Universidad de Carabobo Facultad Experimental de Ciencias y

Transcripción

Universidad de Carabobo
Facultad Experimental de Ciencias y Tecnología
Departamento de Química
INFORME DE PASANTIAS:
Evaluación y Análisis del Sistema de Dosificación de Policloruro de Aluminio en la
Planta Potabilizadora Alejo Zuloaga
Autora: T.M. Ortíz Vanessa
Tutor Académico: Lic. Pereira Juan Carlos
Tutor Industrial: Ing. Ochoa Aberlain
Bárbula, Abril de 2011
RESUMEN
Las actividades dentro de la empresa Hessa Chemical, C.A. se basan en la
producción de Policloruro de Aluminio (PAC) destinado para el área de cosméticos y
tratamiento de agua. Las pasantías se desarrollaron en el laboratorio de análisis
fisicoquímicos del agua, de la Planta de Tratamiento de Agua Potable Alejo Zuloaga de la
Hidrológica del Centro, Hidrocentro C.A. donde se realizo un seguimiento diario al
producto. El objetivo consistió en la evaluación y análisis del sistema de dosificación de
Policloruro de Aluminio en la Planta, debido a que esta sustancia química es usada como
coagulante para la desestabilización de las partículas presentes en el agua, logrando la
unión de éstas y la formación, crecimiento y aglomeración de flóculos para facilitar la
sedimentación,
en
las
etapas
de
coagulación-floculación
y
sedimentación,
respectivamente. Dentro de los análisis rutinarios se elaboraron principalmente Pruebas
de Jarras para determinar el comportamiento del PAC, del Sulfato de Aluminio
(coagulante de principal uso), combinaciones entre ellos y otras sustancias químicas
utilizadas para el tratamiento, para analizar mediante las pruebas fisicoquímicas del agua
tratada como turbidez, pH, color, alcalinidad y concentración de aluminio residual, la dosis
óptima y recomendada de cada una.
2
ÍNDICE
Contenido
Página
CAPÍTULO I: LA EMPRESA
5
I.1 Nombre y Ubicación
5
I.2 Política de la calidad
5
I.3 Objetivos de la calidad
5
I.4 Misión
6
I.5 Visión
6
I.6 Valores
6
I.7 El Producto
6
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
7
II.1 Potabilización del agua
7
II.2 Proceso de Potabilización en la Planta de Tratamiento de agua Alejo Zuloaga
8
II.3 PAC, en Potabilización
9
II.4 Sulfato de Aluminio líquido (Al2(SO4)3), en Potabilización
10
II.5 Polímero, en la Potabilización
10
II.6 Coagulación
11
II.7 Coagulantes
12
II.8 Floculación
14
II.9 Floculantes
15
II.10 Pruebas de jarra, dosis óptima
16
II.11 Parámetros fisicoquímicos del agua
17
CAPÍTULO III: DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES DE LA PASANTÍA
19
III.1 Objetivos de la pasantía
19
III.2 Actividades
20
III.3 Cronograma de Actividades
20
III.4 Definición y fundamentos de análisis y técnicas instrumentales realizadas
20
III.5 Resultados obtenidos
25
Conclusiones
31
Recomendaciones
32
Bibliografía
33
Anexos
34
3
INTRODUCCIÓN
HESSA CHEMICAL C.A. Es una Empresa Nacional fundada en el año 1993
perteneciente al sector intermedio de la Industria Química, trabajando día a día para
lograr el 100% Valor Agregado Nacional (VAN), con mano de obra, tecnología y materias
primas locales (ácido clorhídrico (HCl) y aluminio al 99.9%), brindando excelente servicio
a Empresas con Sistemas de Tratamiento de Aguas y de Manufactura de Productos, en
pro al desarrollo de una cultura exportadora. Se dedica a la fabricación de productos
químicos derivados del aluminio, dirigidos al uso industrial como materias primas o como
aditivo para las Industrias: Cosméticas, Hidrológicas, Petroleras, Vidrio, Papel, a través de
sus productos HESSHIDROX 50 (Clorhidróxido de Aluminio, PAC) Calidad cosmética,
HESSHIDREX 50 WT (Clorhidróxido de Aluminio, PAC) Calidad Aguas.
Los Productos PAC (coagulantes) son usados en Tratamiento de Aguas, para
remover sólidos suspendidos (Turbidez), y otros contaminantes tales como partículas
orgánicas de las aguas superficiales y profundas (se diferencia del empleado en el área
cosmética por la concentración de hierro presente en el producto terminado). Las
propiedades físicas y químicas de los PAC pueden variar considerablemente. Estos
productos se encuentran en soluciones acuosas, cuyo rango de color va desde incoloras
a ámbar, y de apariencia clara a turbia; tienen una gravedad específica a 25°C que varía
de 1.200 a 1.350. Para asegurar la calidad del producto se determinan los siguientes
parámetros: % aluminio (Al2O3), % cloruros (Cl), relación atómica (Al:Cl), ingrediente
activo %, Hierro (Fe) ppm, gravedad específica 25°C densímetro, pH en solución 15%,
%aluminio en p/p y turbidez (NTU).
Para comprobar la eficiencia del producto HESSHIDREX 50 WT se han hecho
pruebas de jarras en casi la totalidad de las Hidrológicas del país tales como: Hidropáez,
Hidrocaribe, Hidrofalcón, Hidrocentro, Hidrolara, Hidrolago, Hidrocapital y en las plantas
de tratamiento de: Calabozo, Valera, San Juan, Valle la Pascua, Luís Martínez, El Llanito,
Barquisimeto, Alonso de Ojeda, Pedro B, Machango, Machiquez, El Brillante, Barinas,
Mucujepe, Valera, El Macon, José A, Anzoátegui, Santa Clara, Aragua de Barcelona,
Juan J. Codallos, La Mariposa, El Guapo, Carabobo, entre otras, obteniéndose excelentes
resultados.
La prueba de jarras es la más representativa para determinar el comportamiento de
los coagulantes y floculantes a escala pequeña. Consiste en simular los procesos
realizados en planta a nivel de laboratorio y su objetivo es determinar la dosis óptima y
4
recomendada de las sustancias químicas a emplear, mediante la determinación de las
variables físicas y químicas de los procesos de coagulación, floculación y sedimentación;
tales como: selección y concentración del coagulante, selección del pH óptimo, tiempo de
mezcla rápida, eficiencia de remoción de color y turbidez, entre otros.
En este sentido, HESSA CHEMICAL C.A. en función de atender las necesidades de
sus clientes en cuanto a asistencia técnica se refiere, asigna un personal capacitado para
determinar y controlar la dosis óptima de PAC a utilizar en el proceso de tratamiento de
agua en la Planta de Potabilización Alejo Zuloaga, Hidrocentro C.A., elaborando ensayos
de jarros para las dos plantas existentes; Degremont y Convencional, así como llevar a
cabo un seguimiento de los resultados obtenidos en comparación con el producto utilizado
anteriormente
en
dicha
planta
(sulfato
de
aluminio),
incluyendo
las
diversas
combinaciones empleadas de los coagulantes/floculantes, uso de polímeros, proceso de
cloración, entre otros.
CAPÍTULO I
LA EMPRESA
DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA EMPRESA: HESSA CHEMICAL, C.A.
I.1 Nombre y Ubicación
Es una empresa nacional llamada Hessa Chemical y está ubicada en la Carretera
Nacional Mariara-Maracay sector las vueltas de Mariara, parcela Nº 8.
I.2 Política de la calidad
La empresa Hessa Chemical, C.A., tiene el compromiso de fabricar Policloruro de
Aluminio (PAC) de óptima calidad, para satisfacer la demanda del mercado y las
necesidades de nuestros clientes, basándonos en un alto grado de desempeño laboral,
disciplina, conservación del medio ambiente, trabajo en equipo, mejoramiento continuo, y
así obtener la rentabilidad económica que garantice el crecimiento y estabilidad para
perdurar y evolucionar en el tiempo, logrando de esta manera ser una empresa
competitiva y ofrecerles a nuestros clientes productos y servicios de excelente calidad.
I.3 Objetivos de la calidad:
 Satisfacer las necesidades de nuestros clientes.
 Fabricar Policloruro de Aluminio de óptima calidad.
 Mejora continua de la eficacia de la organización.
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I.4 Misión
Su propósito es la continua identificación y satisfacción de las necesidades y
expectativas de sus clientes, con productos y servicios altamente competitivos, destinados
a los sectores cosméticos, aguas, papel y petróleo. Además de la continua búsqueda de
nuevas áreas de aplicación para sus productos, mediante actividades de investigación y
desarrollo. Para lograrlo propician el trabajo en equipo y la participación individual,
creando el ambiente y los medios necesarios para el mejoramiento continuo de su gente;
organización; procesos; sistemas; tecnología y maquinarias.
I.5 Visión
