evaluaciÓn de almidÓn de achÍn como coadyuvante del

1

EVALUACIÓN DE ALMIDÓN DE ACHÍN COMO COADYUVANTE DEL SULFATO

DE ALUMINIO PARA LA REMOCIÓN DE TURBIDEZ EN AGUAS DEL RÍO

MAGDALENA.

JOSE ISRAEL GARCÍA LLOREDA

LUIS ALFONSO RIVEIRA PINTO

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE ESPECIALIZACIÓN EN RECURSOS HÍDRICOS

BOGOTA DC.

2021

4

2

EVALUACIÓN DE ALMIDÓN DE ACHÍN COMO COADYUVANTE DEL SULFATO DE ALUMINIO

PARA LA REMOCIÓN DE TURBIDEZ EN AGUAS DEL RÍO MAGDALENA.

JOSÉ ISRAEL GARCÍA LLOREDA

LUIS ALFONSO RIVEIRA PINTO

TRABAJO DE GRADO PRESENTADO COMO REQUISITO PARA OPTAR EL

TITULO DE ESPECIALISTA EN RECURSOS HÍDRICOS

ASESORA:

LAURA PULGARIN MORALES

Ingeniera Ambiental

Magister en Ingeniería Civil

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE ESPECIALIZACIÓN EN RECURSOS HÍDRICOS

BOGOTA DC.

2021

4

A nuestro Padre

Creador, por darnos la

vida, y su gracia justicia

A nuestros padres por

ser ejemplo de fuerza,

valentía y amor

5

AGRADECIMIENTOS

Deseamos expresar nuestras más sinceras muestras de agradecimiento:

A nuestros padres, por su incondicional apoyo y sobre todo por ser ese único lugar

donde se puede sanar cuando las cosas no salen bien.

A nuestros hermanos y familiares por creer y confiar en nosotros, apoyando en

todas las decisiones tomadas.

A nuestra asesora, Ingeniera Ambiental y Magister en Ingeniería Civil, Laura

Pulgarin Morales, quien nos orientó y facilito todos los parámetros y herramientas

necesarias para la realización de esta investigación.

A la Universidad Católica de Colombia por facilitarnos sus instalaciones para el

desarrollo de esta investigación, a través de su laboratorio de hidráulica del

programa de Ingeniería Civil.

Al señor José Javier Mendoza técnico del laboratorio de Aguas de la Universidad

Católica de Colombia por facilitarnos sus instalaciones para el desarrollo de los

experimentos y por su apoyo y disposición en todo el desarrollo de los ensayos de

investigación.

Al docente investigador del programa de Biología de la Universidad Tecnológica del

Chocó Ph.D Jhon Alexander Córdoba Arias por el gran aporte de su tiempo y

conocimiento en la búsqueda de alcanzar algunos objetivos propuestos.

6

CONTENIDO

Pág.

GLOSARIO ............................................................................................................ 14

INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 16

1. LÍNEA DE INVESTIGACIÓN Y TIPO DE INVESTIGACIÓN ........................... 17

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................. 17

3. VARIABLES DEL PROBLEMA ....................................................................... 18

4. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................. 19

5. HIPÓTESIS ..................................................................................................... 19

6. OBJETIVOS .................................................................................................... 20

6.1 OBJETIVO GENERAL .............................................................................. 20

6.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS ..................................................................... 20

7. MARCO TEÓRICO ......................................................................................... 20

7.1 Características del agua ........................................................................... 21

7.1.1 Físicas.................................................................................................... 21

7.2 Tratamiento del agua ................................................................................ 26

Coagulación - Floculación .................................................................. 26

Coagulantes floculantes inorgánicos .................................................. 27

Coagulantes floculantes orgánicos sintéticos ..................................... 27

7.2.6 Neutralización de la carga .................................................................. 30

7

7.2.7 Puente de polímero ............................................................................ 31

7.2.8 Parche electroestático ........................................................................ 33

7.2.9 Mecanismo de coagulación por barrido .............................................. 34

7.3 Características del agua para consumo humano ...................................... 35

7.4 Coagulantes en Colombia ......................................................................... 37

7.5 Floculación................................................................................................ 38

7.5.1 Mecánica de floculación ..................................................................... 38

7.5 .2 Factores influyentes en la floculación ................................................... 40

7.5.2.1 Calidad del agua cruda ................................................................... 40

7.5.2.2 Tiempo de floculación ..................................................................... 40

7.5.2.3 Gradiente de velocidad ................................................................... 40

7.5.2.4 Sedimentación .................................................................................... 41

7.5.2.5 Sedimentación de partículas discretas ............................................ 42

7.5.2.6 Sedimentación de partículas floculentas ......................................... 42

7.5.2.7 Sedimentación de partículas por caída libre o interferida ................ 42

7.5.2.8 Factores influyentes en la sedimentación ....................................... 43

7.5.2.8.1 Calidad del agua cruda ................................................................ 43

7.5.2.8.2 Factores externos ......................................................................... 43

8

7.6 ALMIDÓN ................................................................................................. 43

7.6.1 Composición de los almidones ........................................................... 44

7.6.2 Diferencia estructural entre la Amilosa y la Amilopectina ................... 45

8. ESTADO DEL ARTE ....................................................................................... 46

9. METODOLOGÍA ............................................................................................. 51

9.1 DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO Y MATERIALES ....................................... 51

9.2 Descripción del equipo de prueba de jarras.............................................. 51

9.3 Sistema de dosificación ............................................................................ 52

9.4 Sistema de agitación ................................................................................ 53

9.4.1 Descripción del sistema ..................................................................... 53

9.4.2 Descripción de las jarras .................................................................... 53

9.4.3 Sistema de toma de muestras ............................................................ 54

9.4.4 Equipos auxiliares en las pruebas de jarras ....................................... 55

9.5 Materiales utilizados ................................................................................. 57

Agua cruda del río Magdalena ........................................................... 57

Colocasia esculenta Linn “ACHÍN” ........................................................... 57

Obtención del almidón ........................................................................ 57

Pelado ................................................................................................ 58

Lavado ............................................................................................... 58

9

Rayado ............................................................................................... 59

Colado ................................................................................................ 59

Secado ............................................................................................... 60

Molida o triturado ............................................................................... 60

Tamizado ........................................................................................... 61

Muestra lista para ser aplicada como aditivo coagulante ................... 61

9.6 Preparación de la concentración de almidón de achín como coadyuvante

primario del sulfato de aluminio ............................................................................. 62

9.7 Determinación de la dosis óptima de almidón ........................................... 62

9.8 Procedimiento ........................................................................................... 63

9.9 Diagrama de flujo de procedimientos ........................................................ 63

9.10 Parámetros para estudiar en los ensayos ................................................. 65

10. CÁLCULOS Y RESULTADOS ........................................................................ 66

10.1 EXPERIMENTO Ꞙ (Concentración de Sulfato de Aluminio, Concentración

de almidón de achín y Dosificación de Sulfato de Aluminio) .................................. 67

Características del agua cruda ........................................................... 67

Resultado del experimento ................................................................. 67

Análisis de resultados ........................................................................ 69

Turbiedad .................................................................................................... 69

10

Color ........................................................................................................... 69


Turbiedad .................................................................................................... 73

Color ........................................................................................................... 73


Turbiedad .................................................................................................... 77

Color ........................................................................................................... 77


Turbiedad .................................................................................................... 81

Color ........................................................................................................... 81

11. DISEÑO ESTADISTICO ................................................................................. 83

11.1 ANALISIS DE RESULTADOS DISEÑO ESTADISTICOS ......................... 87

12. DISCUSIÓN .................................................................................................... 88

13. CONCLUSIONES ........................................................................................... 89

14. RECOMENDACIONES ................................................................................... 90

15. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 91

11

TABLAS

Tabla 1. Características físicas y microbiológicas permisibles para tratamiento convencional 36

