CARACTERIZACIÓN FISICO-QUIMICA PRELIMINAR DE FUENTES DE AGUAS MINERALES DE COLOMBIA.

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1 CARACTERIZACIÓN FISICO-QUIMICA PRELIMINAR DE FUENTES DE AGUAS MINERALES DE COLOMBIA. MsC. Luis Sánchez R., Dr. Juan R. Fagundo C, Dr. Juan Romero S., MsC. Ana M. Moreno C., Ing. Pablo Cervantes González. RESUMEN. Se presenta la caracterización físico-química preliminar de un conjunto de muestras tomadas por especialistas cubanos pertenecientes al Centro Nacional de Termalismo en Dic/99, en el marco de un intercambio científico-técnico celebrado con especialistas colombianos en esa fecha. A estas muestras se les realizó un conjunto de determinaciones analíticas in situ, y duplicados de éstas fueron preservadas adecuadamente y analizadas por técnicas instrumentales modernas en laboratorios cubanos. Con estos resultados se procesó la información mediante novedosos sistemas informáticos (SAPHIQ, SACAN y otros), que permiten obtener valiosas informaciones gráficas sobre la calidad de esta agua, su clasificación y comparar las mismas con normas nacionales e internacionales, aspectos estos de gran interés para el conocimiento de los recursos hidrotermales colombianos. Se procesaron datos de muestras tomadas en fuentes ubicadas en la Villa Termal de Paipa, (Pozo Azul), en la Terma de Nevado del Ruiz, y procedentes de Santa Rosa de Cabal, en fuentes pertenecientes a Termales Santa Rosa, Ecotermales San Vicente y otras de esta localidad que aún no se explotan comercialmente. Este estudio preliminar permitió encontrar componentes bioactivos presentes en algunas de estas fuentes que por primera vez se analizan con este rigor científico, y posibilita concluir y recomendar aspectos de mucha importancia en la explotación de estas fuentes, que deben seguirse estudiando en un ciclo hidrológico completo. INTRODUCCIÓN La República de Colombia cuenta, al igual que muchos otros países latinoamericanos dada su compleja litología, con numerosas fuentes de aguas minerales. Según el mapa geotérmico elaborado por especialistas de INGEOMINAS esta cantidad asciende a más de 300 fuentes, muchas de ellas con altas temperaturas, asociadas al sistema volcánico regional de los sistemas montañosos del país. Aunque algunas de estas fuentes han sido estudiadas con anterioridad como es el caso de las que se encuentran ubicadas en Paipa, perteneciente a Boyacá, a 175 Km, al norte de la capital Santa Fe de Bogotá, los análisis realizados datan de 1929, como aparecen en el Informe sobre aguas Termomedicinales de Paipa presentado al Sr. Gobernador por el Reverendo Padre Alfonso y el Dr. Antonio M. Barriga Villalba publicado por la Imprenta Nacional en esa fecha. Posteriormente en 1996 se contrataron estudios de la calidad físico-química de estas fuentes al Laboratorio Ivonne Bernier Ltd., que aunque utiliza técnicas más modernas sólo realiza una caracterización incompleta de éstas, determinando algunos macrocomponentes y parámetros fisico-químicos como el ph y la temperatura, así como propiedades organolépticas (color, turbidez), y los sólidos totales, lo cual dista mucho de las determinaciones que son imprescindibles realizar si se quiere conocer la calidad de una fuente mineral cuyo uso es balneológico, como es el caso de