La visión de Hessa Chemical, C.A., consiste en ser fabricantes, distribuidores y
vendedores líderes a escala nacional e internacional de productos químicos derivados del
aluminio.
I.6 Valores
 Favorecer estratégicamente al desarrollo del país
 Contribuir para que los venezolanos podamos tomar una mejor calidad de agua a
través de nuestros productos.
 Cooperar con el cuidado y preservación del medio ambiente.
 La cultura de desarrollo sustentable y en armonía con el ambiente
I.7 El Producto
El Policloruro de aluminio (PAC) es el resultado de un proceso de fabricación
complejo bajo condiciones de trabajo controladas. Se denomina Policloruro de aluminio o
Polihidroxicloruro de aluminio, entre otras menos frecuentes. Es esencialmente
un polímero inorgánico
catiónico.
Es
usado
como
coagulante
en
el
proceso
de potabilización de las aguas para consumo humano, en el tratamiento de aguas
residuales, en la industria cosmética, en la de papel, en tratamiento de agua de piscinas,
en la industria textil, entre otras. En esta empresa su nombre comercial para tratamiento
de aguas es el de Hesshidrex-50 WT y para el área de cosméticos el de Hesshidrox-50.
6
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
II.1 Potabilización del agua [3]
Uno de los grandes logros de la tecnología moderna ha sido la reducción drástica de
las enfermedades de transmisión por agua como el cólera y la fiebre tifoidea. Estas
afecciones ya no constituyen los grandes peligros para la salud pública que fueron en una
época. La clave de este avance fue el reconocimiento de que la contaminación del abasto
público de agua con desechos humanos era la fuente principal de infección y se podía
eliminar tratando el agua de manera más eficaz y eliminando los residuos de una forma
más apropiada.
Las actuales plantas de tratamiento de agua se proyectan para suministrar de manera
continua agua que satisface los estándares de agua potable en la llave. Para conseguir
esto intervienen cuatro consideraciones principales: selección de fuentes, protección de la
calidad del agua, métodos de tratamiento por aplicar y prevención de la contaminación.
Las principales operaciones unitarias que intervienen en el tratamiento de aguas
superficiales son las de tamizado, coagulación/floculación, sedimentación, filtración y
desinfección. Las operaciones de tratamientos de aguas llevan a cabo una o más de tres
tareas fundamentales: separación de sustancias particuladas como arena y arcilla,
materia orgánica, bacterias y algas; extracción de sustancias disueltas como las que
causan color y dureza; extracción o destrucción de bacterias y virus patógenos. La
selección de los procesos de tratamiento depende del tipo de fuente de agua y de la
calidad que se desea.
En ocasiones, el agua sin tratamiento y de baja turbidez se trata por sedimentación
simple (sin aditivos químicos) para retirar las partículas más grandes, y después para
eliminar las pocas partículas que no se sedimentaron. Sin embargo, por lo común las
partículas del agua sin tratamiento son demasiado pequeñas para separarse en un tiempo
razonablemente breve sólo por sedimentación y filtración simple. A fin de remediar esto se
agrega un producto químico para coagular/flocular las partículas pequeñas, llamadas
coloides, en otras más grandes susceptibles de asentarse en tanques de sedimentación o
separarse de manera directa en un filtro. Cuando una sedimentación antecede a la
filtración, los filtros pueden operar por períodos más largos, o a velocidades mayores,
antes de que sea necesario lavarlos a contracorriente. El agua clarificada que se toma de
la parte superior de los tanques de sedimentación se lleva a los filtros, donde todas las
partículas residuales en suspensión se separan por colado, asentamiento y adhesión a la
7
arena u otro material filtrante a medida que el agua fluye por los pequeños poros del lecho
del filtro. La filtración del agua coagulada/floculada sin previa sedimentación (llamada
filtración directa) es eficaz para aguas de baja a moderada turbidez y de hecho constituye
la práctica en muchas de las recientes plantas de tratamiento de agua. Después de su
filtración y antes de que fluya al depósito de almacenamiento el agua se desinfecta, por lo
general con cloro. Después el agua tratada se bombea al sistema de distribución para
subir a los clientes y para mantener los niveles en los depósitos de almacenamiento si es
necesario.
II.2 Proceso de potabilización en la planta de tratamiento de agua Alejo Zuloaga
Figura 3. Diagrama de la Planta de Tratamiento de agua Potable Alejo Zuloaga. Estado
Carabobo, Venezuela
Como se puede observar en la Figura 3 la Planta Potabilizadora Alejo Zuloaga está
dividida en dos plantas con procesos distintos, Convencional y Degremont, ambas con la
misma fuente de agua, así como un proceso desarenador y una precloración previos al
tratamiento individual. En la Planta Convencional el agua entra a una mezcla rápida, la
cual se estima que su velocidad sea 80 rpm, es en esta etapa donde son aplicadas las
sustancias químicas en el siguiente orden de adición; primero el carbón activado, luego
8
los coagulantes: Al2(SO4)3 líquido, Al2(SO4)3 sólido y PAC, respectivamente, después el
polímero, la cal y por último el cloro-precloración. Una vez adicionados los reactivos se
procede a la etapa de floculación, ésta se da en la mezcla lenta, donde una paletas
mueven el agua a una velocidad de 5-10 rpm, aquí se toma una muestra de agua (canal
de agua floculada) para monitorear el sistema midiendo las propiedades fisicoquímicas.
Luego pasa a los Sedimentadores, donde se elimina el movimiento del agua para permitir
que los flóculos formados sedimenten y un sistema de barrido remueva los lodos
formados, en esta etapa se vuelve a monitorear el tratamiento tomando una muestra de
agua (canal de agua sedimentada), y se le miden las propiedades fisicoquímicas.
Terminada la sedimentación el agua es pasada por unos filtros de arena, antracita y arcilla
para eliminar los sólidos suspendidos presentes en el agua junto con una postcloración,
para ser pasada a un pozo de succión, donde se verifican las propiedades fisicoquímicas
del agua nuevamente y se mezcla junto con el pozo de succión de Degremont en Red
Media, para ser enviada por redes de distribución a las zonas correspondientes.
Por otra parte en la Planta Degremont, el agua entra directamente a los decantadores
una vez que se ha adicionado las sustancias químicas para poder separar efectivamente
los sólidos suspendidos contenidos originalmente por el agua y los formados por dichas
sustancias las cuales son agregadas en el siguiente orden; primero el carbón activado,
segundo el cloro-precloración, luego los coagulantes: PAC, Al2(SO4)3 líquido y Al2(SO4)3,
respectivamente, después el polímero y por último la cal, en esta etapa se toma una
muestra de agua (canal de agua decantada) para monitorear el sistema midiendo las
propiedades fisicoquímicas. Luego se pasa a una tanquilla de agua estancada, donde el
agua tratada reposa favoreciendo la formación de flóculos, pasando inmediatamente por
una postcloración hasta llegar a los filtros de arena, antracita y arcilla donde son
removidos los sólidos suspendidos presentes en el agua, llegando al pozo de succión
donde se verifican las propiedades fisicoquímicas del agua nuevamente y se mezcla junto
con el pozo de succión de Convencional en Red Media, para ser enviada por redes de
distribución a las zonas correspondientes.
II.3 PAC, en potabilización
Los Productos PAC son usados en Tratamiento de Aguas, para remover solidos
suspendidos (Turbidez), y otros contaminantes tales como partículas orgánicas de las
aguas superficiales y profundas.
9
Los microorganismos y las partículas coloidales son estabilizados por cargas
electrostáticas permitiendo que las partículas se junten.
Con estos productos tiene lugar una reacción por la cual se forma un precipitado
insoluble que absorbe y precipita los sólidos coloidales y en suspensión enviándolos hacia
el fondo del tanque. Su formación depende de una gran variedad de condiciones como el
pH, tipo de mezcla, el periodo de sedimentación y la circulación del lodo entre otras.