Tabla 2. Características físicas permisibles para consumo humano 36

Tabla 3. Frecuencias mínimas de medición de coagulante natural 37

Tabla 4. Composición fisicoquímica de las propiedades de los almidones. 45

Tabla 5. Características de los agitadores 53

Tabla 6. Características de agua cruda río Magdalena 66

Tabla 7. Características del agua cruda 67

Tabla 8. Resultados Experimento 1, 2, 3. 68



Tabla 10. Resultados Experimento Variación concentración almidón de achín y relación sulfato de aluminio y

almidón de achín. 80

Tabla 11. Organización de datos para ejecución de modelo estadístico. 83

12

FIGURAS

Figura 1. Neutralización de la carga Iónica 31

Figura 2. Formación de flóculos en cadena 32

Figura 3. Formación de flóculos en cadena 33

Figura 4. Neutralización de carga por mecanismo de parche 34

Figura 5. Diferencia estructural entre Amilosa y Amilopectina 45

Figura 6. Equipo de prueba de jarras 52

Figura 7. Jarras de precipitación de 1000 ml 54

Figura 8. Muestreador de 100ml para caracterización de las muestras 54

Figura 9. Turbidímetro HACH-Modelo: 2100 N. 55

Figura 10. pHmetro Consort-Modelo: Ch2. 56

Figura 11. Colorímetro HANNA-Modelo: Hl96727 56

Figura 12. Planta de Colocasia Esculenta Linn 57

Figura 13. Colocasia Esculenta Linn con cascara // sin cascara 58

Figura 14. Colocasia Esculenta Linn después del lavado 58

Figura 15. Colocasia Esculenta Linn después de rayado 59

Figura 16. Tela especial de colado 59

Figura 17. Secado del Grumo 60

13

Figura 18. Mortero de porcelana 60

Figura 19. Tamizado 61

Figura 20. Almidón listo para ser utilizado como aditivo coagulante 61

Figura 21. Diagrama de flujo para la obtención del almidón 64

Figura 22. Análisis gráfico de remoción de turbidez 70

Figura 23. Análisis gráfico de remoción de Color 71


Figura 25. Análisis gráfico de remoción de color 75


Figura 27. Análisis gráfico de remoción de color 79

Figura 28. Análisis gráfico de remoción de turbiedad 82

Figura 29. Análisis de resultados para turbidez en modelo estadístico 85

Figura 30. Análisis de resultados para color en modelo estadístico 86

14

GLOSARIO

ALMIDÓN: Sustancia blanca, inodora, insípida, granulada o en polvo, que abunda

en feculentas como la papa, plátano, yuca, achín y cereales; se emplea en la

industria alimentaria, textil, química y papelera.

COAGULACIÓN: Proceso mediante el cual las partículas disminuyen su fuerza de

separación permitiéndoles unirse en un solo grupo.

COAGULANTE: Los coagulantes, como sales de hierro, sales de aluminio o

polímeros, se agregan al agua fuente para volver fácil la adherencia entre las

partículas. Los coagulantes funcionan creando una reacción química y eliminando

las cargas negativas que causan que las partículas se repelan entre sí.

COLOCASIA ESCULENTA LINN: Planta herbácea, perennifolia, con un tubérculo

subgloboso, estolonífero, subterráneo, que alcanza un tamaño de 6 cm de diámetro.

Las hojas son peltadas, con la lámina de 32–36 cm de largo y 22–70 cm de ancho.

Las inflorescencias son axilares, fragantes con aroma a frutas, tiene un pedúnculo

de 9–80 cm de largo; y espata de hasta 43 cm de largo. Los frutos son bayas

subglobosas a oblongas, de 3.5–5 mm de largo y 2.5–3.9 mm de diámetro;

con semillas elipsoides, de color café claro.

COLOR: El color del agua dependerá tanto de las sustancias que se encuentren

disueltas, como de las partículas que se encuentren en suspensión. Se clasifica

como “color verdadero” al que depende solamente el agua y sustancias disueltas,

mientras el “aparente” es el que incluye las partículas en suspensión (que a su vez

generan turbidez). El color aparente es entonces el de la muestra tal como la

obtenemos en el sistema a estudiar.

https://es.wikipedia.org/wiki/Herb%C3%A1cea

https://es.wikipedia.org/wiki/Perennifolia

https://es.wikipedia.org/wiki/Hoja

https://es.wikipedia.org/wiki/Inflorescencia

https://es.wikipedia.org/wiki/Baya

https://es.wikipedia.org/wiki/Semilla

15

FLOCULACIÓN: Proceso químico mediante el cual con la adicción de sustancias

denominadas floculantes, se aglutinan las partículas coloidales presentes en el

agua lo que facilita de decantación.

POTABILIZACIÓN: La potabilización es un proceso que se lleva a cabo sobre

cualquier agua para transformarla en agua potable y de esta manera hacerla

absolutamente apta para el consumo humano. La potabilización, mayormente, se

realiza sobre aguas originadas en manantiales naturales y en aguas subterráneas

PH: Se trata de una unidad de medida de alcalinidad o acidez de una solución,

más específicamente el pH mide la cantidad de iones de hidrógeno que

contiene una solución determinada, el significado de sus siglas es, potencial

de hidrogeno.

SEDIMENTACIÓN: La sedimentación o decantación consiste en la separación, por

la acción de la gravedad de las partículas suspendidas cuyo peso específico es

mayor que el del agua y no pueden retenerse en las unidades de pretratamiento,

por su finura o densidad, ni pueden separarse por flotación.

TURBIEDAD: La turbidez es una medida del grado en el cual el agua pierde su

transparencia debido a la presencia de partículas en suspensión. Cuantos más

sólidos en suspensión haya en el agua, más sucia parecerá esta y más alta será

la turbidez. La turbidez es considerada una buena medida de la calidad del agua.

SULFATO DE ALUMINIO: El sulfato de aluminio es una sal de fórmula Al2(SO4)3,

sólido y blanco (el aluminio tipo A, tiene contenido de hierro inferior 0.5% y tipo B

inferior al 1,5%).

16

INTRODUCCIÓN

En la actualidad, la contaminación de las aguas es un factor determinante en el

desarrollo de la humanidad; por lo que en todos los casos se requiere de estudios

que busquen mejorar el tratamiento convencional que se le da al agua, con el fin de

reducir costos, aumentar eficiencia y disminuir los residuos de aluminio que quedan

después de cada tratamiento; permitiendo una mejorar en la calidad de vida de las

personas que acceden a este recurso a diario. Esta investigación pretende reducir al

máximo los efectos secundarios que permiten el desarrollo de enfermedades que se

puedan dar por el consumo de agua potable para consumo humano tratada con sales

minerales como el sulfato de aluminio en la planta de tratamiento de agua para

consumo humano del municipio de Salamina, departamento del Magdalena ubicada

en las coordenadas N 10°29´25´´ - O 74°47´38´´. Todo esto podría lograrse a partir

de procedimientos con coagulantes naturales de tipo vegetal como la moringa olifera,

el almidón de yuca, achín etc. los cuales son amigables con el ambiente y permiten

eliminar en un alto porcentaje los residuos dejados por el coagulante sintético

convencional como lo es el sulfato de aluminio; este tipo de coagulantes sintéticos

han demostrado que degradan el ambiente y la salud de quienes consumen este vital

líquido1. Por esta razón se determinó que el almidón de Colocasia Esculenta linn –

Achín tiene propiedades que le permiten actuar en conjunto con el sulfato de

aluminio, y disminuir en un 20 % la dosificación de sulfato utilizada. Siendo su dosis

optima la relación 80/20 en una concentración almidón y sulfato de 0,5gr/L y una

dosificación de 40 ml y 9 ml respectivamente alcanzan remociones de turbidez y

color de 99% y 97% respectivamente. Con esta investigación se pretende extraer el

1 FLATEN, T.P. 2001. Aluminium as a risk factor in Al zheimer's disease, with emphasis on drinking water. Brain Res. Bull. 55:187-196

17

almidón del Achín “C. esculenta” su almidón, para luego ser utilizado como un aditivo

coadyuvante del Sulfato de aluminio en el tratamiento de aguas y así determinar la

eficiencia y capacidad de actuar de ambos en la remoción de turbidez y color en el

agua del Río Magdalena.

1. LÍNEA DE INVESTIGACIÓN Y TIPO DE INVESTIGACIÓN

La línea investigativa trata la “Gestión y tecnología para la sustentabilidad de las

comunidades” y el tipo de investigación es de carácter experimental.

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En el tratamiento convencional de agua potable es necesario incluir un coagulante

que permita la aglomeración de coloides que posteriormente se puedan remover

con la sedimentación. Para esto se utiliza de forma más usual, tanto en Colombia

como en el mundo el sulfato de aluminio, el cuál es un coagulante fácil de usar y

manejar2, además de tener una alta eficiencia, es por esto que es empleado en la

Planta de Tratamiento de Salamina - Magdalena.

