Evaluación del riesgo de deterioro biogénico inducido por H2S en estructuras de concreto de la línea de aguas residuales; en plantas de tratamiento de aguas residuales (ptar). Caso de estudio: Ptar Buga

dc.contributor.advisorGamba Gómez, Osmar Albert
dc.contributor.authorParra Vega, Julián Andrés
dc.contributor.corporatenameUniversidad Santo Tomás
dc.contributor.cvlachttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000804371
dc.contributor.cvlachttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000804371
dc.contributor.googlescholarhttps://scholar.google.com/citations?user=RNg0RPgAAAAJ&hl=es&oi=ao
dc.contributor.googlescholarhttps://scholar.google.com/citations?user=RNg0RPgAAAAJ&hl=es&oi=ao
dc.contributor.orcidhttps://orcid.org/0000-0002-2124-5723
dc.contributor.orcidhttps://orcid.org/0000-0002-2124-5723
dc.contributor.orcidhttps://orcid.org/0009-0002-6428-1086
dc.date.accessioned2026-07-08T17:50:14Z
dc.date.available2026-07-08T17:50:14Z
dc.date.issued2026-06-24
dc.descriptionEl deterioro biogénico del concreto inducido por sulfuro de hidrógeno (H₂S) constituye uno de los principales mecanismos de degradación en infraestructuras de saneamiento. Este estudio tuvo como objetivo evaluar el riesgo de deterioro biogénico en estructuras de concreto de la línea de tratamiento de aguas residuales de la PTAR Buga mediante la integración del análisis del ambiente interno y del estado químico-superficial del material. La metodología incluyó mediciones de variables fisicoquímicas del agua residual y del ambiente interno de las estructuras, tales como H₂S en aire, sulfuros disueltos, oxígeno disuelto, DBO, DQO, humedad relativa, ventilación y tiempo de retención hidráulica, junto con la inspección de manifestaciones patológicas del concreto, incluyendo biofilm, pH superficial y carbonatación. Estas variables fueron integradas mediante un enfoque multicriterio basado en el método Analytic Hierarchy Process (AHP) para construir índices de agresividad ambiental (NAI) y deterioro superficial del concreto (IDS), los cuales se combinaron para estimar un índice de riesgo global (IRG) y elaborar una matriz de evaluación del riesgo (MER). Los resultados evidenciaron un IRG de 0,55 en el sedimentador, evaluando la estructura con un nivel de riesgo alto, pues la liberación de H₂S se presentó principalmente en el sedimentador secundario, donde se registraron concentraciones puntuales de hasta 26 ppm, asociadas a condiciones de mayor tiempo de retención hidráulica y turbulencia del flujo. Asimismo, se identificó que la presencia de biofilm en superficies húmedas se relaciona con la alteración química superficial del concreto. La integración de los índices permitió identificar estructuras con mayor susceptibilidad al deterioro biogénico dentro del sistema evaluado.
dc.description.abstractThe biogenic deterioration of concrete induced by hydrogen sulfide (H₂S) is one of the primary degradation mechanisms affecting wastewater infrastructure. This study aimed to evaluate the risk of biogenic deterioration in concrete structures within the wastewater treatment line of the Buga Wastewater Treatment Plant (WWTP) by integrating the analysis of the internal environment with the chemical and surface condition of the concrete. The methodology included the measurement of physicochemical parameters of wastewater and the internal environment, such as airborne H₂S, dissolved sulfides, dissolved oxygen (DO), biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), relative humidity, ventilation, and hydraulic retention time (HRT), together with the inspection of concrete deterioration indicators, including biofilm formation, surface pH, and carbonation depth. These variables were integrated using a multicriteria approach based on the Analytic Hierarchy Process (AHP) to develop an Environmental Aggressiveness Index (EAI) and a Concrete Surface Deterioration Index (CSDI), which were subsequently combined to estimate a Global Risk Index (GRI) and construct a Risk Assessment Matrix (RAM). The results revealed a GRI of 0.55 for the secondary clarifier, classifying the structure as high risk, as H₂S release occurred primarily in this unit, where peak concentrations of up to 26 ppm were recorded under conditions of longer hydraulic retention time and greater flow turbulence. Furthermore, biofilm development on moist concrete surfaces was found to be associated with surface chemical alteration of the material. The integration of the proposed indices enabled the identification of structures with greater susceptibility to biogenic deterioration within the evaluated wastewater treatment system.
dc.description.degreelevelMaestríaspa
dc.description.degreenameMagister en Patología de la Construcciónspa
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.citationParra Vega, J.A. (s.f.). Evaluación del riesgo de deterioro biogénico inducido por H2S en estructuras de concreto de la línea de aguas residuales; en plantas de tratamiento de aguas residuales (Ptar). Caso de estudio: Ptar Buga. [Trabajo de Maestría, Universidad Santo Tomas]. Repositorio institucional.
dc.identifier.instnameinstname:Universidad Santo Tomásspa
dc.identifier.reponamereponame:Repositorio Institucional Universidad Santo Tomásspa
dc.identifier.repourlrepourl:https://repository.usta.edu.cospa
