Influencia del Material de la Tubería y la Velocidad de Flujo en el Desarrollo de Biopelículas

En un montaje diseñado en el Laboratorio de Hidráulica de la Universidad de los Andes Bogotá, Colombia, se ha estudiado a lo largo de trabajos previos la formación y desarrollo de biopelículas usando fuentes de carbono comerciales para facilitar su crecimiento, tales como el jugo de caña de azúcar. Este estudio busca validar los datos obtenidos anteriormente al alimentar el sistema con fuentes de carbono de difícil asimilación encontradas en los ríos de captación de agua potable para Bogotá- Colombia, como lo son el pasto kikuyo, Pennicetum clandestinum, y el humus. Se estudiaron dos sistemas durante 150 días de recirculación, tomando mediciones de biopelícula a partir de unos testigos extraíbles instalados en las tuberías y de lecturas de piezómetros para evaluar las pérdidas por fricción. Finalmente se concluye, que a pesar de utilizar una fuente de carbono de difícil asimilación en ambos montajes se evidenció el desarrollo de biopelícula que provocó que las pérdidas por fricción fueran superiores a las esperadas, lo que se reflejaba en factores de fricción muy altos, variables e incongruentes con el Diagrama de Moody.

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IAHR

 

         

 

 

 

 

 

 

 

 

                 CIC 

XXV CONGRESO LATINOAMERICANO DE HIDRÁULICA 
SAN JOSÉ, COSTA RICA, 9 AL 12 DE SETIEMBRE DE 2012  

 
 

INFLUENCIA DEL MATERIAL DE LA TUBERÍA Y LA VELOCIDAD DE 

FLUJO EN EL DESARROLLO DE BIOPELÍCULAS EN SISTEMAS DE 

DISTRIBUCIÓN  

 
 
 

Sara Gacharná, María Ximena Hernández, María Ximena Trujillo  

Investigadores, Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados –CIACUA–, Departamento de Ingeniería 

Civil y Ambiental, Universidad de los Andes, Bogotá, Colombia; email: mx.hernandez41@uniandes.edu.co; 

sc.gacharna41@uniandes.edu.co; mx.trujillo92@uniandes

.edu.co 

 

 
 

RESUMEN:

 

En  un  montaje  diseñado  en  el  Laboratorio  de  Hidráulica  de  la  Universidad  de  los 

Andes Bogotá, Colombia, se ha estudiado a lo largo de trabajos previos la formación y desarrollo de 
biopelículas usando fuentes de carbono comerciales para facilitar su crecimiento, tales como el jugo 
de  caña  de  azúcar.  Este  estudio  busca  validar  los  datos  obtenidos  anteriormente  al  alimentar  el 
sistema con fuentes de carbono de difícil asimilación encontradas en los ríos de captación de agua 
potable  para  Bogotá-  Colombia,  como  lo  son  el  pasto  kikuyo,  Pennicetum  clandestinum,  y  el 
humus.  Se  estudiaron  dos  sistemas  durante  150  días  de  recirculación,  tomando  mediciones  de 
biopelícula  a  partir  de  unos  testigos  extraíbles  instalados  en  las  tuberías  y  de  lecturas  de 
piezómetros para evaluar las pérdidas por fricción. Finalmente se concluye, que a pesar de utilizar 
una  fuente  de  carbono  de  difícil  asimilación  en  ambos  montajes  se  evidenció  el  desarrollo  de 
biopelícula  que  provocó  que  las  pérdidas  por  fricción  fueran  superiores  a  las  esperadas,  lo  que  se 
reflejaba en factores de fricción muy altos, variables e incongruentes con el Diagrama de Moody.   
 