Sin embargo, el aluminio residual que queda disuelto en el agua después de un

tratamiento y que es luego consumido por los habitantes, se demostró que afecta el

sistema nervioso central, lo que conlleva al desarrollo de enfermedades

cancerígenas; sumando la falta de cobertura del acueducto municipal y la necesidad

2 ALDANA, 2012. Uso del extracto de la semilla de moringa oleífera como coagulante natural y ayudante de coagulación en el tratamiento de agua para consumo humano

18

del ser humano de consumir este vital líquido como lo es el agua, con o sin

tratamiento genera un problema de salud pública3.

Por esta razón se desea evaluar la eficiencia del almidón de achín como

coadyuvante del sulfato de aluminio permitiendo reducir la dosificación de sales de

aluminio sin comprometer la eficiencia del tratamiento. Además, se pretende

estudiar si con este coadyuvante se pueden disminuir los costos del tratamiento, lo

que también es un inconveniente en ciudades que cuentan con pocos recursos para

la operación de las plantas.

PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN: ¿Cuál es la capacidad del almidón de Achín al

actuar como agente coadyuvante del sulfato de aluminio para remover turbidez y

color en el tratamiento de aguas superficiales del río Magdalena?

3. VARIABLES DEL PROBLEMA

En esta investigación tenemos las siguientes variables:

✓ Turbiedad

✓ Dosificación de almidón

✓ Dosificación sulfato de aluminio

✓ Relación porcentual sulfato de aluminio versus almidón de achín

✓ Concentraciones de sulfato de aluminio

✓ Concentraciones de almidón de achín

3 ALDANA, 2012. Uso del extracto de la semilla de moringa oleífera como

coagulante natural y ayudante de coagulación en el tratamiento de agua para

consumo humano

19

4. JUSTIFICACIÓN

Teniendo en cuenta los problemas de salud que genera el aluminio residual

después de potabilizar el agua con sales de aluminio y el consumo de este vital

líquido sin ningún tratamiento4, surge la necesidad de buscar alternativas que

reemplacen los coagulantes sintéticos utilizados históricamente en la potabilización,

como lo es el sulfato de aluminio, por uno de origen natural, de fácil acceso y

manipulación, que reduzca la carga de aluminio residual disuelto, de tal forma que

pueda ser aplicado por los operadores de plantas de tratamiento de manera rápida,

eficaz, económica y segura.

Que reduzca en gran medida los efectos secundarios generados por los residuos

de sulfato de aluminio, y darles así un mejor tratamiento a las aguas destinadas

para el consumo humano, siendo una gran alternativa determinar si el almidón de

Achín como coadyuvante del Sulfato de aluminio tiene propiedades que le permitan

actuar en conjunto y mejorar características fisicoquímicas presentes en el agua,

tales como, la turbiedad y el color.

5. HIPÓTESIS

El almidón de Achín puede considerarse como un efectivo agente coadyuvante del

sulfato de aluminio que permite remover la turbidez en aguas superficiales del Río

Magdalena, específicamente a la altura del municipio de Salamina generando con

esto una disminución de la carga de química residual de aluminio, resultante del



consumo humano

20

tratamiento convencional con sulfato para potabilización de agua para consumo

humano.

6. OBJETIVOS

6.1 OBJETIVO GENERAL

Evaluar la eficiencia del almidón de Achín como agente coadyuvante del

sulfato de aluminio para la remoción de turbidez y color en el tratamiento de

aguas superficiales del Río Magdalena a la altura del municipio de Salamina

en las coordenadas N 10°29´25´´ - O 74°47´38´´.

6.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

• Realizar caracterización fisicoquímica de las muestras de agua tomadas del

río Magdalena.

• Determinar el pH, dosis óptima de almidón de Achín y dosis de sulfato de

aluminio para la remoción de turbidez el tratamiento de agua.

• Evaluar los porcentajes de remoción de turbiedad en las muestras de agua y

determinar la eficiencia del tratamiento.

7. MARCO TEÓRICO

El agua es uno de los líquidos más importante para el funcionamiento del organismo

humano y del mundo. Esta posee una gran influencia en los procedimientos de tipo

bioquímico que ocurre en la naturaleza, esta influencia no sólo se obedece a sus

propiedades fisicoquímicas, como la molécula bipolar, sino también a los

constituyentes microbiológicos que se encuentran en ella5. El agua es considerada

un solvente universal, debido a que es capaz de disolver o dispersar la mayoría de


21

sustancias con las que entra en contacto, sean estas sólidas, líquidas o gaseosas6.

El término calidad del agua solo tiene importancia universal si está relacionado con

el uso del recurso, lo que quiere decir que una fuente de agua suficientemente limpia

que permita la vida de los peces, puede no ser apta para la natación, y un agua útil

para el consumo humano puede resultar inadecuada para la industria. Para decir si

la calidad del agua califica para un propósito particular, se deben cumplir unos

requisitos específicos que ordena el estado mediante el decreto 1594/1984

mediante el cual se reglamenta los usos del agua y residuos líquidos.

7.1 Características del agua

7.1.1 Físicas: las características físicas del agua son llamadas así porque pueden

impresionar los sentidos (vista, olfato, tacto), tienen incidencia directa sobre las

condiciones estéticas y de aceptabilidad del agua6.

Se consideran importantes las siguientes:

• Turbiedad: la turbidez es la medida del grado en el cual el agua pierde

transparencia debido a la presencia de partículas en suspensión, arena,

arcilla, etc. La turbidez se mide en unidades nefelométricas de turbidez (UNT)

y el instrumento utilizado para su medida es el nefelómetro o turbidímetro,

que mide la intensidad de la luz dispersada a 90 grados cuando un rayo de

luz pasa a través de una muestra de agua.



consumo humano

22

▪ Factores influyentes en la turbiedad: existe variedad de parámetros

que influyen en la turbidez, entre los más importantes están:

✓ Fitoplancton

✓ Partículas de suelo

✓ Sedimentos

✓ Descargas directas a cuerpos de agua

✓ Crecimiento de algas

✓ Escorrentía urbana

La materia que queda suspendida y la que alcanza a sedimentar genera

los siguientes efectos en las aguas: i) se deposita en los lechos de los

ríos, ii) cubre el fondo de los ríos, de modo que afecta la reproducción de

los peces y la cadena alimentaria de los mismos, iii) si la materia

suspendida es materia orgánica, esta sufre descomposición y flota sobre

el agua, iv) los sólidos suspendidos pueden generar depósitos de lodos

y situación anaerobia. La turbiedad junto con el color y el olor afectan la

estética del agua, de modo que la hacen inaceptable para la mayoría de

los usos7.

• Color: esta característica del agua puede estar ligada a la turbidez o

presentarse independiente de ella, aunque no es posible establecer las

estructuras químicas fundamentales de las especies responsables del color,

si se atribuye comúnmente a la presencia de taninos, lignina, ácidos húmicos,

ácidos grasos y ácidos fúlvicos2. El color se mide en unidades de platino

cobalto (UPC) y el instrumento utilizado para su medida es el colorímetro,

7 ROMERO, J. 2000. Calidad del Agua. Escuela Colombiana de Ingeniería. p.452

23

que mide la intensidad de la luz dispersada por espectrofotometría cuando

un rayo de luz pasa a través de una muestra de agua.

Se considera que el color natural del agua puede originarse por las siguientes

causas:

• Descomposición de la materia

• Materia orgánica del suelo

• Presencia de hierro, manganeso y otros compuestos metálicos

En la formación del color en el agua intervienen, entre otros factores, el pH,

la temperatura, el tiempo de contacto, la materia disponible y la solubilidad

de los compuestos coloreados.

• pH: el potencial de hidrogeno es uno de los parámetros más importante en

el proceso de coagulación, y se mide a través de un pHmetro8; en general el

pH apropiado para los procesos de tratamiento está en el rango de 6,5 a 8,59,

en el caso de valores de pH por debajo del rango de pH óptimo, se puede

utilizar cal o hidróxido de sodio para aumentarlo. Si la coagulación se lleva a

cabo fuera del rango de pH óptimo, es necesario aumentar la cantidad de

coagulante. Se debe tener en cuenta que el pH de la muestra a tratar se

8 ROMERO, J. 2000. Calidad del Agua. Escuela Colombiana de Ingeniería. p.452-

9 ORTEGA JA, LAINES JR, APARICIO MA. Almidón modificado de plátano: posible uso en el tratamiento de lixiviados provenientes de rellenos sanitarios. Kuxulkab. 2010;17(31):87- 96

24

afecta de acuerdo al tipo y cantidad de los coagulantes y ayudantes de

coagulación utilizados10.