2 la fuente Pozo Azul, donde existe un Centro Terapéutico que explota mediante un circuito de la salud, los recursos existentes en esa fuente como son las aguas termales, los peloides (fangos medicinales), las microalgas etc. En el país existen otras fuentes que también se explotan con instalaciones balnearias, como son las ubicadas en Nevado del Ruiz, cerca de la ciudad de Manizales y las de Santa Rosa de Cabal, cercana a la ciudad de Pereira, ambas en el llamado Eje cafetero colombiano, perteneciente a la Cordillera Central del país. Estas fuentes han sido estudiadas, pero con un carácter distinto al necesario para su utilización como recurso terapéutico, realmente han sido estudiadas por su potencialidad geotérmica, por tanto los análisis realizado son incompletos para los fines en que verdaderamente se utilizan y nunca para valorar su utilización como agua mineral envasada, lo cual puede ser de interés, ya que éstas no son abundantes en el mercado de producción nacional. En Diciembre/99, un equipo multidisciplinario del Centro Nacional de Termalismo Víctor Santamarina (CENTERVISA), realizó una visita de trabajo con el objetivo de impartir un Curso de Termalismo, junto con especialistas de INGEOMINAS y del CIMEX, perteneciente a la Universidad Nacional (con sede en Medellín), en Santa Rosa de Cabal, Pereira. En el intercambio científico-técnico ocurrido allí se acordó tomar un conjunto de muestras para su estudio en laboratorios cubanos. El objetivo del presente trabajo es presentar los resultados de ese estudio utilizando sistemas informáticos de procesamiento y representación de los datos con que cuenta nuestro centro, con lo cual es posible clasificar esta agua minerales, así como compararlas con patrones de normas nacionales e internacionales, lo que permite al menos, de forma preliminar, identificar que elementos o componentes le confieren el carácter mineral o mineromedicinal a esas fuentes, las cuales por primera vez, se han analizado con esas técnicas analíticas de punta, y se han estudiado con esa proyección de uso en instalaciones termales. De estos resultados es posible obtener, al menos, preliminarmente conclusiones y recomendaciones valiosas para la continuación de estos estudios de mucho interés para el termalismo colombiano. MATERIALES Y MÉTODOS. Para el estudio se tomaron 18 muestras que se resumen a continuación: una correspondiente al Pozo Azul en el Centro de Hidroterapia de Paipa, que es la fuente que abastece al mismo; otra a la fuente que abastece al Cetro Termal de Nevado del Ruiz, ubicado en la ladera del volcán que lleva este nombre, a una altura aproximada de 3600 m; ya en territorio de Santa Rosa de Cabal se tomaron las 16 restantes, correspondiendo dos a las fuentes que abastecen al complejo balneario integrado por Termales Santa Rosa y Balneario Santa Rosa respectivamente; otras dos a fuentes que no se explotan actualmente y que pertenecen al Sr. Julián Arbalaéz, (denominadas Concha 1y 2): y el resto a diferentes fuentes del territorio que ocupa el centro Ecotermales San Vicente, donde se tomaron muestras a manantiales que brotan a través del río y en lugares de explotación en piscinas y baños turcos, que forman parte del complejo turístico. A todas las muestras se le realizaron las siguientes determinaciones en el propio lugar de muestreo, mediante equipos portátiles: temperatura, conductividad, ph, salinidad y

3 sólidos totales. En una laboratorio de campaña se les determinaron los contenidos de H 2 S y HCO 3 _, ( componentes inestables), por técnicas volumétricas, el mismo día de tomadas. Otra porción de cada muestra se filtró en el propio sitio de muestreo, a través de membrana y se envasaron en contenedores plásticos de 1 litro de capacidad y de 250 ml, este último con preservante ácido para el estudio de los metales presentes, posteriormente fueron refrigeradas hasta su llegada a los laboratorios cubanos, donde se procesaron rápidamente, para minimizar el tiempo transcurrido entre la toma y el análisis. En los laboratorios las muestras fueron analizadas según la metodología de estudio de las aguas minerales recomendadas por las Normas ISO, y por los Métodos Estandarizados para el Análisis de Aguas Potables y Residuales (APHA, AWWA, WPCF). El complejo analítico aplicado fue el siguiente: determinación gravimétrica de sólidos solubles totales y sulfatos; volumétrica de cloruros y ioduros; espectrofotométrica de nitrito, nitrato, amonio, fosfato y ácido silícico. También se determinaron los elementos aluminio, arsénico, boro, bario, berilio, calcio, cadmio, cobalto, cromo, cobre, hierro, mercurio, potasio, litio, magnesio, manganeso, sodio, níquel, plomo, antimonio, selenio, silicio, estaño, estroncio. Vanadio y zinc, mediante espectrometría de emisión atómica con plasma acoplado por inducción (AEA-ICP). Los resultados analíticos obtenidos fueron procesados por los sistemas informáticos SAPHIQ (Alvarez y Fagundo, 1998) Y SACAN (Tillán et al. 1996), que permiten la clasificación de las aguas minerales y su comparación con normas cubanas e internacionales. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. Para exponer los resultados se tomó, en los casos que existe una sola muestra, la información procesada que de ésta se obtuvo y cuando existen varias muestras se tomaron las más representativas del conjunto. - Fuente Pozo Azul (Paipa). Esta fuente es de las más conocidas en Colombia y de acuerdo con el diagrama de Stiff (fig.1), es francamente sulfatada sódica, hipertermal y de alta mineralización (> de 40 g/l), con ph 7.7 según los análisis de campo, pero además cuando se observa la comparación con el patrón de agua mineral, ofrecido por el sistema informático SACAN (fig. 2), existen varios componentes que superan el mínimo establecido para ser clasificada como agua mineral, estos son: el sulfato, el hidrocarbanato, el cloruro, el sodio, el potasio, el litio, el boro, el ácido sulfhídrico, el arsénico y la mineralización expresada como sólidos solubles totales (TSS). Se reportan aunque no aparezcan en el diagrama con valores importantes, otros microcomponentes bioactivos como son el ácido silícico, el estroncio y el yodo con valores cercanos a la norma. Todos estos componentes, algunos de los cuales se reportan por primera vez en esta fuente,