Las propiedades físicas y químicas de los PAC pueden variar considerablemente.
Estos productos se encuentran en soluciones acuosas, cuyo rango de color va desde
incoloras a ámbar, y de apariencia clara a turbia; tienen una gravedad específica a 25°C
que varía de 1.2 a 1.35. La viscosidad medida en un viscosímetro Brookfiel a 25°C, está
generalmente entre 10 – 50 mpa´s.
II.4 Sulfato de aluminio líquido (Al2(SO4)3), en potabilización
Es uno de los coagulantes inorgánicos más empleados en clarificación de agua cruda
durante procesos industriales y de potabilización. Puede ser usado como auxiliar de
coagulación en la desestabilización de emulsiones aceite en agua, remoción de
colorantes en aguas residuales y en potabilización.
Es fácil de aplicar, efectivo sobre un rango amplio de pH. Efectivo en aguas cloradas,
produce pocos lodos, alta densidad para su fácil disposición, buena formación de flóculos
en tamaño y densidad específica. Puede ser aplicado directamente o bien bombeando el
producto diluido con agua limpia en una proporción de 10:1 usando una bomba de
material anticorrosivo, donde mediante procesos de mezcla y reacciones de hidrólisis
consigue precipitar el hidróxido metálico, después de procesos de desestabilización
coloidal y de neutralización de cargas eléctricas. Se consigue con todo ello eliminar el
color, la turbidez, las bacterias, los virus y microorganismos en general, después de
reaccionar el producto con la materia particulada presente en el agua. Los flóculos
producidos se eliminan en los sucesivos procesos de decantación y filtración, resultando
un agua clarificada, habiéndose empleado generalmente coadyuvantes en el proceso
(polielectrolitos).
II.5 Polímero, en la Potabilización [4]
Son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de moléculas
más pequeñas llamadas monómeros. Se usan como reactivos químicos en el tratamiento
de agua y dependiendo del monómero de partida y de su carga pueden ser:
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II.5.1 No Iónicos
 Poliacrilamidas
 Polímeros del óxido de etileno
II.5.2 Aniónicos
 Copolímero de acrilamida-acrilato
 Poliacrilamida parcialmente hidrolizada
 Polisulfónicos
II.5.3 Catiónicos
 Polietilamina
 Polimetacrilato
 Copolímero de acrilamida con grupos amonio cuaternarios.
Estos polímeros suelen emplearse conjuntamente con los coagulantes para
mejorar la formación de flóculos y lograr tasas de sedimentación más elevadas,
mayor compactación de lodos y mejor calidad del agua.
II.6 Coagulación [2]
Es un proceso de desestabilización química de las partículas coloidales que se
producen al neutralizar las fuerzas que los mantienen separados, por medio de la adición
de los coagulantes químicos y la aplicación de la energía de mezclado.
La coagulación es el tratamiento más eficaz pero también es el que representa un
gasto elevado cuando no está bien realizado. Es el método universal porque elimina una
gran cantidad de sustancias de diversas naturalezas y de peso de materia que son
eliminados al menor costo, en comparación con otros métodos.
El término coagulo se refiere a las reacciones que suceden al agregar un reactivo
químico (coagulante) en agua, originando productos insolubles. La coagulación comienza
al agregar el coagulante al agua y dura fracciones de segundo.
11
Figura 1. Esquema del fenómeno de la coagulación
La adición de un coagulante neutraliza las cargas, produciendo un colapso de la
“nube de iones” que rodean los coloides de modo que se puedan aglomerar (Figura 1).
Durante el tratamiento del agua, al agua se le agregan coagulantes para
desestabilizar las partículas, remover materia orgánica particulada y mejorar su remoción,
inducir la floculación y obtener una buena sedimentación.
II.7 Coagulantes [4]
Son productos químicos que al adicionar al agua son capaces de producir una
reacción química con los componentes químicos del agua, especialmente con la
alcalinidad del agua para formar un precipitado voluminoso, muy adsorbente, constituido
generalmente por el hidróxido metálico del coagulante que se está utilizando.
El proceso más clásico para la desestabilización de las partículas coloidales se basa
en el uso de reactivos químicos a los que se denominan coagulantes. Estos pueden ser:
 Basados en Aluminio:
 Sulfato de aluminio
Al2(SO4)3•nH2O
 Polihidroxicloruro de aluminio
Aln(OHn)mCl3n-m
 Aluminato sódico
NaAlO2
 Basados en Hierro:
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 Sulfato férrico
Fe2(SO4)3
 Cloruro férrico
FeCl3
 Sulfato ferroso
FeSO4
 Basados en Calcio
 Cloruro cálcico
CaCl2
 Hidróxido cálcico
Ca(OH)2
 Basados en Magnesio
 Cloruro de magnesio
MgCl2
Una vez que las partículas coloidales han sido desestabilizadas, ya pueden unirse o
agregarse.
II.7.1 Tipo de coagulante
Cada coagulante dependiendo de la calidad y características del agua, actúa de
modo diferente. Por tanto, la selección del tipo de coagulante deberá hacerse
mediante trabajo a nivel de laboratorio. Las sales de hierro pueden tener ventaja
sobre las sales de aluminio en algunos casos porque forman flóculos pesados y
porque su margen de acción con relación al pH es más amplio. Sin embargo, su
manejo a nivel de planta es más complejo que el de las sales de aluminio.
II.7.2 Dosis de coagulante
La cantidad del coagulante a utilizar tiene influencia directa en la eficiencia de la
coagulación, así:
 Poca cantidad del coagulante, no neutraliza totalmente la carga de la partícula, la
formación de los microflóculos es muy escasa, por lo tanto la turbiedad residual es
elevada.
 Alta cantidad de coagulante puede producir la inversión de la carga de la partícula,
conduce a la formación de gran cantidad de microflóculos con tamaños muy
pequeños cuyas velocidades de sedimentación son muy bajas, por lo tanto la
turbiedad residual es igualmente elevada.
 La selección del coagulante y la cantidad óptima de aplicación se determina
mediante los ensayos de pruebas de jarra.
La dosis de coagulante requiere determinarse experimentalmente. Muchos
autores dan diversas opiniones acerca de los factores que afectan o determinan el
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establecimiento de la dosis de coagulante, aunque están de acuerdo que existe para
cada tipo de agua una dosis óptima de coagulante.
II.7.3 Concentración del coagulante
Un problema que se presenta está ligado a que las cantidades de coagulante
aplicadas son pequeñas comparadas con el volumen de agua que se somete a
tratamiento. Si existe buena turbulencia, se conseguirá una dispersión más efectiva
cuanto más diluida sea la solución. Sin embargo, soluciones muy diluidas puede
hidrolizarse antes de su aplicación formando productos que no son efectivos para la
coagulación.
II.8 Floculación [1]
Es el proceso que sigue a la coagulación, que consiste en la agitación de la masa
coagulada que sirve para permitir el crecimiento y aglomeración de los flóculos recién
formados con la finalidad de aumentar el tamaño y peso necesarios para sedimentar con
facilidad. Estos flóculos inicialmente pequeños, al juntarse crean aglomerados mayores
que son capaces de sedimentar.
Mientras la coagulación se debe principalmente a una acción química, la floculación
se origina y se realiza como consecuencia del transporte de partículas desestabilizadas
dentro del agua. La floculación tiende dos objetivos:
 Reunir los coloides desestabilizados para formar agrupaciones de partículas o flóculos
con peso específico superior al del agua.
 Compactar los flóculos para disminuir su grado de hidratación y conseguir
características adecuadas tales como; mayor peso y buena consistencia para su fácil
remoción.
En la figura 2 se observa que en la floculación, el floculante tiende un puente entre las
partículas coloidales aglomeradas para formar flóculos más grandes fácilmente
sedimentables.
14
Figura 2. Aglomeración de partículas coloidales empleando floculante
Puede suceder que los flóculos formados por la aglomeración de varios coloides no
sean lo suficientemente grande como para sedimentar con la rapidez deseada, por lo que
el empleo de un floculante es necesario para reunir en forma de red, formando puentes de
