Evaluación exergética de la calidad del agua de tres ríos en Colombia

Abstract

La exergia es una forma de energía libre que se fundamenta en la segunda Ley de la termodinámica y que se puede utilizar para evaluar el impacto causado sobre los recursos naturales. En esta investigación se tomaron los datos de monitoreo de las corporaciones autónomas regionales de Colombia: CVC, Corpocaldas y Corpoboyacá, para calcular la exergía química, en sesenta estaciones de monitoreo de los ríos Cauca, Chinchiná y Lengupá. Se identificó donde se presentan las mayores afectaciones al sistema hídrico y cuál es el aporte exergético de cada parámetro analizado. Los resultados se presentan en kJ/mol y en kW y se comparan los ríos, en términos de potencial energético. Estos resultados permiten concluir que el río con mayor potencial energético es el río Cauca, con un rango entre 60.000 – 490.000 kW. El río Chinchiná es el más afectado en términos de incremento, puesto que aumenta en una magnitud de 284 veces la exergía en una longitud de 68 km, desde su nacimiento hasta su desembocadura. La materia orgánica (MO), calcio, magnesio, sodio, sulfatos, cloruros, nitrógeno amoniacal y fósforo, son los parámetros que originan mayor alteración en la calidad del agua de los ríos estudiados. La exergia de la MO representa aproximadamente el 30% del potencial exergetico, siendo esto un indicativo de contaminación.

//Abstract: Exergy is a form of free available energy, which is based on the second Law of thermodynamics, and it can be used to evaluate the impact caused on natural resources. Data from the Colombian environmental authorities CVC, Corpoboyacá, and Corpocaldas was obtained for the development of this research, allowing the calculation of the chemical exergy in sixty stations in mainstream rivers: Cauca, Chinchiná, and Lengupá. This investigation identified where the greatest damages to the hydric system were presented, and what is the exergetic contribution of each analyzed parameter. The data is show as kJ/mol and kW and the rivers are compared in terms of energetic potential. The results show that the river with more energetic potential is the Cauca River, with a range between 60.000 to 490.000 kW. However, the most affected river in terms of increment is the Chinchiná river, because it increases by a magnitude of 284 times the exergy calculated in 68 km from it's source to it's rivermouth. Organic matter (OM), calcium, magnesium, sodium, sulfate, chloride, ammonium, nitrogen and phosphorus are the most altered substances in studied rivers. The OM, is the substance that increases the exergy of the three rivers by about 30%, this being indicative of contamination.