4 posibilitan explicar algunos de los efectos curativos que desde tiempos remotos, hacen que este lugar sea visitado por muchos turistas y curistas, buscando el efecto salutífero de estas aguas pero es necesario señalar que este resultado es parcial, como los que se ofrecerán de las otras muestras seleccionadas, ya que son estudios realizados sobre muestras puntuales que no pueden representar el comportamiento en el tiempo, de la fuente, puesto que no se han tomado muestras en un ciclo hidrológico que comprende la época de lluvia y la de seca, con lo cual los resultados se consideran más reales y completos. - Fuente Nevado del Ruiz (Manizales) Esta fuente que abastece la estación termal ubicada en la ladera del volcán Nevado del Ruiz, presenta una característica poco común en las aguas y es su ph tan bajo, del orden de 1.4, lo cual la hace extremadamente ácida para su uso directo. De acuerdo a su diagrama de Stiff (fig 3) es un agua que se clasifica como sulfatada sódica cálcica; según los análisis in situ de mineralización alta (>de 8.5 g/l) e hipertermal De la comparación con la norma de agua mineral según el diagrama que ofrece el sistema SACAN (fig 4), se puede conocer que componentes como: el sulfato, el arsénico el yodo, el hierro, el potasio, el ácido silícico, el cloruro, el sodio y la mineralización expresada como TSS, sobrecumplen la norma, por lo cual es sin lugar a dudas un agua mineral, pero su poder ácido es necesario estudiarlo cuidadosamente, pues aunque presente elementos y componentes de mucha importancia, su aplicación terapéutica debe ser antecedida de un estudio más profundo, pues es necesario obtener mezclas adecuadas que sin perder su capacidad bioactiva, disminuyan su acidez excesiva, no recomendable para el organismo humano. Por otra parte, al igual que en la anterior, se requiere obtener muestras en otro periodo del ciclo hidrológico para verificar la estabilidad de la fuente. - Fuente Termales Santa Rosa. Esta fuente se explota en la estación termal más antigua de la villa turística Santa rosa de Cabal, y que se conozca es la primera vez que se le realiza un estudio de esta naturaleza. Según el diagrama de Stiff obtenido por el resultado analítico que se muestra en la fig. 5, el agua clasifica como bicarbonatada clorurada sódica magnésica, hipertermal como las anteriores y con mineralización superior a 1 g/l, con ph de 7.1 determinado en el propio lugar. Del diagrama de comparación con la norma de agua mineral SACAN (fig. 6) se concluye que es un agua mineral en la cual los componentes siguientes: boro, ácido silícico, bicarbonato, cloruro ácido sulfhídrico y sodio tienen contenidos superiores a los establecidos en la norma. Un agua de similares características a ésta se explota en otra instalación del propio complejo denominado Balneario Santa Rosa. Se considera que este tipo de agua tiene amplia utilización en el campo de la balneología para la cura de diferentes patologías, pero para llegar a conclusiones es importante realizar otros estudios de muestreo hidroquímico en un ciclo hidrológico completo, así como estudios preclínicos y clínicos de su utilidad. Fuente La Concha1. Santa Rosa de Cabal. Esta fuente que no está en explotación se encuentra en terrenos cercanos a Termales Santa Rosa, cuyo propietario el Sr. Julián Arbeláez solicitó fueran estudiados con proyección futura de utilización en una estación termal. Se tomaron dos muestras con