una superficie a otra enlazando las partículas individuales en aglomerados, tal como se
muestra en la figura 2.
La floculación es favorecida por el mezclado lento que permite juntar a poco los
flóculos; un mezclado demasiado intenso los rompe. La floculación no solo incrementa el
tamaño de las partículas del flóculo, sino que también aumenta su peso. La floculación
puede ser mejorada por la adición de in reactivo de floculación o ayudante de floculación.
II.9 Floculantes
Los floculantes son polímeros o polielectrolitos con pesos moleculares muy elevados.
Moléculas orgánicas solubles en agua formadas por bloques denominados monómeros,
repetidos en cadenas largas.
Estos floculantes pueden ser de naturaleza mineral, orgánico-natural y orgánica de
síntesis.
II.9.1 Floculantes minerales
Se encuentra la sílice activada, que debe ser preparado antes de emplearse, su
preparación es tan delicada y presenta el riesgo de la gelatinización; produce la
neutralización parcial de la alcalinidad de silicato de sodio en solución.
II.9.2 Floculantes orgánico-naturales
Son polímeros naturales extraídos de sustancias animales o vegetales.
15
II.9.3 Floculantes orgánicos de síntesis
Son los más utilizados y son macromoléculas de una gran cadena, obtenidos por
asociación de monómeros sintéticos con masa molecular elevada de 106 a 107g/mol,
estos se clasifican de acuerdo a la ionicidad de los polímeros.
II.10 Prueba de jarras, dosis óptima [4]
La prueba más representativa para determinar el comportamiento de los coagulantes
y floculantes a escala pequeña es el ensayo de “Prueba de Jarras”.
Es un método de simulación de los procesos de coagulación y floculación, realizado a
nivel de laboratorio; los flóculos formados con diferentes dosis del coagulante dan como
resultado valores de turbiedad diferentes.
El objetivo fundamental es determinar la dosis óptima por medio de la medición de las
variables físicas y químicas de los procesos de coagulación, floculación y sedimentación,
tales como; selección del coagulante, selección del pH óptimo, gradientes, tiempos de
mezcla rápida, correlación de las velocidades de sedimentación, la eficiencia de remoción,
entre otros.
Durante el proceso de coagulación-floculación se toman en cuenta tres parámetros
importantes: tiempo de aparición del flóculo, tamaño del flóculo e índice de floculación de
Willcomb.
II.10.1 Tiempo de aparición del Flóculo
Es el tiempo que tarda en aparecer los primero flóculos durante el proceso
coagulación-floculación, éste se determina con un cronómetro y se registra
verificando si apareció en un tiempo inferior o superior al minuto: <1’ o >1’,
respectivamente, justo cuando termina el tiempo de mezcla rápida.
II.10.2 Tamaño del Flóculo
Este se estima empleando la figura 4, el cual no solo depende del tamaño del
mismo sino también a la cantidad, y se determina justo cuando termina el tiempo de
floculación correspondiente a la mezcla lenta.
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Figura 4. Comparador para estimar el tamaño del flóculo producido en la coagulación
(según WRA).
II.10.3 Índice de Floculación de Willcomb
Las características del flóculo se determinan a través del índice de Willcomb, tal
como se establece en la tabla 2, y se estima cuando culmina el tiempo de
sedimentación y antes de captar las muestras.
Tabla 2. Índice de floculación de Willcomb
N° de índice
0
2
4
6
8
10
Índice de Willcomb
Flóculo coloidal. Ningún signo de aglutinación.
Visible. Flóculo muy pequeño, casi imperceptible.
Disperso. Flóculo bien formado pero uniformemente distribuido
(sedimenta muy lentamente o no sedimenta).
Claro. Flóculo de tamaño relativamente grande pero que precipita
con lentitud.
Bueno. Flóculo que deposita fácil pero no completamente.
Bueno. Flóculo que deposita fácil y completamente.
II.11 Parámetros fisicoquímicos del agua:
Son aquellos parámetros que se analizan luego del tratamiento, para determinar si la
remoción ha sido efectiva y ver cuál será la dosis más eficiente. Para ello se compara con
los valores establecidos en las “Normas Sanitarias de Calidad del Agua Potable”, en la
Gaceta Oficial de la República de Venezuela, 1998 número S.G.-018-98, tal como se
puede apreciar en la tabla 3.
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Tabla 3. Valores permitidos de los parámetros fisicoquímicos del agua potable por las
“Normas Sanitarias de Calidad del Agua Potable”, en la Gaceta Oficial de la República de
Venezuela, 1998 número S.G.-018-98.
Parámetro
Color (UCV)
pH
Aluminio ppm
Alcalinidad ppm CaCO3
Rango
permisible
0 - 15
6,5 - 8,5
0 - 0,2
75 - 150
Parámetro
Turbidez (NTU)
Dureza ppm CaCO3
Hierro ppm
Rango
permisible
0-5
250 - 500
0 - 0,3
II.11.1 Color [5]
El color del agua puede estar condicionado por la presencia de iones metálicos
naturales (hierro y manganeso), de humus y turbas, de plancton, de restos vegetales
y de residuos industriales. Tal coloración se elimina para adaptar un agua a usos
generales e industriales. Las aguas residuales industriales coloreadas suelen requerir
la supresión del color antes de su desagüe.
II.11.2 Turbidez [5]
Es el parámetro que mide qué tanto es absorbida o dispersada la luz por la
materia suspendida (sedimentada y coloidal) del agua, principalmente en las
superficiales. El impacto que genera es estético, además de que forma un área de
adsorción. Los coloides asociados con la turbiedad pueden dar lugar a la formación
de depósitos en las conducciones de agua, equipos de proceso, entre otros, así como
producen sabor, olor y posible daño a la salud.
La turbidez incrementa a medida que la contaminación del agua es mayor. Por lo
que es un indicador de interés en el control de la eficacia de los procesos de
depuración.
II.11.3 Alcalinidad [5]
La alcalinidad de un agua es su capacidad para neutralizar ácidos y constituye la
suma de todas las bases titulables. El valor medido puede variar significativamente
con el pH de punto final utilizado. La alcalinidad es la medida de una propiedad
agregada del agua, y solamente puede interpretarse en términos de la composición
química de la muestra.
La alcalinidad es importante en muchos usos y tratamientos de aguas naturales y
residuales. La alcalinidad de muchas aguas de superficie depende primordialmente
de su contenido en carbonatos, bicarbonatos e hidróxidos, por lo que suele tomarse
como la indicación de la concentración de estos componentes. Los valores
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determinados pueden incluir también la contribución de boratos, fosfatos, silicatos y
otras bases, cuando se hallen presentes. La alcalinidad por exceso de concentración
de metales alcalinotérreos tiene importancia para la determinación de la aceptabilidad
de un agua para irrigación. Las determinaciones de alcalinidad se usan en la
interpretación y control de los procesos de tratamiento de aguas limpias y residuales.
Las agua residuales domésticas tienen una alcalinidad menor (o solo ligeramente
mayor) que la del suministro.
II.11.4 Dureza [5]
Es característica de determinadas aguas naturales debida a las sales de calcio y
magnesio disueltas como cloruros, sulfatos e hidrogenocarbonatos. La dureza de un
agua se da como la cantidad de carbonato de calcio, expresada generalmente en
partes de carbonato de calcio por millón de partes de agua.
II.11.5 Aluminio [5]
El aluminio ocupa el tercer lugar en orden de abundancia entre los elementos de
la corteza terrestre, formando parte de minerales, rocas y arcillas. Esta amplia
distribución es la causa de la presencia de aluminio en casi todas las aguas naturales
como sal soluble, coloide o compuesto insoluble. El aluminio soluble, coloidal e
insoluble puede encontrarse también en aguas tratadas o en aguas residuales como
residuo de la coagulación con material que contiene aluminio. El agua filtrada en una
moderna instalación de filtración rápida con arena no tendrá una concentración de
aluminio inferior a 0,05ppm.
CAPÍTULO III
DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES DE LA PASANTÍA
III.1 Objetivos de la pasantía
III.1.1 General
Evaluar la eficiencia de coagulación del Policloruro de Aluminio en la Planta
Potabilizadora Alejo Zuloaga.
III.1.2 Específicos