• Olor y sabor: sabor y el olor están estrechamente relacionados y constituyen

el motivo principal de rechazo por parte del consumidor. La falta de olor

puede ser un indicio indirecto de la ausencia de contaminantes, tales como

los compuestos fenólicos, por otra parte, la presencia de olor a sulfuro de

hidrógeno puede indicar una acción séptica de compuestos orgánicos en el

agua. Las sustancias generadoras de olor y sabor en aguas crudas pueden

ser o compuestos orgánicos derivados de la actividad de microorganismos y

algas, o provenir de descargas de desechos industriales11.

• Temperatura: esta gana importancia en zonas de climas muy marcados,

principalmente cuando se alcanzan temperaturas de congelación. Analizaron

la influencia de este parámetro en un grupo de plantas de Chicago y

establecieron dos rangos de variaciones muy marcadas, una entre 0 y 10°C

y la segunda entre 10 y 40°C.En el primer rango (0 y 10°C) se encontró que

los parámetros dominantes eran la viscosidad y el pH del agua, y a medida

que la temperatura del agua se acerca a los 0°C se dificulta la remoción de

turbiedad y su rango de pH optimo varia con la temperatura, y decrece al

disminuir esta. Por su parte, en el rango de (10 - 40°C) se encontró que la

10 Trujillo D, Duque LF, Arcila JS, Rincón A, Pacheco S, Herrera OF. Remoción de turbiedad en agua de una fuente natural mediante coagulaciÃ³n/floculación usando almidón de plátano. rev.ion



consumo humano

25

eficiencia era cada vez mejor al aumentar la temperatura porque se

incrementaba la tasa de colisiones entre las partículas12.

7.1.2 Químicas: el agua como solvente universal, puede contener cualquier

elemento de la tabla periódica. Sin embargo, pocos son los elementos significativos

para el tratamiento del agua cruda con fines de consumo o los que tienen efectos

en la salud del consumidor13.

7.1.3 Biológicas: los organismos propios de las aguas superficiales están en

permanente actividad y ninguno vive aislado. Su existencia depende del medio que

lo rodea. Se entiende por medio tanto al ambiente físico como los organismos con

los cuales se convive.

En un sistema acuático, la luz solar regula la fotosíntesis y los organismos que

tienen la clorofila, como las algas, acumulan energía que utilizan para su

sostenimiento, crecimiento y reproducción. Este grupo de organismos son los

productores primarios, su energía es transmitida a los animales herbívoros, como

los Cladóceros, los Copépodos y los Rotíferos, que se alimentan de las algas, estos

a su vez sirven de alimento para los consumidores de los órdenes sucesivos.

12 CAHILL Y FITZ PATRICK 2012. Environment and Welfare Towards a Green

Social Policy



consumo humano

26

Los microorganismos causantes de las enfermedades hídricas más comunes en el

medio son los siguientes:

• El bacilo Salmonella typhy (bacteria). Causante de la enfermedad infecciosa

de la fiebre tifoidea.

• Shigella (bacteria), causante de la disentería bacilar.

• Escherichia Coli, causante de una diversidad de enfermedades

gastrointestinales.

7.2 Tratamiento del agua

Coagulación - Floculación

Son procesos fisicoquímicos utilizados para eliminar las partículas coloidales que

se encuentran suspendidas en las aguas. Este fenómeno ocurre al adicionar un

agente coagulante, el cual bloquea las cargas electrostáticas de las partículas al

tiempo que origina una compresión de la capa difusa que rodea los coloides, lo que

les permite la formación de flóculos a través de un mecanismo de puentes entre

partículas, produciendo una malla porosa en función de su radio efectivo, facilitando

así la formación de macroflóculos. La coagulación es el método más importante

para la remoción de partículas coloidales suspendidas (80 a 90% de remoción).

Además de disminuir la turbidez del agua, la coagulación parcialmente remueve el

color, bacterias (80 a 90%) del agua en su potabilización14.

14 METCALF, 1979 COMPOSICIÓN Y USO RESIDUAL DE AGUA DOMESTICA

27

Los coagulantes son comúnmente utilizados en los procesos de tratamiento de

agua, estos coagulantes pueden clasificarse en coagulantes inorgánicos, polímeros

orgánicos sintéticos y coagulantes de origen natural15.

Coagulantes floculantes inorgánicos

Son los más utilizados en el tratamiento de aguas residuales, debido a su

rendimiento, disponibilidad, costo y efectividad16. Poseen la capacidad de actuar

como coagulantes y floculantes, cuando son disueltos estos forman compuestos

complejos hidratados. Entre los más utilizados se hallan, sulfato de aluminio, sulfato

férrico, sulfato ferroso, cloruro férrico y el aluminato de sodio17. Aunque estas sales

químicas, presentan alta capacidad de coagulación- floculación, pueden llegar a ser

nocivos para la salud humana y el medio ambiente18.

Coagulantes floculantes orgánicos sintéticos

Los coagulantes orgánicos son polímeros solubles en agua que están basados en

unidades repetidas de varios monómeros tales como acrilamida y ácido acrílico. En

la mayoría de los casos, se derivan de materias primas basadas de petróleo y no

15 Bravo Gallardo, 2017. Coagulantes y floculantes naturales usados en la reducción de turbidez,

solidos suspendidos, colorantes y metales pesados en aguas residuales

16 SHAK, K.P.Y., WU, T.Y., (2014). Coagulation-flocculation treatment of high-strengthagroindustrial wastewater using natural Cassia obtusifolia seed gum: treatmentefficiencies and flocs characterization.

17 ROMERO, J. 2000. Calidad del Agua. Escuela Colombiana de Ingeniería. p.452

18 FLATEN, T.P. 2001. Aluminium as a risk factor in Al zheimer's disease, with emphasis on drinking water. Brain Res. Bull. 55:187-196

28

renovables19. Generalmente, los polímeros sintéticos se clasifican en catiónicos,

aniónicos, anfótero y no iónicos. La capacidad coagulante es principalmente

influenciada por parámetros como la naturaleza de las cargas, seguida por el peso

molecular y la densidad de carga20.

Los tipos de floculantes más efectivos son las poliacrilamidas ligeramente

aniónicas con masas moleculares muy elevadas que se aplican en muy bajas

concentraciones, lo que compensa su alto precio21. Actualmente se emplea

una gran variedad de polímeros orgánicos sintéticos, sin embargo, la

toxicidad de estos productos es un factor de importancia en tanto que en

ocasiones los monómeros que los componen pueden ser tóxicos, como lo

son los monómeros acrílicos.

7.2.4 Coagulantes floculantes naturales

Se consideran una fuente alternativa con un gran potencial, debido a que son

biodegradables y no generan daños al medio ambiente en comparación con

coagulantes inorgánicos y polímeros sintéticos22. En su mayoría son de

origen vegetal, con presencia de agentes coagulantes activos como

19 SHARMA, DHULDHOYA, MERCHANT, (2006). Flocculants—an ecofriendly approach. J. Polym. Environ

20 BOLTO, B.; GREGORY, J. 2007. Organic polyelectrolytes in water treatment. Water Res. 41:2301- 2324

21 ARBOLEDA, J. (2000). Teoría y práctica de la purificación del agua Bogotá: Mc GRAW HILL

22 YIN, C.Y. 2010. Emering usage of plant-based coagulants for water and wastewater treatment. Process Biochem. 45:1437-1444. Citado por GUZMAN, Luis, VILLABONA, Angel, TEJADA, Candelaria, GARCIA, Rafael. Reducción de la turbidez del agua usando coagulantes naturales. En revista: SciELO. 2013

29

carbohidratos, taninos y proteínas23, algunas especies vegetales que

presentan estudios realizados son las semillas de una enorme variedad

plantas como las semillas de maíz y Nirmali (Raghuwanshi et al., 2002),

Jatropha curcas24, el frijol común25, Cassia obtusifolia26, entre otros. El

material que ha recibido mayor grado de atención son las semillas de Moringa

oleífera27 gracias a sus componentes activos, los cuales son proteínas

catiónicas de diferentes pesos moleculares, además de poseer capacidad

antimicrobiana.