PALABRAS CLAVES: Biopelículas, agua potable, Diagrama de Moody, modelo físico.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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INTRODUCCIÓN 
 
La  calidad  del  agua  consumida  en  las  ciudades  solía  ser  medida  en  la  salida  de  la  planta  de 
potabilización.  Sin embargo al considerar el deterioro de la calidad del agua a lo largo del sistema 
de  distribución,  los  riesgos  que  esto  representa  para  la  salud  pública  y  las  implicaciones  sobre  el 
diseño  de  la  red,  ahora  se  busca  cumplir  con  los  objetivos  de  calidad  en  los  puntos  de  entrega  al 
consumidor. La presencia de biopelículas en las redes de abastecimiento de agua potable es uno de 
los  factores  que  contribuye  a  dicho  deterioro  del  agua,  porque  permite  la  formación  de  productos 
que  pueden  afectar  su  calidad  organoléptica  y  promueven  el  desarrollo  de  microorganismos 
potencialmente  patógenos  que  consiguen  sobrevivir  al  proceso  de  potabilización.  Por  lo  tanto 
conocer los factores que afectan su desarrollo permitiría establecer mecanismos de prevención. 

Los objetivos  del  estudio descrito  en  este artículo fueron: determinar la influencia de la fuente de 
carbono, el material y la velocidad del flujo, en la formación de biopelículas además de los efectos 
que éstas representan sobre la hidráulica en los sistemas de distribución de agua potable. La fuente 
de carbono utilizada fue pasto kikuyo (Pennisetum clandestinium), material vegetal presente en las 
fuentes de captación de agua potable de Bogotá, Colombia. 
 
MODELO FÍSICO  
 

Se  construyeron  dos  modelos  físicos.  Uno  con  tres  tuberías  de  diferente  material  y  diámetro  (d): 
polietileno (PE) d=0.152 m, policloruro de vinilo (PVC) d=0.108 m y concreto (CCP) d= 0.155 m. 
En este modelo, paralelo al  tubo  de PVC se encontraba un tubo  de  vidrio  d=0.046 m  conectado a 
través de dos Tees con reducción de 0.108  a 0.051 m (Figura 1).  

El segundo modelo físico, tenía  tres tuberías de PVC d=0.108 m con diferentes velocidades. Igual 
que  el  primer  modelo,  dos  tuberías  estaban  conectadas  a  tubos  de  vidrio  a  través  de  Tees  con 
reducción de 0.108  a 0.051 m (Figura 2).  

 

 

Figura 1.- Modelo 1. Tuberías de diferente 

material.

 

Figura  2.-  Modelo  2.  Tuberías  con  velocidad  de 
flujo diferente.

 

En  ambos  modelos  era  necesario  determinar  el  crecimiento  de  la  biopelícula  a  través  de  testigos 
instalados aguas abajo de los piezómetros. La distribución de los testigos se muestra en la Figura 3.  
 

Los  testigos  que  están  en  parejas  se  llaman 
testigos  de  centro,  los  cuales  tienen  4  cm  de 
ancho,  7  cm  de  largo  y  cuyo  espaciamiento  entre 
testigos  longitudinal  y  transversalmente  es  de 
1cm.  Aguas  abajo  hay  un  testigo  individual,  el 
cual  se  denomina  de  borde;  este  tiene  4  cm  de 
ancho y 10 cm de largo.  

 

Figura 3. – Zona de testigos extraíbles.  

 

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Aspectos hidráulicos  
 
En  ambos  modelos,  la  caída  de  altura  piezométrica  se  determinó  por  medio  de  8  piezómetros  (4 
aguas arriba y 4 aguas abajo). Los piezómetros se ubicaron a 1,2 m del codo que une la tubería con 
el  tanque,  a  fin  de  medir  presión  cuando  el  flujo  esté  totalmente  desarrollado.  Los  piezómetros 
aguas abajo se instalaron a 2,766 m de los de aguas arriba (Figura 4). 
 

 

Figura 4. – Localización de piezómetros

 
Para calcular las pérdidas por fricción cada semana, se realizaron 10 variaciones de caudal en cada 
prueba,  para  de  esta  manera  obtener  diferentes  valores  del  número  de  Reynolds  (Re),  en  un 
intervalo entre 2000 y 80000. Estos valores fueron tomados teniendo en cuenta que se asegure flujo 
turbulento,  y permite ubicar los valores encontrados del factor de fricción (f) dentro del Diagrama 
de  Moody  utilizando  la  ecuación  de  Darcy-Weisbach  [1]  ,  lo  que  a  su  vez  permite  conocer  la 
rugosidad  relativa  de  la  tubería  haciendo  uso  de  la  ecuación  de  Colebrook-  White  [2],  a  fin  de 
determinar los efectos de la biopelícula sobre la hidráulica del sistema.  
 