Examinar la dosificación diaria de Policloruro de Aluminio en la Planta de
Tratamiento de Agua Alejo Zuloaga.

Analizar los ensayos de Jarra referidos al sistema de dosificación, requeridos en
la Planta.
19

Estudiar la dosis óptima y recomendada tomando en cuenta los parámetros
fisicoquímicos del agua como color, alcalinidad, turbidez, pH, hierro y aluminio
residual.
III.2 Actividades
III.2.1 Revisión bibliográfica.
III.2.2 Realización de un primer avance del estudio.
III.2.3 Ensayos de Jarras.
III.2.4 Ensayos de Jarras con parámetros óptimos.
III.2.5 Realización de un segundo avance del estudio.
III.2.6 Interpretación d los resultados obtenidos.
III.2.7 Elaboración del informe final.
III.2.8 Entrega del informe final.
III.3 Cronograma de actividades
SEMANAS
ACTIVIDAD
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
III.4 Definición de fundamentos de análisis y técnicas instrumentales realizadas
Durante el desarrollo de las actividades de pasantías realizadas en la planta
potabilizadora de agua Alejo Zuloaga, se hicieron una serie de análisis químicos. El más
importante para el cumplimiento de los objetivos establecidos fue la prueba de jarras, del
cual dependía el tratamiento a nivel de laboratorio el proceso de coagulación-floculación,
para luego hacer los análisis fisicoquímicos pertinentes a las muestras ya analizadas y así
verificar la dosis óptima y recomendada diariamente a la planta de las sustancias
químicas empleadas.
20
III.4.1 Prueba de jarras [5]
La Prueba de Jarras ha sido diseñada para mostrar, dentro de ciertas
limitaciones, las condiciones físico-químicas del agua de una planta de tratamiento de
funcionamiento o por construirse.
Se utiliza para determinar las dosis de las sustancias químicas, los tiempos de
mezcla, floculación y sedimentación, entre otros.
Materiales y equipos a utilizar:

Se utiliza un equipo de jarra de 6 puestos, RPM de 10-100, con base iluminada
(Fisher 15-443-50 y 15-443-55), véase en el anexo 1,

Beakers de 1000mL,

Jeringas de plástico de 5-20mL para aplicar las sustancias químicas,

Jeringas de plástico de 60mL para captar las muestras en botellas de vidrio
previamente identificadas y lavadas,

Cilindro graduado de 1000mL para el llenado de los beakers.
Las soluciones empleadas (dependiendo del día) fueron:

1 L de solución de PAC, se prepara pesando 1 g de Policloruro de Aluminio en un
beaker de 50 mL, se trasvasa con agua destilada a un balón aforado de 1 L, se
afora y homogeniza.

1 L de solución de Al2(SO4)3, tanto líquido como sólido, se prepara pesando 10 g
de Al2(SO4)3 en un beaker de 100 mL, se trasvasa con agua destilada a un balón
aforado de 1 L, se afora y homogeniza.