7.2.5 Mecanismos de coagulación

Para explicar la interacción de diferentes tipos de agentes coagulantes con

las partículas coloidales presentes en el agua, se han llevado a cabo

mediante los principales mecanismos de coagulación y floculación, entre

23 OKUDA, T.; BAES, A.U.; NISHIJIMA, W.; OKADA, M. 2001. Isolation and characterization of coagulant extracted from Moringa oleifera seed by salt solution. Wat. Res. 35:405-410

24 ABIDIN, Z.Z., N. ISMAIL, R. YUNUS, I.S. AHAMAD, A. IDRIS. (2011). A preliminary study on Jatropha curcas as coagulant in wastewater treatment

25 ANTOV, M.G.; SIBAN, M.B.; PETROVIS N.J. 2010. Protein from common bean (Phaseolus vulgaris) seed as a natural coagulant for potential application in water turbidity removal. Biores. Techn. 101:2167-2172. Citado por GUZMAN, Luis, VILLABONA, Angel, TEJADA, Candelaria, GARCIA, Rafael. Reducción de la turbidez del agua usando coagulantes naturales. En revista: SciELO. 2013

26 SANGHI, R.; BHATTACHARYA, B.; SINGH, V. 2002. Cassia angustifolia seed gum as an effective natural coagulant for decolourisation of dye solutions. Green Chem.

27 NDABIGENGESERE, A.; NARASIAH, K.S.; TALBOT, B.G. 1995. Active agent and mechanism of coagulation of turbid waters using Moringa oleifera

30

estos, la neutralización de carga, la formación de puentes, parche

electrostático y de barrido28.

A partir de dosis óptimas de coagulante en muestras de aguas superficiales,

el agente coagulante hace contacto con los coloides suspendidos por

adsorción a través de interacciones electrostáticas, enlaces de hidrógeno,

fuerzas de van der Waals29, etc, esto conduce a la desestabilización de

coloides y suspensiones y posteriormente a un reordenamiento de la

conformación del polímero adsorbido de tal manera que las partículas en

suspensión adsorbidas se agregan para formar grandes flóculos que a

continuación se establecen de manera efectiva.

7.2.6 Neutralización de la carga

Generalmente el mecanismo adsorción y neutralización de carga se lleva a

cabo cuando el coagulante y las partículas contaminantes son de carga

opuesta, para que las partículas coloidales puedan ser desestabilizadas

como se observa en la figura 1. Por ejemplo, en diferentes estudios

revisados, las partículas coloidales en las aguas residuales están cargadas

28 BOHUSLAV DOBIAS, H.S., (2005). Coagulation and Floculation, 2nd ed. CRC Press, Taylor & Francis Group, United States of America

29 BOLTO, B.; GREGORY, J. 2007. Organic polyelectrolytes in water treatment. Water Res. 41:2301- 2324

31

negativamente, por lo tanto, son preferibles los floculantes inorgánicos y los

polielectrolitos naturales catiónicos30.

Figura 1. Neutralización de la carga Iónica.

Fuente: Esquema del mecanismo de coagulación, neutralización de carga (Bohuslav Dobias, 2005).

7.2.7 Puente de polímero

Bolto9, este mecanismo se produce generalmente con agentes coagulantes

de cadena larga con alto peso molecular y baja densidad de carga. Los

grupos químicos de los polímeros naturales pueden interaccionar con los

sitios de la superficie de las partículas coloidales. Los polímeros se adsorben

sobre las partículas de los contaminantes, creando así un puente entre

30 BOHUSLAV DOBIAS, H.S., (2005). Coagulation and Floculation, 2nd ed. CRC Press, Taylor &

Francis Group, United States of America.

32

partículas como se muestra en la Figura 231. Para un eficaz mecanismo de

puente es necesario tener en cuenta la cantidad de coagulante, la cual debe

ser una cantidad limitada, ya que los altos valores de coagulante producen

coloides reestabilizados, como también no debe ser demasiado baja debido

a que no se podrían formar los suficientes contactos de puente. Por otro lado,

la actividad de coagulación y floculación mediante el mecanismo de puente

polimérico puede producir flóculos mucho más grandes y fuertes que,

formados mediante otros mecanismos.

Figura 2. Formación de flóculos en cadena

Fuente: Adsorción de polímero y formación de flóculos disponibles para la unión (Sharma et al,

2006).


33

Figura 3. Formación de flóculos en cadena

Fuente: Puente polimérico entre partículas (agregación) (Sharma et al, 2006).

7.2.8 Parche electroestático

En este mecanismo hay formación de parches catiónicos entre regiones de

superficies cargadas negativamente. Los coagulantes catiónicos con carga

positiva elevada Figura 4a se adsorben sobre partículas coloidales cargados

negativamente Figura 4b, para la formación de parches catiónicos entre las

regiones de superficies cargadas negativamente32. Para este mecanismo de

parche electrostático la adsorción es a la inversa y a medida que las

partículas se aproximan, hay una atracción electrostática entre los parches

positivos y las áreas negativas Figura 4c, lo que puede dar la fijación de las

partículas y, por lo tanto, la floculación33. Los flóculos producidos de este

modo no son tan fuertes como los formados por puente, pero más fuertes

que los floculados formados en presencia de sales metálicas o por


33 BOLTO, B.; GREGORY, J. 2007. Organic polyelectrolytes in water treatment. Water Res. 41:2301-

2324.

34

neutralización de carga. La densidad de carga de los agentes floculantes

necesita ser bastante alta para una floculación de parche electrostática

eficiente. A medida que se reduce la densidad de carga, la floculación por

puente entre partículas se hace más probable.

Figura 4. Neutralización de carga por mecanismo de parche

Fuente: (4a) Partículas con carga negativa (4b) Coagulantes catiónicos (4c) Coagulación por neutralización de carga mediante mecanismo de parche (Sharma et al., 2006).

7.2.9 Mecanismo de coagulación por barrido

El mecanismo de coagulación por barrido se establece con la adición de

agentes coagulantes a muestras de agua con baja turbidez; en este caso las

partículas coloidales pueden ser atrapadas por el agente coagulante y

posteriormente forman flóculos grandes con una estructura en forma de red

tridimensional, debido a su gran área superficial y una fuerte capacidad de

adsorción, los contaminantes residuales en agua son capaces de ser

capturados y arrastrados hacia fuera34.

34 YANG, Y.C.; ABDUL-TALIB, S.; PEI, L.Y.; NIZAN ISMAIL, M.S.; AISAH ABD-RAZAK, SN.;

MAHYUDDIN MOHD-MOHTAR, A. 2008. A study on cactus Opuntia as natural coagulant in turbid

35

7.2.10 Factores influyentes en la coagulación

Existe mucha especulación respecto a la influencia de la concentración de

solución de coagulante en la eficiencia del proceso de tratamiento; incluso se

ha sugerido limitar la concentración mínima a valores del orden de 0,5% en

las plantas de tratamiento. Pero tal sugerencia contradice el procedimiento

usual en la realización de ensayos de laboratorio que generalmente usan una

solución de coagulante con una concentración de 0,1 y 0,2%, dependiendo

del volumen de las jarras de los equipos de floculación (1 o 2 litros) y de las

dosis previstas para los ensayos35.

7.3 Características del agua para consumo humano

Las características del agua para consumo humano que más influyen en la

eficiencia del proceso son la concentración de coloides que se mide normalmente

mediante la cantidad de turbiedad o color presente, el pH y la temperatura36.

A continuación, se relacionan las características físicas admisibles para la

destinación del recurso para consumo humano e indican que para su potabilización

water treatment. Citado por GUZMAN, Luis, VILLABONA, Angel, TEJADA, Candelaria, GARCIA,

Rafael. Reducción de la turbidez del agua usando coagulantes naturales. En revista: SciELO. 2013

35 TRATAMIENTO DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO Plantas de Filtración Rápida, Manual 1, Tomo 1 Cap.4 - Coagulación

36 ALDANA, 2012. Uso del extracto de la semilla de moringa oleífera como coagulante natural y

ayudante de coagulación en el tratamiento de agua para consumo humano

36

se requiere únicamente tratamiento convencional y no podrá sobrepasar los valores

máximos aceptables para cada característica física.

Tabla 1. Características físicas y microbiológicas permisibles para tratamiento

convencional

Características físicas Rango

pH 5,0 - 9,0

Color <75 UPC

Coliformes totales (NMP) 20.000m/100ml

Coliformes fecales (NMP) 2.000m/100ml

Fuente: Decreto1594/84 Art.38

Los criterios de calidad admisibles para la destinación del recurso para consumo

humano después de aplicar tratamiento convencional son los que se relacionan en

la tabla 2.