5 características similares. Del diagrama de Stiff de esta muestra (fig. 7) se concluye que es un agua de tipo clorurada sódica. Del análisis en el lugar se conoció que es un agua de ph 6.24, hipertermal y de mineralización superior a 1 g/l. De la comparación con la norma de agua mineral según el sistema SACAN se concluye que es una agua mineral con componentes que superan la norma patrón entre los cuales se encuentran el arsénico, el boro, el ácido silícico, el sodio y el cloruro. Con esta fuente ocurre lo mismo que con las otras pues es una muestra puntual que no permite llegar a conclusiones definitivas, en tanto no se poseen datos de un ciclo hidrológico. Ecotermales San Vicente. Santa Rosa de Cabal. En este complejo turístico termal se realizo la toma de 12 muestras ubicadas en diferentes puntos de interés, de éstas se seleccionaron para este trabajo dos que representan tipos diferentes de aguas presentes en esta zona y que pueden tener usos distintos. - Fuente 4 Esta muestra corresponde a un punto ubicado en la margen izquierda del río que atraviesa la instalación, cuya utilización se ha relacionado con la cría de truchas con que cuenta el complejo. De las determinaciones analíticas se confeccionó el diagrama de Stiff (fig. 9), que muestra que esta agua clasifica como bicarbonatada magnésica cálcica. De acuerdo a los análisis in situ, es de muy baja mineralización (< 0.2 g/l), de ph 5.83 y es hipotermal a diferencia de la mayoría de las aguas de la zona, pues su temperatura apenas alcanza los 25ºC. Con respecto a su comparación con la norma de agua mineral según el sistema informático SACAN (fig. 10), sólo el ácido silícico alcanza el valor fijado en la misma. Este tipo de agua es recomendable para ser utilizada como agua mineral natural sí cumple con los requerimientos de estabilidad y no presenta contaminación, una vez estudiada en un ciclo hidrológico completo, es decir, al menos un año - Fuente 5. Esta fuente se encuentra en una zona cercana a las áreas de hospedaje y allí se forman fangos que se utilizan en la instalación. De su estudio de su composición de acuerdo al diagrama de Stiff (fig. 11) se puede señalar que es una agua clasificada como clorurada sódica. Según los resultados obtenidos en el propio lugar de muestreo, es hipertermal, con ph de 6.5 y mineralización superior a 1.6 g/l. De su comparación con la norma de agua mineral según el SACAN (fig. 12) esta fuente es mineral con varios componentes que superan los límites establecidos en la misma, estos son: el arsénico, el boro, el litio, el ácido silícico, el ácido sulfhídrico, el cloruro y el sodio, así como la mineralización. Como se observa es una fuente con varios componentes bioactivos que requieren ser estudiados con mayor profundidad al igual que el resto de las fuentes antes mostradas. CONCLUSIONES. Del estudio realizado a las fuentes colombianas se pueden concluir varios aspectos que se exponen a continuación: Todas las fuentes analizadas presentan componentes que las hacen interesantes desde el punto de vista de su utilización como recurso termal, pero que requieren de un estudio más completo, ya que los resultados son francamente alentadores pero no permiten

6 hacer uso de estos recursos sin un estudio más completo, que abarque no sólo investigaciones hidroquímicas, sino que incluya la microbiología, la captación y protección de la fuente y los estudios preclínicos y clínicos que deben poseer todos los recursos naturales su destino final es el uso terapéuticos. Muchas de esta agua presentan componentes bioactivos como el arsénico, el boro y otros que deben estudiarse con más detenimiento., ya que algunos se encuentran en concentraciones bastante altas y su efecto se desconoce cuando están en esas concentraciones, más si se usan en piscinas recreativas, donde el tiempo de contacto con el organismo humano no está controlado. La fuente que abastece el centro termal ubicado en Nevado del Ruiz tiene una acidez extrema que puede provocar irritaciones en las mucosas y otros efectos sobre la piel, que deben estudiarse, pues aunque se mezclen en la piscina y los baños para enfriarla y disminuir su acidez, esta situación merece atención especial. RECOMENDACIONES. Se hace necesario la continuación del estudio de las fuentes de Colombia y que éste se realice teniendo en cuenta que para la caracterización se necesitan datos de un ciclo hidrológico, al menos, para confirmar la estabilidad de la fuente. Cada una de estas fuentes tiene componentes bioactivos en proporciones altas y su estudio requiere profundizar los aspectos de su acción terapéutica. Tanto si se van a utilizar las fuentes como agua mineromedicinal como para su envasado en forma de agua mineral natural, existen requerimientos que deben estudiarse para establecer su introducción en la práctica, por parte de los interesados y requieren de asesoramiento para ejecutar estas acciones de forma adecuada y rápida. BIBLIOGRAFIA. Alvarez, E. y J.R. Fagundo (1991). SAPHIQ, un sistema para el procesamiento automatizado de datos hidroquímicos. Revista CENIC Ciencias Químicas, La Habana (Cuba), 22 (1): APHA AWWA WPCF (1992). Métodos Normalizados para el análisis de Aguas Potables y Aguas Residuales, Am. Public Assoc., Edición 17 th. Editorial Grijalbo (Madrid), Armijo-Valenzuela, M (1994). Aguas bicarbonatadas. En: Curas Balnearias y Climáticas. Talasoterapia y Helioterapia. Ed. M. Armijo-Valenzuela y J. San Martín, Universidad Compútense, Madrid Armijo-Valenzuela, M y J. San Martín (1994). Interés de las curas balnearias en la terapéutica actual. En: Curas Balnearias y Climáticas. Talasoterapia y Helioterapia. Ed. M. Armijo-Valenzuela y J. San Martín, Universidad Complutense, Madrid,