1 L de solución de carbón activado, se prepara pesando 1 g de carbón activado
en un beaker de 50 mL, se trasvasa con agua destilada a un balón aforado de 1
L, se afora y homogeniza.

200 mL de solución de cal hidratada, se prepara pesando 0.5 g de cal hidratada
en un beaker de 50 mL, se trasvasa con agua destilada a un balón aforado de
200 mL, se afora y homogeniza.

100 mL de solución de polímero X, se prepara tomando 2.66 mL del polímero con
ayuda de una jeringa, en un balón aforado de 100 mL, se afora con agua
destilada y homogeniza.

Solución clorada.
Procedimiento

Se preparan las soluciones de las sustancias químicas a emplear en el día.
21

Se escoge las dosis de las sustancias químicas de manera que la primera jarra
reciba menos y el último más, se establece el rango de concentraciones a partir
de la última dosificación empleada en la planta, y dependiendo de su eficiencia.
Se llena la planilla con los datos de volumen y concentración en ppm de cada
una.

Se llenan las jeringas con las dosis establecidas para cada jarra y se colocan en
orden de agregación.

Se determina previamente el pH, alcalinidad, color y turbiedad del agua cruda.

Se llenan los beakers limpios con 1000 mL de agua cruda con ayuda del cilindro
graduado y se colocan en el sitio respectivo del equipo.

Se bajan las aspas del equipo dentro de cada beaker con agua cruda, se
establecen 80 rpm para la mezcla rápida, se activa el cronómetro y rápidamente
se adicionan las dosis de las sustancias químicas a los beakers, de acuerdo al
orden de agregación en las plantas.

Se espera un minuto para cumplir con las especificaciones de la mezcla rápida y
luego se cambia la velocidad del equipo a 10 rpm (planta convencional) o 20 rpm
(planta degremont) por los próximos 15 minutos para la mezcla lenta.
Faltando pocos segundos para terminar la mezcla lenta se anota en la planilla de
datos el tamaño del flóculo formado en cada jarra producido en la coagulación (según
WRA), véase en la Figura 4. Ya terminada la mezcla lenta se apaga la velocidad, se
dejan encendidas las luces del equipo y se deja reposar por 30 minutos para
cumplirse la etapa de sedimentación.
Finalizada la sedimentación se procede a determinar el índice de Willcomb
(véase en la Tabla 2) y a la toma de muestras con una jeringa de 60 mL con sumo
cuidado para mover lo menos posible los flóculos formados, también evitando la
captación de éstos. Dicha muestra se trasvasa a unos frascos de vidrio para su previo
análisis fisicoquímico.
III.4.2 Análisis fisicoquímico del agua tratada
Ya tratada el agua y tomadas las respectivas muestras se procede a medir los
siguientes análisis fisicoquímicos y así verificar la dosis óptima y recomendada para
la planta de tratamiento.
III.4.2.1 Turbidez [5]
22

Se utiliza un Turbidímetro Digital modelo 2100N marca HACH, véase en el
anexo 2, con un margen entre 0 y 1000 NTU, unos modos de medición de
NTU, EBC o NEP y con una fuente de luz: LED infrarrojo a 860nm,

Tubos de muestra de cristal incoloro, transparente.
Procedimiento

Se llenan los tubos de muestra de cristal incoloro, transparente de la muestra
a analizar,

Se limpian bien por fuera con papel higiénico,

Se introduce en el porta muestra, se presiona “enter” y se espera la lectura
en la pantalla, y se procede a anotar el resultado en la planilla.
III.4.2.2 Color [5]

Se utiliza un Aquatester modelo 661-A con pantalla prismática, véase en el
anexo 3, que es una herramienta visual para pruebas de diagnóstico rápido y
exacto en el laboratorio,

Tubos Nessler iguales de 50 mL cada uno y forma alta,

Discos de colores que pueden girar de lado a lado para realizar una
comparación más precisa.
Procedimiento

Se llena un tubo Nessler, preferiblemente el de la derecha con 50 mL de la
muestra a medir

Se compara con el estándar, el de la izquierda, que es agua destilada,

Se busca la medida adecuada girando el disco y se anota el valor resultante
en la planilla.
III.4.2.3 pH [5]

Se utiliza un pH-metro marca Hanna, véase el anexo 4.
Procedimiento

Una vez calibrado empleando buffers de 4.0 y 7.0, se procede a medir el pH
de la solución introduciendo el electrodo en la muestra,

Esperar a que el valor de la pantalla deje de virar, y anotar el resultante en la
planilla.
III.4.2.4 Alcalinidad [5]
23

Matraz erlenmeyer de 250 mL,

Bureta de 50 mL.
Procedimiento

Para la medición de la alcalinidad se emplea el método de la titulación, el
cual consta en tomar 50mL de muestra en un matraz Erlenmeyer de 250 mL,

Se adicionan 2 gotas de tiosulfato de sodio (Na2SO3) para evitar la
interferencia del cloro,

Se adicionan 2 gotas de solución indicadora de verde de bromocresol,

Se titula con ácido sulfúrico (H2SO4) al 0,02N y se anota el volumen gastado
del mismo cuando el indicador pase de un tono verde a naranja, y se
procede a calcular la alcalinidad.
III.4.2.5 Aluminio [5]

Dos balones aforados de 50 mL,

Pipeta graduada de 5 mL para la muestra,

2 Buretas de 50 mL,

Pipetas volumétricas de 1, 10 y 5 mL,

Espectrofotómetro DR2800 marca HACH, véase en el anexo 5, para medir la
absorbancia de las muestras,

Celdas del espectrofotómetro.
Procedimiento

Para la medición de aluminio se emplea el método de eriocromo cianina R, el
que consiste en tomar dos muestras de 2,5 mL cada una y colocarlas en dos
balones aforados de 50 mL,

Añadir la mitad más uno del ácido sulfúrico gastado en la titulación de la
alcalinidad de la misma muestra, para la evitar la interferencia de ésta,

Añadir 1mL de EDTA a una de ellas, esto servirá como blanco por formación
de complejo aluminio que pudiera existir y compensación del color y la
turbidez,

Añadir a ambas muestras, 1mL de ácido ascórbico, para evitar la
interferencia del hierro y el manganeso,

Añadir luego 10mL de reactivo tampón, acetato de sodio (NaC2H3O2•3H2O),
y 5mL de reactivo de tinción de trabajo (eriocromo cianina),
24

Inmediatamente aforar con agua destilada, homogenizar y dejar reposar
durante 5 a 10 minutos (el color empieza a desvanecerse después de los 15
minutos).

Una vez transcurrido el tiempo se procede a trasvasar las soluciones a las
celdas del espectrofotómetro DR2800 marca HACH, véase en el anexo 5,
para medir la absorbancia de las muestras.