 

 

 

 

 

 
Aspectos microbiológicos 
 
En  una  red  de  abastecimiento  hay  dos  fases  diferenciadas  que  interaccionan  entre  sí  formando  un 
ecosistema particular y dinámico. Por un lado el agua circulante sirve de medio de transporte para 
los  nutrientes  y  las  bacterias,  mientras  que  en  la  pared  de  la  tubería  se  presentan  fenómenos  de 
fijación bacteriana y formación de película biológica (Knobelsodorf, 1997). 
 
Las  biopelículas  se  caracterizan  por  ser  un  conjunto  de  células  rodeadas  por  una  matriz  de 
exopolisacárido (EPS) secretado por estas mismas (Figura 5) (Huq, 2008). La comunidad que hace 
parte  de  dicha  matriz  es  bastante  diversa  pues  cualquier  microorganismo  presente  en  el  agua  se 
puede  adherir,  es  decir,  se  pueden  encontrar  bacterias,  hongos,  protozoos,  virus  e  incluso  algunos 
macro-invertebrados,  tales  como:  nemátodos,  gusanos,  larvas  de  insectos,  rotíferos  y  pequeños 
crustáceos (Vargas, 2004).  
 

 

El  desarrollo  del  material  extracelular  de  las 
biopelículas  que  les  permite  adherirse  a  las 
superficies, 

resulta 

de 

un 

proceso 

de 

comunicación intercelular a través de moléculas 
mensajeras  y  la  autoinducción  de  las  células  a 
la secreción de EPS (Huq, 2008).  
 
Se 

terminan 

formando 

arquitecturas 

tridimensionales  y  complejas  que  funcionan 
como un mecanismo de defensa de las bacterias 
a  los  compuestos  tóxicos,  los  antibióticos,  el 
estrés térmico y la depredación (Huq, 2008). 

 

Figura 5.- Modelo estructural de matriz 

Biológica en forma de mosaico heterogéneo. 

 

 

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Aproximación cuantitativa 
 
La aproximación cuantitativa del desarrollo de biopelícula en el montaje consiste en determinar el 
espesor de la misma a partir del peso de biomasa de testigos de borde y de centro. Con el peso de 
los testigos de centro,  se determinó el espesor promedio de la biopelícula ( ). Mientras que con el 
peso  de los  testigos  de borde se  estimó  la velocidad inicial de crecimiento  (

), la velocidad de 

desarrollo (

) y el espesor máximo de la biopelícula (

). Las ecuaciones utilizadas se muestran 

a continuación. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
Aproximación cualitativa 
 
La  aproximación    cualitativa  consiste  en  la  identificación  de  los  microorganismos  presentes  en  la 
biopelícula por medio del Método Tradicional/ Kit de Diagnóstico.  
 
RESULTADOS  
 
Modelo 1. Tuberías de diferente material  
 
El objetivo principal de este modelo se fundamentaba en el uso de una fuente de carbono de difícil 
asimilación, como nutrientes, en lugar de las fuentes sintéticas de carbono usadas para este tipo de 
estudios  tales  como  el  jugo  de  caña  de  azúcar  u  otros  disponibles  en  el  mercado;  todo  esto, 
justificados  en  el  hecho  de  que  era  más  probable  que  fuera  el  humus  y  el  pasto  kikuyo  los  que 
contaminaran  las  redes  y  no  otras  fuentes.  Sin  embargo  el  utilizar  humus  afectó  la  magnitud  y 
variación de las mediciones de pérdidas por fricción como se muestra a continuación.  
 
Efecto de biopelícula sobre factor de fricción  
 
 

 

 

Figura 6.-

 Diagrama Moody de para la tubería de 

CCP.

 

Figura 7.-

 Diagrama Moody de para la tubería de 

PVC.

 

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En  general  para  los  tres  materiales,  se  observa 
que los valores de f son superiores a lo esperado 
y varían considerablemente. Lo que se atribuye a 
una  pérdida  de  energía  generada  por  la 
biopelícula y por la formación de lechos móviles 
de humus observados en el tubo de vidrio.  
 