7 Morell, I. (1995). Origen del termalismo. Geotermómetros. Algunas peculiaridades hidrogeoquímicas de las aguas termales. Tercera Jornada sobre Termalismo, Santa Clara (Cuba), Ed.: Universidad Jaume I, Castellón (España), 19 Págs. N.C (1995). Norma Cubana de Agua Mineral. Oficina Nacional de Normalización (La Habana, Cuba), 8 Págs. N.C: 1996 Agua de Bebida Envasada. Especificaciones Oficina Nacional de Normalización (La Habana, Cuba) 5 págs. Sánchez, L., J.R. Fagundo, I. Vinardell, G. Tillán, E. Ontivero y Ma. de los A. Iriarte (1996). Determinación de los parámetros hidrogeoquímicos de las aguas minerales de San Miguel de los Baños. Proc. II Congreso Internacional de Turismo de Salud y II Jornada de Termalismo. La Habana 1996, Ed.SOFCALL, 10 Págs. San Martín, I. y F. Armijo de Castro (1994). El azufre en las aguas mineromedicinales: aguas sulfatadas y sulfuradas. En: Curas Balnearias y Climáticas. Talasoterapia y Helioterapia. Ed. M. Armijo-Valenzuela y J. San Martín, Universidad Complutense, Madrid, Págs. Tillán, G. I. Vinardell, J.R. Fagundo, V. Ferrera, P. González y L. Sánchez (1996). SACAN: Sistema automatizado para la caracterización de aguas minerales. En: Contribuciones a la Hidrología y Medio Ambiente en Cuba. Ed.: J.R. Fagundo, D. Pérez- Franco, J.M. García, A. Alvarez-Nodarse e I. Morell, Universidad de Castellón (España), Tillán, G. I. Vinardell, J.R. Fagundo, V. Ferrera, P. González y L. Sánchez (1996). SACAN: Sistema automatizado para la caracterización de aguas minerales. En: Contribuciones a la Hidrología y Medio Ambiente en Cuba. Ed.: J.R. Fagundo, D. Pérez- Franco, J.M. García, A. Alvarez-Nodarse e I. Morell, Universidad de Castellón (España),

8 Figura 1. Diagrama de Stiff. Fuente Pozo Azul. Paipa Figura 2 Diagrama de Defrancesco. SACAN. Fuente Pozo Azul. Paipa.

9 Figura 3. Diagrama de Stiff. Fuente Nevado del Ruiz. Manizales Figura 4. Diagrama de Defrancesco, SACAN. Fuente Nevado del Ruiz. Manizales

10 Figura 5 Diagrama de Stiff. Fuente Termales Santa Rosa. Santa Rosa de Cabal Figura 6. Diagrama de Defrancesco. SACAN. Fuente Termales Santa Rosa Cabal. de

11 Figura 7. Diagrama de Stiff. Fuente La Concha 1. Santa Rosa de Cabal Figura 8. Diagrama de Defrancesco. SAC AN. Fuente La Concha 1. Santa Rosa de Cabal.

12 Figura 9. Diagrama de Stiff. Fuente 4 Ecotermales San Vicente. Santa Rosa de Cabal. Figura 10. Diagrama de Defrancesco. SACAN. Fuente 4 Ecotermales San Vicente. Santa Rosa de Cabal.

13 Figura 11. Diagrama de Stiff. Fuente 5. Ecotermales San Vicente. Santa Rosa de Cabal Figura 12. Diagrama de Defrancesco. SACAN. Fuente 5. Ecotermales San Vicente. Santa Rosa de Caba