Por último se calcula la concentración de aluminio en ppm empleando la
curva de calibración ya realizada.
III.5 Resultados Obtenidos
Durante el período de pasantías se realizaron a diario ensayos de jarra para
determinar la dosis óptima y recomendada para la planta de las sustancias químicas, en
especial del PAC, demostrando los siguientes resultados:

El día 05/11/2010 se efectuó
un ensayo de jarra, el cual se realizo usando
combinaciones de los coagulantes Policloruro de Aluminio (PAC) y Sulfato de
Aluminio (Al2(SO4)3) a distintas concentraciones para determinar la dosis óptima en
la Planta Convencional.
Las condiciones de trabajo fueron las siguientes:
Mezclado rápido
Mezclado lento
Sedimentación
Velocidad (rpm)
80
10
0
Tiempo (min)
1
15
30
Se midieron las propiedades fisicoquímicas iníciales del agua a tratar, cuyos
resultados se muestran a continuación:
Tabla 4. Propiedades fisicoquímicas de la muestra de agua cruda
pH
7,36
Color
40
Turbidez (NTU)
5,6
Aluminio
0
Aspecto
Verdosa
En este ensayo se estudio el comportamiento de los coagulantes cuando se
adicionan altas concentraciones de PAC y bajas concentraciones de Al2(SO4)3 y
viceversa, permaneciendo constante las concentraciones de Al2(SO4)3 en 30 y 70ppm,
baja y alta respectivamente, y variando las concentraciones de PAC de dos en dos desde
24 hasta 28ppm y desde 11 hasta 15ppm, en concentraciones altas y bajas
respectivamente. En el jarro 4 se observó flóculo en la superficie, tardando en sedimentar
el mismo en la mayoría de las jarras. Las propiedades fisicoquímicas de las muestras de
agua tratada se muestran en los siguientes gráficos, véase en el anexo 6 los valores de la
prueba.
25
Turbidez
6
5
T(NTU)
4
3
2
1
0
30 ppm 30 ppm 30 ppm 70 ppm 70 ppm 70 ppm
S.A.L. S.A.L. S.A.L. S.A.L. S.A.L. S.A.L.
Agua
cruda
Turbidez
24ppm 26ppm 28ppm 11ppm 13ppm 15ppm
PAC
PAC
PAC
PAC
PAC
PAC
5,6
3,1
2,83
2,77
3,32
3,23
2,59
Gráfico 1. Variación de la turbidez en las jarras analizadas el 5/11/2010
Aluminio
Aluminio (ppm)
0,35
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
30 ppm
S.A.L.
30 ppm
S.A.L.
30 ppm
S.A.L.
70 ppm
S.A.L.
70 ppm
S.A.L.
70 ppm
S.A.L.
24ppm
PAC
26ppm
PAC
28ppm
PAC
11ppm
PAC
13ppm
PAC
15ppm
PAC
0,321
0,15
0,158
0,214
0,209
0,139
Aluminio
Gráfico 2. Variación del residual de aluminio en las jarras analizadas el 5/11/2010
Color
Color
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Color
30 ppm
S.A.L.
30 ppm
S.A.L.
30 ppm
S.A.L.
70 ppm
S.A.L.
70 ppm
S.A.L.
70 ppm
S.A.L.
Agua
cruda
24ppm
PAC
26ppm
PAC
28ppm
PAC
11ppm
PAC
13ppm
PAC
15ppm
PAC
40
12,5
12,5
10
15
12,5
12,5
Gráfico 3. Variación del color en las jarras analizadas el 5/11/2010
Como se puede observar en los gráficos 1, 2 y 3, el mejor resultado con respecto a la
turbidez y al residual de aluminio se obtuvo con la dosis de 70ppm de Al2(SO4)3 y 15ppm
26
de PAC, es decir las máximas concentraciones, mientras que el color resulto mejor con la
dosis 30ppm de Al2(SO4)3 y 28ppm de PAC. Por lo tanto la dosis óptima y recomendada
para ese día en la planta era la correspondiente a la jarra 6.

la Planta Degremont.
Velocidad (rpm)
80
20
0
Mezclado rápido
Mezclado lento
Sedimentación
Tiempo (min)
1
15
30
pH
7,20
Color
40
Turbidez (NTU)
2,25
Aluminio (ppm)
0,0098
Aspecto
Verdosa
adicionan bajas concentraciones de PAC y de Al2(SO4)3, permaneciendo constante las
concentraciones de Al2(SO4)3 en 30 y 40ppm, y variando las concentraciones de PAC de
dos en dos desde 10 hasta 14ppm. Las propiedades fisicoquímicas de las muestras de
agua tratada se muestran en los siguientes gráficos, véase en el anexo 7 los valores de la
prueba.
T(NTU)
Turbidez
2,5
2
1,5
1
0,5
0
30
30
30
40
40
40
ppm ppm ppm ppm ppm ppm
Agua 10ppm 12ppm 14ppm 10ppm 12ppm 14ppm
cruda PAC PAC PAC PAC PAC PAC
Turbidez
2,25
0,782 0,617 0,728 0,787 0,667 0,637
27
Aluminio
Aluminio (ppm)
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
Aluminio
30 ppm
S.A.L.
30 ppm
S.A.L.
30 ppm
S.A.L.
40 ppm
S.A.L.
40 ppm
S.A.L.
40 ppm
S.A.L.
10ppm
PAC
12ppm
PAC
14ppm
PAC
10ppm
PAC
12ppm
PAC
14ppm
PAC
0,2426
0,2015
0,1028
0,2632
0,1398
0,2509
Color
45
40
35
Color
30
25
20
15
10
5
0
Agua
cruda
10ppm
PAC
12ppm
PAC
14ppm
PAC
10ppm
PAC
12ppm
PAC
14ppm
PAC
40
17,5
15
15
15
15
15
Color
Como se puede observar en los gráficos 4, 5 y 6, el mejor resultado con respecto a
la turbidez se obtuvo con la dosis de 30ppm de Al2(SO4)3 y 12ppm de PAC, el aluminio
residual resulto mejor con la dosis 30ppm de Al2(SO4)3 y 14ppm de PAC, mientras que el
color se mantuvo igual en ambas dosificaciones. Por lo tanto la dosis óptima y
recomendada para ese día en la planta era la correspondiente a la jarra 3 por
concentración de aluminio residual.

