas precipitaciones.

Para ello es necesario contar con la red de monitoreo del ciclo hidrológico para conocer los datos de las precipitaciones, la red de monitoreo del ciclo hidrogeológico para evaluar el volumen y calidad del agua disponible en los acuíferos, la red de monitoreo de la de calidad del agua para evaluar la composición las aguas terrestres de abasto y la red de control de los focos contaminantes a las aguas terrestres.

El uso de las aguas terrestre en Cuba está regulado por el Decreto Ley 138/1993 De las Aguas Terrestres y se designa al Instituto Nacional de Recursos Hidráulicos como organización rectora para hacer cumplir lo dispuesto en el mismo, en este caso estas funciones se le han designado al Grupo Empresarial de Aprovechamiento Hidráulico y sus empresas en cada provincia del país.

La planificación de las entregas de los diferentes usuarios se realiza anualmente, según las demandas de agua de los usuarios mayoristas en cada provincia, teniendo en cuenta las normas de consumo aprobadas para cada producto u actividad y los recursos hídricos disponibles en reservorios naturales y en los embalses artificiales construidos en el país. La aprobación de la planificación de provisión de agua para cada organismo y provincia se realiza por el INRH, con máxima prioridad de garantía al abasto de la población.

3.2.2 La gestión de la distribución del agua 
Las aguas de las diferentes fuentes de abasto hay que transportarla a los lugares que va ser usada, esta distribución se puede divide en tres partes: la que se realiza desde las fuentes de abasto hasta las organizaciones, las realizadas en el interior de las organizaciones y las que se ejecuta desde las organizaciones a los lugares de vertimientos, normalmente como aguas residuales. 

El transporte del agua desde las fuentes de abasto depende de la ubicación de fuente y de su uso. En caso de las fuentes superficiales no reguladas como los lagos y ríos generalmente se utilizan estaciones de bombeo y en el caso de los embalses puede ser por bombeo y gravedad. 

Los sistemas de bombeo de agua a los acueductos, grandes industrias y sistema de riego y pecuario son ampliamente usados en Cuba y constituyen mas el 90 % de la transportación del agua. Estos sistemas de distribución de agua en general presentan grandes pérdidas de agua por salideros, aunque se hace grandes esfuerzos por mejorar las diferentes conductoras país. 

La distribución en el interior de las organizaciones se realiza por tuberías, bombeadas o por gravedad de tanques elevados (hongos). En forma general presentan grandes pérdidas de agua por salideros, sobre todo en aquellas organizaciones que el costo del agua es bajo. 

Las aguas residuales resultado de los procesos generalmente son colectadas por sistemas de tuberías hacia su destino final, lo que depende de las características del efluente que se genere. El conocimiento de las características de las aguas residuales, de la calidad de las soluciones tecnológicas, de control de los procesos que se empleen y la conciencia ambiental de la organización depende una buena gestión de las aguas residuales que se generan, que puede ser tratamientos simples como es el caso de las aguas albañales para el vertimiento en zonas costeras, hasta complejas plantas de tratamiento de residuales como en el caso de los efluentes provenientes de los procesos químicos y energéticos.

3.2.3 La gestión del agua dentro de la organización o la comunidad 
La gestión del agua dentro de las organizaciones y en las comunidades debe enfocarse como un sistema documentado integrado por procedimientos técnicos y administrativos para guiar y coordinar las acciones del personal y el estado de la infraestructura vinculada, así como disponer de la información con los mejores y más prácticos métodos para asegurar la satisfacción de los requisitos sobre el uso del agua establecidos por las regulaciones del país y las comunidades, al menor costo posible para la organización o la comunidad. 

Para ello debe tomarse en cuenta el liderazgo, con una administración comprometida con un programa de gestión del agua dentro de las estrategias adoptadas, que satisfaga las expectativas de los grupos sociales vinculados como pueden ser los trabajadores de la empresa, los pobladores de una comunidad y el estado en su conjunto.

La participación conciente de los grupos sociales como uno de los actores de esta gestión, propiciando una cultura y valores en el entorno de la importancia del uso y conservación del recurso agua, la que debe reforzarse con capacitación, educación y reconocimientos a los grupos más destacados en la buena gestión del agua. 

El diseño adecuado de los procesos que asegure que se ha considerado el uso más racional del agua en sus actividades, así como que en los efluentes producidos no sean contaminantes o tratados antes de su vertimiento. 

En la realización de los productos o servicios, así como en la comunidad en general, deben establecerse y controlarse los requisitos establecidos para la gestión del agua, de forma que puedan evaluarse las desviaciones en los indicadores y tomar las medidas preventivas y correctivas necesarias. 

Las evaluaciones periódicas de la gestión del agua deben conducir a la realización de proyectos de mejora organizacionales o comunitarios que pueden estar destinados a la normalización de las actuaciones, al mejoramiento de la infraestructura y a la interiorización y creación de valores en las personas, entre muchos otros.

3.2.4 La gestión de los residuales
Las aguas residuales aparecen con el desarrollo de la civilización humana como consecuencia de las actividades del hombre y su relación con el medio ambiente, ya que en la prehistoria no se registra contaminación de las aguas superficiales y subterráneas, ya que aunque en los procesos de lixiviación entre el agua y la tierra en los periodos de grandes precipitaciones se producían altos contenidos de suspensiones sólidos y coloidales, los cauces receptores tenían capacidad para la recuperación de las aguas en los periodos de seca.

Cuando en la sociedad se forman las organizaciones humanas como las ciudades, comienzan a aparecer las cargas de contaminantes orgánicas e inorgánicas, que el poder de autodepuración de los cauces receptores no son suficientes para la recuperación de los ecosistemas y surge la contaminación ambiental.