Lo  que  sucede  con  las  pérdidas  de  energía  por 
fricción  en tuberías  con resuspensión de sólidos 
generando  depósitos  estacionarios  es,  que  se 
presentan dos límites (las paredes de la tubería y 
la  cima  del  lecho)  lo  cual  implica  dos  valores 
diferentes 

de 

la 

rugosidad 

hidráulica 

(Matausek,sf).  

 

 

Figura 8.-

 Diagrama Moody de para la tubería de 

PE. 

 

 
El  resultado  del  fenómeno  anterior  es  la  deformación  del  perfil  de  velocidad  en  la  vertical  de  la 
sección transversal y el desplazamiento del eje hidrodinámico hacia la parte superior de la tubería. 
De modo que la distribución no simétrica de la velocidad y la concentración de sólidos a través del 
área de descarga tienen un profundo efecto en el límite de fricción afectando las pérdidas  y por lo 
tanto alterando el factor de fricción.  
 
Por otro lado al  comparar los  resultados  obtenidos  para cada una de las tuberías se aprecia que la 
tubería de mayor rugosidad absoluta (CCP) obtuvo los mayores factores de fricción seguida por la 
de PE y en último lugar PVC.  
 
Comparación entre la rugosidad absoluta,  el espesor de la biopelícula y la subcapa laminar 
viscosa 
 

 

 

Figura 9.- Comparación entre k

s

, E

prom

 y δ’ para el 

tubo de CCP.

 

Figura 10.- Comparación entre k

s

, E

prom

 y δ’ para el 

tubo de PVC.

 

 

 

Al  observar  las  anteriores  figuras  se  determina 
que  el  régimen  de  flujo  la  mayor  parte  del 
tiempo  se  mantuvo  en  flujo  turbulento 
hidráulicamente liso (FTHL) para las tuberías de 
CCP  y  PVC,  a  excepción  de  algunos  días  de 
recirculación  en  donde  se  presentó  flujo 
turbulento  transicional  (FTT).  Mientras  que  la 
tubería  de  PE  siempre  estuvo  por  encima  de 
0.305 δ’, por lo que el flujo fue FTT.

 

 

 

 

Figura 11.- Comparación entre k

s

, E

prom

 y δ’ para el 

tubo de PE. 

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13

15

20

23

29

36

41

43

48

55

63

69

77

78

84

86

E

sp

es

o

[µm

]

Días de recirculación

δ  [µm]

ks [µm]

0.305 δ  [µm]

Espesor biopelícula [µm]

0

100

200

300

400

500

600

13

15

20

23

29

36

41

43

48

55

63

69

77

78

84

86

E

sp

es

o

m

]

Días de recirculación

δ  [µm]

0.305 δ  [µm]

Espesor biopelícula [µm]

ks [µm]

0

100

200

300

400

500

600

13

15

20

23

29

36

41

43

48

55

63

69

77

78

84

86

E

sp

es

o

[µm

]

Días de recirculación

ks [µm]

0.305 δ  [µm]

Espesor biopelícula [µm]

δ  [µm]

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Por  otro  lado,  se  observa  que  a  medida  que  la  rugosidad  de  la  tubería  tiende  a  aumentar,  el  k

s

 

también lo hace, por el contrario la subcapa laminar viscosa muestra una leve tendencia a disminuir.  

 

Finalmente,  se  puede  apreciar  que  en  ninguno  de  los  3  casos  la  rugosidad  o  el  espesor  de  la 
biopelícula sobrepasaran el espesor de la subcapa laminar viscosa, lo cual corrobora que el máximo 
espesor que puede alcanzar la biopelícula está determinado por ésta.  
 
Modelo 2. Tuberías con velocidad diferente 
 
El objetivo general de este modelo consistía en evaluar la influencia de la velocidad del flujo en el 
desarrollo  de  la  biopelícula  y  el  efecto  de  ésta  sobre  el  factor  de  fricción  de  Darcy-Weisbach, 
mediante  un  modelo  físico  alimentado  únicamente  con  pasto,  ya  que  se  tuvieron  en  cuenta  los 
inconvenientes que se presentaron en el Modelo 1 provocados por el humus.  
 
Efecto de biopelícula sobre factor de fricción 
 
 

 

 

Figura 12.-

 Diagrama Moody de para la tubería con 

v=1 m/s.