Tabla 2. Características físicas permisibles para consumo humano

Características físicas Expresadas como Valor máximo aceptable

Color aparente Unidades de Platico

Cobalto (UPC) 15

Olor y Sabor Aceptable o no

aceptable Aceptable

Turbiedad

Unidades nefelometrícas de turbiedad (UNT)

2

Fuente: Resolución No. 2115/2007 Art.2 Características Físicas del agua para consumo

humano.

Para las entidades prestadoras que utilizan otro coagulante diferente a sales

metálicas de hierro y aluminio, las frecuencias mínimas para la medición del

coagulante según la cantidad de habitantes en este caso del municipio de Quibdó

con un estimado de 140.000 habitantes serán:

37

Tabla 3. Frecuencias mínimas de medición de coagulante natural

Población atendida por persona prestadora por municipio (habitantes)

Frecuencia mínima

Número mínimo de muestras a analizar por cada frecuencia

Menores o igual a 2.500 Trimestral

1

2.500 - 10.000 2

10.001 - 20.000 3

20.001 - 100.000 Bimestral

1

100.001 - 500.000 2

500.001 - 800.000

Mensual

3

800.001 - 1.000.000 4

1.000.001 - 1.250.000 5

1.250.001 - 2.000.000 6

Mayor a 4.000.000

7 muestras de acuerdo a la

frecuencia más 5 muestras por cada millón o fracción adicional.

Fuente: Decreto 1575/2007 Resolución 2115/2007 Características Físicas del agua para

consumo humano.

7.4 Coagulantes en Colombia

Han sugerido el uso de agentes coagulantes naturales extraídos del mucilago y el

polvo de los cladodios de Opuntia Ficus Indica (cactus) pertenece a la familia

Cactaceae en el tratamiento de aguas superficiales. Esta especie es una de las más

investigadas porque presenta óptimo rendimiento en el proceso de la coagulación.

Para evaluar la eficacia del extracto de Opuntia ficus indica, se han trabajado con

dosis de 40 mg/L del coagulante y se trataron muestras de agua provenientes de

ríos con una turbidez inicial de 276 UNT. De acuerdo a los reportes, los

componentes coagulantes presentan actividad de coagulación con porcentajes de

remoción de turbidez hasta 93,25%. La efectividad de este coagulante da lugar a

diversos beneficios. Desde el punto de vista medioambiental, la producción de lodos

38

residuales con Aluminio y sales de hierro se eliminarían, mayor biodegradabilidad,

por lo tanto, genera menor riesgo de toxicidad37.

7.5 Floculación

La floculación es un proceso químico por medio del cual, con la adición de

sustancias denominadas floculantes, se aglutinan las sustancias coloidales

presentes en el agua, facilitando de esta forma la formación de flóculos más

grandes, su decantación y posterior filtrado38.

7.5.1 Mecánica de floculación

Se analiza la floculación como un proceso causado por la colisión entre partículas

que se encuentran disueltas en el agua. En el mecanismo de floculación intervienen

de forma secuencial, tres mecanismos de transporte39:

• La floculación pericinética o browniana, que se debe a la energía térmica del

fluido.

• La floculación ortocinética o gradiente de velocidad, que se produce en la masa

del fluido en movimiento.

37 RAMIREZ H, JARAMILLO J, 2015 Agentes naturales como alternativa para el tratamiento del agua

38 Hernández, et al 2017. Diseño y construcción de una planta modelo de tratamiento para la

potabilización de agua, se dispondrá en el laboratorio de aguas de la universidad católica de

Colombia



39

• La sedimentación diferencial, que se debe a las partículas grandes, que al

precipitarse colisionan con las más pequeñas que van descendiendo lentamente

y finalmente ambas se aglomeran.

En la floculación se realizan mecanismos secuenciales de transporte de tal manera

que al agregarse el aditivo coagulante en el cuerpo de agua y desestabilizar a las

partículas, se precisa de la floculación pericinética para que las partículas coloidales

de tamaño menor de un micrómetro empiecen a aglutinarse. El movimiento

browniano actúa dentro de este rango de tamaño de partículas y forma el micro

fóculo inicial. Recién cuando este alcanza el tamaño de un micrómetro empieza a

actuar la floculación ortocinética, promoviendo un desarrollo mayor del microfóculo.

Este mecanismo ha sido estudiado en lugares donde la temperatura baja alrededor

de cero grados, rango dentro del cual el movimiento browniano se anula y, por

consiguiente, también lo hace la floculación pericinética. En este caso, se comprobó

que la floculación ortocinética es totalmente ineficiente y no tiene importancia alguna

sobre partículas tan pequeñas. Por lo tanto, la aglomeración de las partículas es el

resultado de la actuación de los tres mecanismos de transporte antes

mencionados40.



40

7.5.2 Factores influyentes en la floculación

7.5.2.1 Calidad del agua cruda

La coagulación y, por consiguiente, las floculaciones son extremadamente sensibles

a las características fisicoquímicas del agua cruda tales como la alcalinidad, el pH

y la turbiedad. Algunos iones presentes en el agua pueden influir en el equilibrio

fisicoquímico del sistema, en la generación de cadenas poliméricas de los

hidróxidos que se forman o en la interacción de estos polímeros con las partículas

coloidales, lo que afectara el tiempo de floculación.

7.5.2.2 Tiempo de floculación

En todos los modelos propuestos para la floculación, la velocidad de aglomeración

de las partículas es proporcional al tiempo. Bajo determinadas condiciones existe

un tiempo óptimo para la floculación normalmente entre 20 y 40 minutos.

La permanencia del agua en el floculador durante un tiempo inferior o superior al

optimo produce resultados inferiores, tanto más acentuados cuando más se aleje

este del tiempo óptimo de floculación.

7.5.2.3 Gradiente de velocidad

El parámetro del gradiente de velocidad es un factor de proporcionalidad que

caracteriza a la velocidad de aglomeración de las partículas en la floculación

ortocinética. Cuanto mayor es el gradiente de velocidad, más rápida es la velocidad

de aglomeración de las partículas. Mientras tanto, a medida que los flóculos

aumentan de tamaño, crecen también las fuerzas de cizallamiento hidrodinámico,

inducidas por el gradiente de velocidad. Los flóculos crecerán hasta un tamaño

41

máximo, por encima del cual las fuerzas de cizallamiento alcanzan una intensidad

que los rompe en partículas menores41.

7.5.2.4 Sedimentación

“Se entiende por sedimentación la remoción por efecto gravitacional de las

partículas en suspensión presentes en el agua. Estas partículas deberán tener un

peso específico mayor que el fluido. La remoción de partículas en suspensión en el

agua puede conseguirse por sedimentación o filtración. De allí que ambos procesos

se consideren como complementarios.

La sedimentación es, en esencia, un fenómeno netamente físico y constituye uno

de los procesos utilizados en el tratamiento del agua para conseguir su clarificación.

Está relacionada exclusivamente con las propiedades de caída de las partículas en

el agua. Cuando se produce sedimentación de una suspensión de partículas el

resultado final será siempre un fluido clarificado y una suspensión más concentrada.

Es importante resaltar que las partículas en suspensión sedimentan en diferente

forma, dependiendo de las características de las partículas, así como de su

concentración; es así que se puede referir a la sedimentación de partículas

discretas, sedimentación de partículas floculentas y sedimentación de partículas por

caída libre.



42

7.5.2.5 Sedimentación de partículas discretas

Se llama partículas discretas a aquellas partículas que no cambian de

características (forma, tamaño, densidad) durante la caída. Se denomina

sedimentación o sedimentación simple al proceso de depósito de partículas

discretas.

7.5.2.6 Sedimentación de partículas floculentas

Partículas floculentas son aquellas producidas por la aglomeración de partículas

coloides desestabilizadas a consecuencia de la aplicación de agentes químicos. A

diferencia de las partículas discretas, las características de este tipo de partículas

(forma, tamaño, densidad) si cambian durante la caída. Se denomina sedimentación

floculenta o decantación al proceso de depósito de partículas floculentas. Este tipo

de sedimentación se presenta en la clarificación de aguas como proceso intermedio

entre la coagulación-floculación y la filtración42.

7.5.2.7 Sedimentación de partículas por caída libre o interferida

Cuando existe una baja concentración de partículas en el agua, estas se depositan

sin interferir y a este fenómeno se le denomina caída libre. En cambio, cuando hay

altas concentraciones de partículas, se producen colisiones que las mantienen en

una posición fija y ocurre un depósito masivo en lugar de individual; a este proceso

de sedimentación se le denomina caída interferida.