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11634/72964
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Santo Tomásspa
dc.publisher.branchCRAI-USTA Bogotá
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeniería Civilspa
dc.publisher.programMaestría en Patología de la Construcciónspa
dc.relation.referencesAlexander, M. G., & Fourie, C. (2011). Performance of sewer pipe concrete mixtures with portland and calcium aluminate cements subject to mineral and biogenic acid attack. Materials and Structures, 44(1), 313–330. https://doi.org/10.1617/s11527-010-9629-1
dc.relation.referencesde Andrade Coni, G., Tafuri Costa, A., Gonçalves Costa, A., & Sakuma, G. (2022). Degradación del hormigón mediante la formación de ácido sulfúrico biogénico en una estación de bombeo de aguas residuales. Revista ALCONPAT, 12(2), 279–295. https://doi.org/10.21041/ra.v12i2.571
dc.relation.referencesHvitved-Jacobsen, T., Vollertsen, J., & Nielsen, A. H. (2013). Sewer processes: Microbial and chemical process engineering of sewer networks (2.ª ed.). CRC Press. https://doi.org/10.1201/b13997
dc.relation.referencesJiang, G., Keller, J., & Bond, P. L. (2014). Determining the long-term effects of H₂S concentration, relative humidity and air temperature on concrete sewer corrosion. Water Research, 65, 157–169. https://doi.org/10.1016/j.watres.2014.07.026
dc.relation.referencesNielsen, A. H., Vollertsen, J., Jensen, H. S., Wium-Andersen, T., & Hvitved-Jacobsen, T. (2008). Influence of pipe material and surfaces on sulfide related odor and corrosion in sewers. Water Research, 42(15), 4206–4214. https://doi.org/10.1016/j.watres.2008.07.013
dc.relation.referencesPramanik, S. K., Bhuiyan, M., Robert, D., Roychand, R., Gao, L., Cole, I., & Pramanik, B. K. (2024). Bio-corrosion in concrete sewer systems: Mechanisms and mitigation strategies. Science of the Total Environment, 921, Artículo 171231. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.171231
dc.relation.referencesSaaty, T. L. (1980). The analytic hierarchy process: Planning, priority setting, resource allocation. McGraw-Hill.
dc.relation.referencesWells, T., & Melchers, R. E. (2015). Modelling concrete deterioration in sewers using theory and field observations. Cement and Concrete Research, 77, 82–96. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2015.06.012
dc.relation.referencesRILEM Technical Committee CPC-18. (1988). RILEM CPC-18: Measurement of hardened concrete carbonation depth. Matériaux et Constructions, 21(126), 453–455. https://doi.org/10.1007/BF02472327
dc.relation.referencesZhang, L., Qiu, Y.-Y., Sharma, K. R., Shi, T., Song, Y., Sun, J., Liang, Z., Yuan, Z., & Jiang, F. (2023). Hydrogen sulfide control in sewer systems: A critical review of recent progress. Water Research, 240, 120046. https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.120046.
dc.relation.referencesMinisterio de Vivienda, Ciudad y Territorio. (2017). Resolución 0330 de 2017: Reglamento técnico para el sector de agua potable y saneamiento básico – RAS. República de Colombia. https://www.minvivienda.gov.co/sites/default/files/documentos/0330-2017.pdf
dc.relation.referencesVaidya, O. S., & Kumar, S. (2006). Analytic hierarchy process: An overview of applications. European Journal of Operational Research, 169(1), 1–29. https://doi.org/10.1016/j.ejor.2004.04.028
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccessspa
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_16ec
dc.rights.localAbierto (Texto Completo)spa
dc.subject.keywordBiogenic concrete deterioration
dc.subject.keywordHydrogen sulfide (H₂S)
dc.subject.keywordMicrobiologically induced concrete corrosion (MICC)
dc.subject.keywordAnalytic Hierarchy Process (AHP)
dc.subject.keywordWastewater treatment plants (WWTPs).
dc.subject.lembAguas residuales
dc.subject.lembCorrosión del concreto
dc.subject.lembSulfuro de hidrógeno
dc.subject.proposalDeterioro biogénico del concreto
dc.subject.proposalSulfuro de hidrógeno (H₂S)
dc.subject.proposalCorrosión microbiológicamente inducida (MICC)
dc.subject.proposalAnalytic Hierarchy Process (AHP)
dc.subject.proposalPlantas de tratamiento de aguas residuales
dc.titleEvaluación del riesgo de deterioro biogénico inducido por H2S en estructuras de concreto de la línea de aguas residuales; en plantas de tratamiento de aguas residuales (ptar). Caso de estudio: Ptar Buga
dc.typemaster thesis
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.coarversionhttp://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aaspa
dc.type.driveinfo:eu-repo/semantics/masterThesisspa
dc.type.localTesis de maestríaspa
dc.type.versioninfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionspa

Archivos

Bloque original

Mostrando 1 - 1 de 1
Cargando...
Miniatura
Nombre:
2026julianandresparravega.pdf
Tamaño:
2.36 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format

Bloque de licencias

Mostrando 1 - 3 de 3
Cargando...
Miniatura
Nombre:
license.txt
Tamaño:
807 B
Formato:
Item-specific license agreed upon to submission
Descripción:
Cargando...
Miniatura
Nombre:
2026cartadefacultad.pdf
Tamaño:
336.23 KB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descripción:
Carta de facultad
Cargando...
Miniatura
Nombre:
Carta_autorizacion.pdf
Tamaño:
904.93 KB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descripción:
Carta derechos de autor