Con el desarrollo de las diferentes industrias, en especial la química se observa el vertimiento sistemático de residuales peligrosos a la atmósfera, las aguas y las tierras que ha sido las causas de accidentes de diferentes impactos y han ocasionado daños a las personas y al medio ambiente.

Aunque resulta difícil eliminar la formación de las aguas residuales, es necesario intentar conocerlas, limitarlas y dominarlas, mediante la implantación de los sistemas de gestión de seguridad tecnológica en la que el fundamento de la gestión de los riesgos es importante.

El impacto de las aguas residuales al medio ambiente depende de sus propiedades, es decir, su composición y cantidad. Por tanto, antes de escoger un método de tratamiento, el primer paso consiste en conocer lo más exactamente posible todas las características del agua residual.

Es necesario evaluar el tipo de contaminación presente como agentes químicos, agentes físicos y agentes biológicos y su fuente de contaminación, por ejemplo si provienen de las aguas pluviales, de la actividad agrícola y acuicultura, de la actividad industrial o las aguas residuales urbanas.

A partir de esta evaluación se diseña el tratamiento más adecuado y económico que puede ser desde una estación depuradora, sistemas más complejos como el uso tecnologías con tratamientos biológicos combinados con otras técnicas como electrodiálisis, ósmosis inversa, etc. 

3.3 El aprovechamiento y uso racional del agua en Cuba
La política del Estado Cubano en este sentido se manifiesta en la aprobación del Decreto – Ley 138 /1993 De las aguas Terrestres y se detalla en el Capitulo II Del aprovechamiento y el uso racional de las aguas terrestres, por lo que es recomendable estudiar este documento por la importancia que tiene en la gestión del agua en Cuba.

Entre las acciones que se realizan para el aprovechamiento y el uso racional del agua en Cuba se encuentran:
a. Establecer los regímenes de explotación de las fuentes de las aguas terrestres para garantizar la explotación racional de este recurso, mediante las regulaciones adoptadas por el Estado Cubano y ejecutadas por el Instituto Nacional de Recursos Hidráulicos (INRH). 
b. Adoptar las medidas que se requieren para la preservación y el saneamiento de las aguas terrestres cuando se realice cualquier actividad como vertimientos que puedan constituir peligro de contaminación de las fuentes, así como evitar la acumulación de escombros, residuos o sustancias de cualquier naturaleza que pueda degradar el entorno y afectar las fuentes.
c. Las organizaciones y comunidades deben realizar una gestión eficiente del agua a partir de los volúmenes aprobado para el consumo, evitando el desperdicio por salideros, filtraciones, uso indiscriminado en los procesos y servicios, por lo que es necesario controlar los indicadores de consumo para cada actividad a partir de las normas de consumo de agua para cada proceso, así como de los requisitos de uso.
d. Promover el uso de tecnologías que sean bajas consumidoras del agua tanto en las nuevas inversiones como en los proyectos de mejora, teniendo en cuenta la reutilización de los residuales en el proceso o por otras organizaciones, o su tratamiento para el vertimiento en el lugar autorizado por el INRH.
e. Organizar los sistemas de regadío sobre bases científicas y capacitar a las organizaciones vinculadas a la agricultura y a los pequeños agricultores sobre las técnicas para el control y aprovechamiento del agua, si se considera que el riego agrícola es una de las actividades de mayor consumo de agua en Cuba.
f. Mantener mecanismos económicos para estimular y promover el uso eficiente del agua mediante las tarifas de cobro del agua por la prestación del servicio, con tasas de recargo por el exceso de consumo de agua para usuarios, territorios y cuencas.
g. Promover la cultura de la gestión eficiente y eficaz del agua en la sociedad, fundamentalmente en la población que representa el mayor consumidor de agua de las fuentes de abasto en Cuba, mediante la sensibilización y capacitación a través de los proyectos institucionales para crear valores regulatorios que permitan preservar uno de los recursos naturales más importante para la vida humana. 
h. Promover el estricto cumplimiento de las regulaciones dictadas por el Estado Cubano para la protección de las aguas terrestres, fundamentalmente el Decreto-Ley Numero 138/1993 De las aguas terrestres, y que se complementa con la regulación de las contravenciones en el Decreto No. 199/1995 Contravenciones de las regulaciones para la protección y el uso racional de los recursos hidráulicos y el Decreto 211/1996 Contravenciones para los servicios de acueducto y alcantarillado.
i. Promover la adopción de las normas empresariales, ramales y nacionales que permiten mejorar la gestión del agua, en este caso se deben mencionar la NC-93-02. 1985. Agua potable. Requisitos sanitarios y muestreo, la NC-93-11:1986 H.C. Fuentes de abastecimiento de agua. Calidad y Protección Sanitaria, la NC-27-99. Vertimiento de aguas residuales a las aguas terrestres y al alcantarillado. Especificaciones y la NC XX: 2001. Vertimiento de aguas residuales a las costas y aguas marinas. Especificaciones. 

BIBLIOGRAFÍA.
1. Normas ISO 14000. Soporte magnético.
2. Norma ISO 19011 Directrices para la auditoria de lo sistemas de gestión de la calidad y ambiental. 
3. Rodríguez J.R. Tratamiento de agua para instalaciones energéticas nucleares. Editorial Pueblo y Educación. Ciudad de la Habana. 1986. 
4. Tratamiento de Aguas Residuales. Curso Interactivo y a Distancia. Soporte magnético.
18. http://www.unesco.org.uy/phi/libros/uso_eficiente/cap2.html

UNIVERSIDAD DE CIENFUEGOS

Autores:
Dr. Wilfredo Francisco Martín 
Dra. Silvia Gil Fundora 

Cienfuegos, Enero de 2007

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