 

Figura 13.-

 Diagrama Moody de para la tubería 

con v=1.5 m/s.

 

 

 

En las figuras anteriores, se puede apreciar que 
el  factor  de  fricción  independientemente  de  la 
velocidad  de  flujo  no  sigue  la  forma 
convencional  del  Diagrama  de  Moody;  su 
magnitud es mayor que lo esperado y varía sin 
ninguna tendencia clara en el tiempo.  
 
A su vez se aprecian algunos puntos que están 
por  fuera  del  rango  de  validez  de  la  ecuación 
de  Colebrook-White  en  las  tuberías  de  v=  1  y 
1.5  m/s,  lo  que  equivale  a  factores  de  fricción 
muy  bajos  correspondientes  a  rugosidades 
relativas muy bajas.  

 

Figura 14.-

 Diagrama Moody de para la tubería con 

v=3 m/s.

 

 
En este caso, la incongruencia del factor de fricción en las tuberías con biopelículas con respecto al 
Diagrama  de  Moody,  se  debe  a  las  propiedades  visco-elásticas  de  la  biopelícula,  que  le  permiten 
deformarse  y  absorber  o  liberar  energía  del  flujo  (Picologlou,  1980).  De  modo  que  cuando  ésta 
absorbe  energía,  se  incrementan  las  pérdidas  haciendo  que  la  magnitud  del  factor  de  fricción 
aumente.  Contrariamente  cuando  ésta  libera  energía,  se  reducen  las  pérdidas  a  tal  punto  que  se 
obtienen factores de fricción demasiado bajos equivalentes a rugosidades relativas extremadamente 
pequeñas.  

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Comparación entre la rugosidad absoluta,  el espesor de la biopelícula y la subcapa laminar 
viscosa 
 

 

 

Figura 15.- Comparación entre k

s

, E

prom

 y δ’ para el 

tubo v=1 m/s.

 

Figura 16.- Comparación entre k

s

, E

prom

 y δ’ para el 

tubo v=1.5 m/s.

 

 

 

 

En la Figura 15, para la tubería con velocidad de 
flujo  de  1m/s  (v=1m/s)  se  evidencia  que  el 
espesor de la biopelícula hace que el k

s

 varíe en 

el  tiempo  de  una  forma  no  común.  Para  este 
caso  se  observa  que  la  rugosidad  tiene  un  pico 
considerablemente  alto,  luego  desciende  y  más 
adelante se forma un pico menor, fenómeno que 
coincide  con  una  disminución  intencional  en  la 
disponibilidad del sustrato en el sistema.  

 

Figura 17.- Comparación entre k

s

, E

prom

 y δ’ para el 

tubo v=3 m/s.

 

 
En cuanto a la tubería con v=1.5 m/s, se aprecia que el espesor de biopelícula es menor que la de 
v=1 m/s; al parecer dicha disminución hizo que la rugosidad se comportara diferente, pues aumenta 
el número de picos y sus magnitudes son variables (Figura 16). Para el caso de v= 3 m/s se puede 
apreciar  que  el  comportamiento  de  la  rugosidad  nuevamente  cambia  (Figura  17),  aumentando  la 
cantidad de picos y aumentando su magnitud en comparación la tubería v=1 m/s. 
 
Al  comparar  la  rugosidad  con  el  espesor  de  la  subcapa  laminar  viscosa  en  todas  las  tuberías  se 
puede  ver  que  el  flujo  es  turbulento  hidráulicamente  liso,  aunque  en  algunos  casos  tiende  al  flujo 
turbulento transicional consecuencia de la forma de la rugosidad.  
 
Efecto de la velocidad de flujo sobre la velocidad de crecimiento de la biopelícula  
 

 

En la Figura 18, se evidencia que la velocidad 
del  flujo  afecta  la  velocidad  a  la  que  se 
desarrolla  la  biopelícula  en  la  tubería,  aunque 
la  relación  entre  ellas  no  presenta  ninguna 
tendencia clara. Esto se debe a que la biomasa 
es  un  sistema  complejo  y  dinámico  cuyo 
desarrollo depende de otros factores además de 
la velocidad del flujo (Vargas, 2004). 