43

7.5.2.8 Factores influyentes en la sedimentación

7.5.2.8.1 Calidad del agua cruda

Las variaciones de concentración de materiales en suspensión modifican en primer

lugar, la forma de sedimentación de las partículas (con caída libre o interferida), así

como las propiedades de las partículas modifican la forma del depósito

(sedimentación para partículas discretas y decantación para partículas floculentas).

Adicionalmente, variaciones de concentración de partículas o de temperatura

producen variaciones de densidad del agua y originan corrientes cinéticas o

térmicas que, a su vez, generan cortocircuitos hidráulicos en las unidades43.

7.5.2.8.2 Factores externos

• Los factores externos al proceso de sedimentación, acondicionamiento

previo (procesos previos a la sedimentación), practicas operacionales y

factores ambientales son los que tienen más influencia en la eficiencia de la

sedimentación.

• Buena o inadecuada coagulación y floculación ocasionan respectivamente,

bajas eficiencias en los decantadores, idéntico comentario cabe realizar

acerca de la operación y el estado de la unidad, así como sobre los

programas de mantenimiento.

7.6 ALMIDÓN

El término almidón alude a un carbohidrato que funciona como reserva

de energía en la mayoría de los vegetales. Se trata de un polisacárido, un hidrato

de carbono que se compone de una cadena extensa de monosacáridos. Los


44

monosacáridos, por su parte, son polialcoholes que tiene un grupo extracetónico o

aldehídico44.

Los almidones pueden obtenerse de una gran variedad de productos vegetales

como la papa, el maíz, la yuca, el achín, el trigo, etc.; y es considerado como

una macromolécula ordenada en capas y lo conforman principalmente dos tipos de

homopolísacáridos de diferente estructura, la amilosa de estructura lineal y soluble

en agua, y la amilopectina, de estructura ramificada e insoluble en agua; las cuales

representan cerca del 98-99% del peso en seco, su proporción en la gran mayoría

de variedades son mezclas compuestas por un 25% de amilosa y un 75% de

amilopectina la cual varía según la fuente45.

7.6.1 Composición de los almidones

El almidón (CsH1o0s)x se forma en los cloroplastos de las plantas verdes por

influencia de la luz solar a expensas de CO2 y H2O, y está formado por una variedad

molecular de polímeros de glucosa anhídrida unidos al anillo en 1,4 y 1,6. Este

consta básicamente de dos fracciones, la Amilopectina, que es menos soluble en

agua y contiene ésteres de ácido fosforito y la Amilasa que es más soluble, no

contiene fósforo y no produce engrudo. En la tabla 4, se presenta la composición

fisicoquímica de las propiedades de los almidones:


45 MAYA, 2017 Estudio y aplicación del almidón de maíz

45

Tabla 4. Composición fisicoquímica de las propiedades de los almidones46.

PROPIEDAD Amilosa Amilopectina

Estructura molecular Lineal Ramificada

Longitud promedio de cadena 103 𝐷𝑎 20 - 25 Da

Grado de polimerización 103 𝐷𝑎 104 − 105 𝐷𝑎

Complejo de yodo Azul (650 nm) Púrpura (550 nm)

Afinidad de yodo 19 - 20% 1%

Valor azul 1.4 0.05

Estabilidad en solución acuosa

Retrograda fácilmente Estable

Hidrolisis con β-amilasa 70% 55 - 60%

Hidrolisis con β-amilasa y dextrinaza

100% 100%

Propiedades de película Fuerte Quebradiza

Fuente: (Biliaderis 1991)

7.6.2 Diferencia estructural entre la Amilosa y la Amilopectina

La diferencia estructural entre amilosa y amilopectina se muestra esquemáticamente en la figura 5.

Figura 5. Diferencia estructural entre Amilosa y Amilopectina

.

Fuente: (Aldana, 2012)

46 BILIADERIS 1991 The structure and interactions of starch with of food constituents

46

8. ESTADO DEL ARTE

A principio de los años setenta, en Latinoamérica se empezó a investigar los

coagulantes extraídos de especies vegetales, con propiedades coagulantes; en

vista de que este tema está tan poco explorado se pretende buscar fuentes

vegetales propias de la región con propiedades coagulantes, que puedan ser

eficientes en el tratamiento de aguas. La mayoría de los extractos naturales se

derivan de semillas, hojas, cortezas, raíces y frutas, los cuales han sido usados

desde hace años en continentes como Europa, África, América y Asia como

coagulantes eficientes, en aguas con alto contenido de turbidez.

Estudiaron las propiedades coagulantes de Opuntia spp., que se evalúa por primera

vez, en la eliminación de la turbidez de muestras de agua sintéticas y dieron los

pasos necesarios para aclarar el mecanismo de la coagulación subyacente47.

Las Opuntia spp. redujeron la turbidez en un 98%, con respecto a un rango de

turbidez inicial. Se sugiere que opera predominantemente, a través de un

mecanismo de coagulación de puente48. trabajaron con Opuntia, evaluando la

eficacia de dicho coagulante para la eliminación de turbidez en aguas superficiales

(estuarios y ríos), los valores de la turbidez inicial fueron de 499 NTU y 547 NTU y

47 MILLER, S.M.; FUGATE, E.J.; CRAVER, V.O.; SMITH, J.A.; ZIMMERMAN, J.B. 2008. Toward understanding the efficacy and mechanism of Opuntia spp. as a natural coagulant for potential application in water treatment. Environ. Sci. Technol. Citado por GUZMAN, Luis, VILLABONA, Angel, TEJADA, Candelaria, GARCIA, Rafael. Reducción de la turbidez del agua usando coagulantes naturales. En revista: SciELO. 2013

48 YANG, Y.C.; ABDUL-TALIB, S.; PEI, L.Y.; NIZAN ISMAIL, M.S.; AISAH ABD-RAZAK, SN.;

MAHYUDDIN MOHD-MOHTAR, A. 2008. A study on cactus Opuntia as natural coagulant in turbid

water treatment. Citado por GUZMAN, Luis, VILLABONA, Angel, TEJADA, Candelaria, GARCIA,

Rafael. Reducción de la turbidez del agua usando coagulantes naturales. En revista: SciELO. 2013

47

luego del tratamiento obtuvieron remociones del 98% (estuario) y 70% (río),

posteriormente se compararon los resultados con aquellos obtenidos por Zhang et

al. (2006), quienes obtuvieron 99% como la más alta eficiencia de remoción,

comparativamente similar a la obtenida, para aguas de estuario49.

Investigaron la actividad aglutinante de la lectina extraída de diferentes tejidos de la

M. oleífera, las preparaciones de lectina (cMoL) mostraron actividad coagulante,

similar al sulfato de aluminio50. El ensayo de la actividad coagulante se basó en el

método descrito por Ghebremichael et al. (2005). Para ello, prepararon soluciones

con alta (250-300 NTU) y media (125-150 NTU) turbidez. Afirmando, que las

preparaciones de lectina tienen actividad coagulante en aguas con alta y con media

turbidez.

Evaluaron el extracto etanólico de semilla de uvas (GSE) y polifenoles derivados de

las semillas, como ácido tánico y la catequina, en un esfuerzo por encontrar nuevos

coagulantes orgánicos naturales (NOCs)51.

Utilizaron extractos del frijol común (Ph. vulgaris) y reportan que las semillas son

una fuente potencial de coagulante. El objetivo del estudio fue la purificación parcial

49 ZHANG, J.; ZHANG, F.; LUO. Y.; YANG. H. 2006. A preliminary study on cactus as coagulant in

water treatment. Process Biochem. 41:730-733.

50 SANTOS, A.F.S.; LUZ, L.A.; ARGOLO, A.C.C.; TEIXRIRA, J.A.; PAIVA, P.M.G.; COELHO,

L.C.B.B. 2009. Isolation of a seed coagulant Moringa oleifera lectin. Process Biochem. 44:504-508.

Citado por GUZMAN, Luis, VILLABONA, Angel, TEJADA, Candelaria, GARCIA, Rafael. Reducción

de la turbidez del agua usando coagulantes naturales. En revista: SciELO. 2013

51 JEON, J.R.; KIM, E.J.; KIM, Y.M.; MURUJESAN, K.; KIM, J.H.; CHANG, Y.S. 2009. Use of grape seed and its natural polyphenol extracts as a natural organic coagulant for removal of cationic dyes. Chemosph. 77:1090-1098. Citado por GUZMAN, Luis, VILLABONA, Angel, TEJADA, Candelaria,

48

de los componentes activos de coagulación extraídos de la semilla del frijol común

(CBS) y concluyen que el extracto purificado del CBS tiene una capacidad

coagulante 22 veces mayor que la del extracto crudo52.