la Planta Convencional.
28
Velocidad (rpm)
80
10
0
Mezclado rápido
Mezclado lento
Sedimentación
Tiempo (min)
1
15
30
pH
7,36
Color
40
Turbidez (NTU)
5,63
Aluminio
0,0185
Aspecto
Verdosa
adicionan altas y bajas concentraciones de PAC y de Al2(SO4)3, permaneciendo constante
las concentraciones de PAC en 10 y 20ppm, baja y alta respectivamente, y variando las
concentraciones de Al2(SO4)3 de veinte en veinte desde 20 hasta 60ppm. En todas las
jarras la mayoría del flóculo flotó. Las propiedades fisicoquímicas de las muestras de agua
tratada se muestran en los siguientes gráficos, véase en el anexo 8 los valores de la
prueba.
Turbidez
6
T(NTU)
5
4
3
2
1
0
Turbidez
20 ppm
S.A.L.
40 ppm
S.A.L.
60 ppm
S.A.L.
20 ppm
S.A.L.
40 ppm
S.A.L.
60 ppm
S.A.L.
Agua
cruda
10ppm
PAC
10ppm
PAC
10ppm
PAC
20ppm
PAC
20ppm
PAC
20ppm
PAC
5,63
5,2
3,87
3,38
3,21
2,78
2,46
29
Aluminio
1,2
Aluminio (ppm)
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
S.A.L.
S.A.L.
S.A.L.
S.A.L.
S.A.L.
S.A.L.
Agua
cruda
10ppm
PAC
10ppm
PAC
10ppm
PAC
20ppm
PAC
20ppm
PAC
20ppm
PAC
Aluminio 0,0185
0,9213
1,0118
1,016
0,6376
0,7527
0,8639
Color
45
40
35
Color
30
25
20
15
10
5
0
Color
20 ppm
S.A.L.
40 ppm
S.A.L.
60 ppm
S.A.L.
20 ppm
S.A.L.
40 ppm
S.A.L.
60 ppm
S.A.L.
Agua
cruda
10ppm
PAC
10ppm
PAC
10ppm
PAC
20ppm
PAC
20ppm
PAC
20ppm
PAC
40
12,5
12,5
10
10
10
7,5
Como se puede observar en los gráficos 7, 8 y 9, el mejor resultado con respecto a la
turbidez y al color se obtuvo con la dosis de 60ppm de Al2(SO4)3 y 20ppm de PAC, es
decir las máximas concentraciones, mientras que el aluminio residual resultó mejor con la
dosis 20ppm de Al2(SO4)3 y 20ppm de PAC. Lo que indica que dicho día a pesar de no
tener un aluminio residual dentro de norma, véase en la tabla 3, se puede detallar que el
PAC reduce sus concentraciones cuando se encuentra en altas dosis. Por lo tanto la dosis
óptima y recomendada para ese día en la planta era la correspondiente a la jarra 6.
Demostrando así las ventajas de emplear PAC como coagulante primario en el
tratamiento de agua, en la planta potabilizadora Alejo Zuloaga.
30
Todas estas pruebas demuestran que el PAC en concentraciones relativamente altas
mejora el residual de aluminio dejado por ambos coagulantes de aluminio (PAC Y
Al2(SO4)3), logrando que cumpla con las especificaciones de la “Normas Sanitarias de
Calidad del Agua Potable”, o que las concentraciones no sean tan elevadas como las
dejadas por el sulfato de aluminio, tal como se puede observar en el anexo 9 y en el
gráfico 10.
Aluminio
0,9
0,8
Aluminio (ppm)
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0ppm 9ppm 18ppm 30ppm 45ppm 51ppm 57ppm 69ppm 81ppm 93ppm
S.A.L. S.A.L. S.A.L. S.A.L. S.A.L. S.A.L. S.A.L. S.A.L. S.A.L. S.A.L.
Agua 40ppm 37ppm 34ppm 30ppm 25ppm 23ppm 21ppm 17ppm 13ppm 9ppm
cruda PAC PAC PAC PAC PAC PAC PAC PAC PAC PAC
Aluminio
0
0,3085
0,4216
0,4895
0,4052
105pp 120pp
m
m
S.A.L. S.A.L.
5ppm
PAC
0,6108
0ppm
PAC
0,8
Gráfico 10. Variación del residual de aluminio en las jarras analizadas el 03/11/2010 para
la comparación de los coagulantes usados, PAC y S.A.L.
CONCLUSIONES

El uso de PAC en la planta de tratamiento de agua Alejo Zuloaga mejora el
rendimiento de la misma con respecto al aluminio residual que dejan los coagulantes
(base de aluminio) luego de su acción en el proceso de coagulación-floculación.

El PAC elimina considerablemente el color en la aguas, mientras el Sulfato de
Aluminio no genera agua lo suficientemente clarificadas.

La Prueba de Jarras es el ensayo más importante para realizar un seguimiento
efectivo a cualquier coagulante que se desee emplear en el proceso de coagulaciónfloculación en una Planta Potabilizadora.
31

Durante la Prueba de Jarras se deben tomar en cuenta las características del flóculo
formado (tiempo de aparición del flóculo, tamaño del flóculo e índice de Willcomb),
para tener una estimación de los resultados finales en cada una de las dosis
empleadas en las jarras.

Para seleccionar la dosis óptima y la dosis recomendada de los coagulantes
empleados en la Planta de Tratamiento de Agua Alejo Zuloaga se realiza una
comparación de los valores obtenidos con los establecidos por las “Normas Sanitarias
de Calidad del Agua Potable”, en la Gaceta Oficial de la República de Venezuela,
1998 número S.G.-018-98.
RECOMENDACIONES

Como el equipo de Prueba de Jarras es de 6 puestos, se debe disminuir al mínimo
las diferencias de tiempo entre las adiciones de las sustancias químicas a los beaker,
para que los resultados sean congruentes con los períodos de mezcla rápida, mezcla
lenta y sedimentación.

Se debe procurar que la temperaturas a las cual se hace la Prueba de Jarras sea lo
más cercana posible a la del agua en la planta. Por lo tanto en el caso de laboratorios
con aire acondicionado y temperatura ambiental exterior alta se debe tener todo listo
para realizar la prueba antes de traer el agua cruda al laboratorio.

La adición de las sustancias químicas en la Prueba de Jarras se debe realizar en el
orden específico que tiene la Planta para que las condiciones sean lo más cercanas
posibles a la realidad.

La solución de ácido ascórbico en la determinación de aluminio debe realizarse
diariamente debido a su rápida descomposición, y por ende puede afectar la prueba.

Los instrumentos de vidrio deben lavarse con ácido clorhídrico diluido, abundante
jabón y agua destilada todas las mañanas, para asegurar una limpieza eficaz y libre
de interferencias al instante de realizar las diferentes mediciones.
32
BIBLIOGRAFÍA
1.
ANDÍA Yolanda, (2000). Tratamiento de agua, coagulación floculación. Lima.
Evaluación de plantas y desarrollo tecnológico, SEDEPAL, S.A.
2.
GÓMEZ Néstor, (2005). Remoción de materia orgánica por coagulación-floculación.
Tesis Ing. Químico. Manizales, Univ. Nacional de Colombia, facultad de ingeniería y
arquitectura, departamento de química.
3.
HENRY, J. Glynn y HEINKE, Gary W. (1999). Ingeniería Ambiental. México. Segunda
edición, Pearson Prentice Hall.
4.
Manual de tratamiento químico del agua, (2005). LIPESA, S.A.
5.
Métodos normalizados para el análisis de aguas potables y residuales, APHA,
AWWA, WPCF, (1992). Madrid. Díaz de Santos, S.A.
33
ANEXOS
Anexo 1. Equipo de jarra de 6 puestos, RPM de 10-100, con base iluminada (Fisher 15443-50 y 15-443-55)
Anexo 2. Turbidímetro Digital modelo 2100N marca HACH
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Anexo 3. Aquatester modelo 661-A con pantalla prismática
Anexo 4. pH-metro marca Hanna
Anexo 5. Espectrofotómetro DR2800 marca HACH
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Anexo 6. Formato de prueba de jarras referente a los valores del día 05/11/2010 en la
Planta Potabilizadora Alejo Zuloaga.
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Planta Potabilizadora Alejo Zuloaga. (Continuación)
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Universidad de Carabobo Facultad Experimental de Ciencias y

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