 

Figura 18.- Evolución del espesor de la biopelícula.

 

 

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

20

40

60

80

100

m)

Días recirculación

δ'

Eprom

ks

0,305δ'

0,00

100,00

200,00

300,00

400,00

500,00

600,00

20

40

60

80

100

m)

Días recirculación

δ'

Eprom

ks

0,305δ'

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

350,00

400,00

20

40

60

80

100

m)

Días recirculación

δ'

Eprom

ks

0,305δ'

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

v

m

/d

ia)

Días recirculación

v=1 m/s

v=1.5 m/s

v=3 m/s

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Los primeros puntos de cada serie representan la velocidad inicial de desarrollo de la biopelícula. Se 
observa que la tubería con v=1,5 m/s fue la que presentó un mayor crecimiento inicial, mientras que 
en  la  de  v=3  m/s  el  desarrollo  de  biomasa  fue  el  menor,  lo  que  se  puede  atribuir  a  la  mayor 
dificultad  que  enfrentan  los  microorganismos  pioneros  para  adherirse  a  un  material  liso  con 
velocidades altas.  
 
No obstante, a lo largo del tiempo, se aprecia que la velocidad de crecimiento de biomasa más alta 
es la de v=3 m/s,  es decir, si bien a la biomasa le tomó más tiempo desarrollarse en un principio, 
más adelante fue la que creció a una mayor tasa. A su vez es la que tiene una menor velocidad de 
decrecimiento,  pues  tanto  la  serie  de  v=1  m/s  como  la  de  v=1,5  m/s  muestran  una  caída  en  el 
crecimiento  severa  cerca  a  los  55  días  de  recirculación  cuando  se  suspendió  intencionalmente  la 
alimentación del sistema. Lo anterior, se debe a la mayor disponibilidad de nutrientes consecuencia 
del aumento de la transferencia de masa entre el flujo y la biopelícula (Lehtola, 2006).  
 
Identificación  
 
La  identificación  de  las  especies  llevada  a  cabo  por  el  LEMA  (Laboratorio  de  Ecología  y 
Microbiología Ambiental, Universidad de los Andes, Bogotá, Colombia) se hizo con el método de 
aislamiento  e  identificación  de  bacterias  en  un  medio  NO  puro.  El  procedimiento  fue  realizado  a 
muestras tomadas de testigos de centro y borde de cada tubería en diferentes dos épocas del período 
de recirculación (67 y 92 días).  
 

  Primer período (67 días) 

o  Bacillus pasteurii: Bacteria en  forma de barra,  gram positiva, aerobia, infiltrada en 

depósitos  naturales de suelos  húmedos  y pantanosos.  Es capaz de sintetizar calcita, 
una  forma  cristalina  y  estable  del  carbonato  cálcico,  a  partir  de  arena.  No  produce 
enfermedades.  

o  Staphylococcus  capitis:  Coco  gram  positivo,  aerobio  componente  de  la  flora  de  la 

piel del cuero cabelludo y la frente. Produce infecciones del tracto urinario, también 
infecciones  relacionadas  con  catéteres  tales  como:  Bacterimia  (Bacterias  en  la 
sangre),  Cellulitis  (Infección  de  la  piel)  e  infección  derivada  del  líquido 
cefalorraquídeo. 

o  Bacillus  subtilis:  Bacteria  en  forma  de  barra,  gram  positiva,  aerobia  o  aerobia 

facultativa,  formadora  de  esporas  resistentes  a  la  temperatura,  la  radiación  y  los 
desinfectantes.  En  situaciones  extremas  recurre  al  canibalismo.  Produce 
enfermedades  neoplásicas:  pneumonía  y  bacterimia  mortal,  Septicemia  (Letal  en 
pacientes  inmunosuprimidos), infección  del  tejido  necrótico axilar en pacientes con 
cáncer de seno.  Infecciones derivadas de prótesis de mama  y  ventrículos  arteriales, 
meningitis después de una herida en la cabeza y colangitis asociada con el riñón y el 
hígado. También puede producir mastitis en bovinos y aborto en ovinos.  

  Segundo período (92 días)  

o  Bacillus  circulans:  Bacteria  gram  positiva,  aerobia,  formadora  de  esporas,  mótil, 

encontrada  normalmente  en  el  suelo.  Asociado  con  septicemia,  abscesos  e 
infecciones en heridas. 

o  Bacillus licheniformis: Bacteria motil, formadora de esporas, aerobia facultativa. Se 

trata  de  un  organismo  del  suelo  no  patógeno  que  se  asocia  principalmente  con  las 
plantas y materiales vegetales. Es utilizada por la industria para producir proteasas y 
amilasas con el fin de mejorar la eficiencia de los detergentes.  

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Al  observar  los  resultados  obtenidos,  se  aprecia  que  las  bacterias  identificadas  son  en  general 
formadoras de esporas resistentes al déficit de nutrientes y a los desinfectantes. Estas normalmente 
no son patógenas para los seres humanos; sin embargo pueden estar asociadas con enfermedades e 
infecciones, que en su mayoría son letales para la población vulnerable tal como los ancianos, niños 
y pacientes inmunosuprimidos (patógenos oportunistas).  
 
CONCLUSIONES 
 
Uno de los objetivos principales de este estudio era modelar físicamente el desarrollo y crecimiento 
de  las  biopelículas  en  sistemas  de  distribución  de  agua  potable,  por  lo  que  se  alimentó  el  sistema 
con una   fuente de carbono de difícil  asimilación.  Como  conclusión se obtuvo  que aún  utilizando 
una fuente de carbono presente en el agua de captación para la potabilización, se obtuvo evidencia 
de la presencia de bacterias en las paredes internas de las tuberías. 
 
En cuanto a la influencia del material de la tubería sobre el desarrollo y crecimiento de biopelículas, 
si  se  tiene  en  cuenta  que  las  condiciones  ambientales  e  hidráulicas  en  las  que  se  desarrolló  el 
experimento  fueron  similares  para  las  tuberías  de  diferente  material,  se  puede  concluir  que  las 
diferencias de espesor obtenidas  en los  tres materiales  son  consecuencia  directa del  material  de la 
tubería, pero no hay una relación directa entre la rugosidad y el espesor de la biopelícula.  
 
En lo que respecta a la influencia de la velocidad de flujo sobre la velocidad  de crecimiento de la 
biopelícula,  se  concluye  que  a  medida  que  aumenta  la  velocidad  del  flujo  la  velocidad  inicial  de 
desarrollo disminuye y aumenta la velocidad de crecimiento de la biopelícula. La disminución en la 
velocidad inicial se debe a que los microorganismos pioneros se les dificulta adherirse a una tubería 
de material  liso  con flujo turbulento. Por otro lado, la velocidad de desarrollo aumenta, porque se 
incrementa la transferencia de masa entre el flujo y la biopelícula, por lo que los microorganismos 
que la conforman tienen un mayor contacto con nutrientes limitantes de crecimiento.  
 
Otro  de  los  objetivos  era  determinar  el  efecto  de  la  biopelícula  sobre  la  hidráulica  del  sistema  de 
distribución. Con respecto a esto se concluye que el principal efecto hidráulico de la biopelícula, en 
las tuberías de distribución  de agua potable, es el  aumento del  valor del coeficiente de  rugosidad 
absoluta, el cual depende de la velocidad del flujo en la tubería y la cantidad de sustrato disponible.  
 
Por otro lado, la identificación de especies realizada para el Modelo 2 muestra que las especies de 
bacterias  encontradas  en  el  montaje  son  formadoras  de  esporas  resistentes  a  la  temperatura,  el 
déficit de nutrientes  y al uso  de desinfectantes.  Por lo  tanto son microorganismos  que representan 
un alto riesgo para la población vulnerable y a su vez un reto para su remoción en la red.  
 
Finalmente, este estudio demuestra que todas las tuberías sin importar su  material o el  caudal que 
transporten  son  susceptibles  a  la  formación  de  biopelícula,  debido  a  que  está  compuesta  de  una 
diversidad  de  microorganismos  resistentes  y  persistentes.  Sin  embargo  al  considerar  que  su 
principal  efecto  depende  en  parte  de  la  disponibilidad  de  sustrato,  se  sugiere  que  una  manera  de 
prevenir la formación de biopelícula en los sistemas de distribución de agua potable sea minimizar 
la  entrada  de  materia  orgánica  biodegradable  a  la  red  de  distribución  y  manteniendo  la 
concentración recomendada de desinfectante, lo que sugiere mantener la eficiencia de los procesos 
de potabilización. 
  
 
 
 
 
 

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Referencias Bibliográficas 
 
Knobelsodorf Juliana, Mujeriego Rafael.
 Crecimiento bacteriano en las redes de distribución de 
agua potable: Una revisión bibliográfica. Ingeniería del Agua. Barcelona : Universidad Politécnica 
de Cataluña, 1997. Vol. 4, 2. 

Lambert Martin Francis, Jhon Eduards Ryan Wilson, Howie Sean James, De Gilio Bernard 
Benjamin,  Quinn  Shane  Pearse.
  The  impact  of  biofilm  Development  on  Pipe  Roughness  and 
Velocity Profile. Great Rivers  : World Environmental and Water Resources Congress 2009. ASCE, 
2009. 

Vargas,  Andrea.  Factores  que  favorecen  el  desarrollo  y  el  crecimiento  de  biopelícula  en  las 
tuberías de los sistemas de distribución de agua potable. Estado del Arte. Bogotá : Universidad de 
los Andes, 2004. 

de  Victorica  Almeida,  Jorge  L.  Formación  de  biopeliculas  y  su  impacto  en  los  sitemas  de 
conducción de agua. Mexico D.F. : Instituto de Ingeniería, UNAM. 

Lehtola  Markku  J.,  Laxander  Michaela,  Miettinen  Ikka  T.,  Hirvonen  Arja,  Vartiainen 
Terttu,  Martikainen  Pertti  J.
  The  effects  of  changing  water  flow  velocity  on  the  formation  of 
biofilms  and  water  quality  in  pilot  distribution  system  consisting  of  copper  or  poliethylene  pipes. 
Science Direct. Kuopio : Elsevier, 2006. 

Huq  Anwar,  Whitehouse  A.  Chris,  Grim  Christopher  J,  Alam  Munirul,  Colwell  Rita  R. 
Biofilm  in  water,  its  role  ans  impact  in  human  disease  transmission.  Current  Opinion  in 
Biotechnology. 
s.l. : Elsevier, 2008. 

Moritz  Miriam  M.,  Flemming  Hans-Curt,  Wingender  Jost.  Integration  of  Pseudomona 
aeruginosa and Legionella pneumophlia in drinking water biofilms on domestic plumbing materials. 
International Journal of Hygiene and Environmental Health. Duisburg : Elsevier , 2010. 

Percival  SL,  Knapp  JS,  Wales  DS  y  Edyvean  RGJ.  The  effect  of  turbulent  flow  and  surface 
roughness  on  biofilm  formation  in  drinking  water.  Journal  of  Industrial  Microbiology  and 
Biotechnology. 
Chester, Uk : Society for Industrial Microbiology, 1999. 

Saldarriaga,  Juan.  Hidráulica  de  Tuberías:  abastecimiento  de  aguas,  redes,  riegos.  Bogotá : 
AlfaOmega, 2007. ISBN: 978-958-682-680-8 

Martin Francis Lambert, Ryan Wilson John Eduards, Sean James Howie, Benjamin Bernard 
De Gilio and Shane Pearse Quinn.
 The Impact of Biofilm Development on Pipe Roughness and 
Velocity Profile. World Environmental and Water Resources Congress 2009. Great Rivers : ASCE, 
2009. 

Hernández,  María  Ximena.  Tesis  II.  Influencia  de  la  fuente  de  carbono  en  el  desarrollo  de 
biopelículas  y  su  efecto  hidráulico  en  sistemas  de  distribución  de  agua  potable.  
Bogotá : 
Universidad de los Andes, 2010. 

Picologlou,  Basil  F,  Zelver,  Nicholas  y  Characklis,  William  G.  Biofilm  Growth  and  Hydraulic 
Performance. N° 
5, 1980, Vol. 106.

 

 
Donoso, Angela María. «Efecto de los materiales de las tuberías en la generación de biopelículas 
en redes de distribución de agua potable.» Tesis, Universidad de los Andes., Bogotá, Colombia., 
2009. 
 

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