Adelantaron un proyecto de investigación, con el fin de observar la actuación de la

M. oleifera comparada con el sulfato de aluminio y el sulfato férrico. Para ello, usaron

un agua modelo sembrada con E. coli y una turbidez de 146 NTU, creada

artificialmente con caolín; aguas crudas de diferentes fuentes, agua de río, con una

turbidez <5 NTU; otra con turbidez de 45 NTU y agua híbrida, una mezcla de los

dos tipos de agua. Los resultados mostraron que la M. oleifera removió el 84% de

turbiedad y el 88% de E. coli, en el agua modelo; en el agua de río de baja turbidez

(<5 NTU), los resultados mostraron una reducción de E. coli, del 82%, para la M.

oleifera. En agua turbia de río de 45 NTU la remoción de turbidez fue de 76% y una

reducción de E. coli del 93%, con M. oleifera53.

Estudiaron la aplicación del tanino como coagulante autónomo o como ayuda de

coagulación, para el tratamiento de agua. El tanino usado en su estudio se extrajo

52 ANTOV, M.G.; SIBAN, M.B.; PETROVIS N.J. 2010. Protein from common bean (Phaseolus vulgaris) seed as a natural coagulant for potential application in water turbidity removal. Biores. Techn. 101:2167-2172. Citado por GUZMAN, Luis, VILLABONA, Angel, TEJADA, Candelaria, GARCIA, Rafael. Reducción de la turbidez del agua usando coagulantes naturales. En revista: SciELO. 2013

53 PRITCHARD, M.; CRAVEN, T.; MKANDAWIRE, T.; EDMONDSON, A.S.; O'NEILL, J.G. 2010. A

comparison between Moringa oleifera and chemical coagulants in the purification of drinking water -

An alternative sustainable solution for developing countries. Phys. Chem. Earth. 35:798-805. Citado

por GUZMAN, Luis, VILLABONA, Angel, TEJADA, Candelaria, GARCIA, Rafael. Reducción de la

turbidez del agua usando coagulantes naturales. En revista: SciELO. 2013

49

de la Valonia. Ellos concluyen que ese tanino combinado con el sulfato de aluminio

es un excelente sustituto de los coagulantes químicos54.

Estudiaron el uso de la M. oleifera, Cicer arietinum (garbanzo o chícharo) y Dolichos

lablab (poroto o judía) como coagulantes naturales, para reducir la turbidez de agua

sintética. En el caso específico de la M. oleífera, las dosis usadas fueron 50, 60, 70,

80, 90 y 100mg/L; la turbidez del agua utilizada, se tomó como agua de alta turbidez

(100 NTU), media turbidez (48 NTU) y baja turbidez (25 NTU). La turbidez fue

medida antes y después del tratamiento. Ellos concluyeron que la M. oleifera tiene

un mejor desempeño en aguas de alta turbidez que en aguas con turbidez media o

baja55.

Reportaron un nuevo agente coagulante, a partir del extracto del tanino crudo de la

A. mearnsii, NH4Cl y formaldehido. Como resultados, apreciaron diferencias

evidentes en la eficiencia de la remoción. Respecto de la remoción de turbidez,

encontraron que a bajas dosis de coagulante (12,5-25mg/L) es posible remover la

casi totalidad de la turbidez inicial de las muestras56.

54 YIN, C.Y. 2010. Emering usage of plant-based coagulants for water and wastewater treatment. Process Biochem. 45:1437-1444. Citado por GUZMAN, Luis, VILLABONA, Angel, TEJADA, Candelaria, GARCIA, Rafael. Reducción de la turbidez del agua usando coagulantes naturales. En revista: SciELO. 2013

55 ASRAFUZZAMAN, M.D.; FAKHURUDDIN, A.N.M.; ALAMGIR HOSSAIN, M.D. 2011. Reduction of turbidity of water using locally available natural coagulants. Int. Scholarly Res. Network. ISRN Microbiology. Article ID 632189. 6p. Citado por GUZMAN, Luis, VILLABONA, Angel, TEJADA, Candelaria, GARCIA, Rafael. Reducción de la turbidez del agua usando coagulantes naturales. En revista: SciELO. 2013

56 BELTRÁN-HEREDIA, J.; SÁNCHEZ-MARTÍN, J.; DÁVILA-ACEDO, M.A. 2011. Optimization of the

synthesis of a new coagulant from a tannin extract. J. Haz. Mat. 186:1704-1712. Citado por GUZMAN,

Luis, VILLABONA, Angel, TEJADA, Candelaria, GARCIA, Rafael. Reducción de la turbidez del agua

usando coagulantes naturales. En revista: SciELO. 2013.

50

Estudio el uso de la M. oleífera como coagulante natural primario o ayudante de

coagulación en los procesos de tratamiento de agua cruda de ríos con turbiedad de

(30 NTU), (110 UNT) y (500 UNT). Los resultados obtenidos demuestran el alto

poder coagulante que posee el extracto de M. oleífera, tanto como coagulante

principal, como coadyuvante57.

Evaluaron diversos agentes naturales como una alternativa para el tratamiento de

agua cruda; entre los vegetales estudiados se encuentran semilla de bellota

europea, varias especies de roble, cactus, almidones, taninos, etc. Llegando a la

conclusión que todos los extractos de origen natural ensayados presentan eficiencia

en la remoción de turbidez58.



58 RAMIREZ H, JARAMILLO J, 2015 Agentes naturales como alternativa para el tratamiento del

agua.

51

9. METODOLOGÍA

Esta investigación es de carácter experimental, donde se tendrán variables como la

dosificación de almidón agregado, parámetros de caracterización de calidad del

agua (turbiedad, color, pH), estos para demostrar la capacidad efectiva del almidón

como coadyuvante del sulfato de aluminio en la remoción de turbidez en agua

superficial proveniente del río Magdalena.

La metodología a utilizar incluye: Revisión bibliográfica, la caracterización

fisicoquímica de las muestras de agua tomadas del rio Magdalena- Salamina, antes

y después del estudio de evaluación (turbidez, color, pH), la adquisición del Achín y

obtención del almidón (pelado, lavado, rayado, colado, secado, molienda y tamizado),

determinación de las variables de pH y dosificación de almidón, evaluación de los

porcentajes de remoción de turbidez después de aplicado el almidón de Achín y

determinar la eficiencia de remoción de turbidez del almidón de Achín como aditivo

coadyuvante en el proceso de tratamiento en aguas del Río Magdalena.

9.1 DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO Y MATERIALES

En el laboratorio uno de los equipos más usados para el tratamiento de las aguas

como elemento de control de la coagulación, es el equipo de PRUEBA DE JARRAS.

Estas pruebas en la mayoría de los casos son realizadas en equipos comerciales y

uno de los más conocidos es el equipo de velocidad variable fabricado por

WHETSTONE.

9.2 Descripción del equipo de prueba de jarras

En esta investigación se usó un agitador electromecánico digital programable,

provisto con cuatro paletas capaces de operar velocidades variables (O a 300 RPM).

El equipo es de la marca WHETSTONE que cuenta además con cronometro, un

52

iluminador de flóculos localizado en la base inferior de agitación del equipo, una

alarma, etc. (Figura 6).

Figura 6. Equipo de prueba de jarras

Fuente: Autor

9.3 Sistema de dosificación

En general, se recomienda aplicar la dosis de coagulante un instante antes de

comenzar la simulación en la prueba de jarras o en su efecto un instante después

del inicio y se recomienda aplicar muy cerca del agitador. Los equipos de prueba de

jarras automáticos, que permiten velocidades de hasta 300 RPM, son ideales para

efectuar simulación de procesos y en ellos la bondad de los resultados depende

mucho de la exactitud con la que se ejecuta la prueba; para este estudio la

dosificación de almidón se aplicó un instante antes de comenzar las simulaciones

en el test de jarras.

53

9.4 Sistema de agitación

9.4.1 Descripción del sistema

Una de las variables más importante en la prueba de jarras es la intensidad de

agitación; para este sistema se utilizaron paletas o rotores rectangulares,

accionados en forma mecánica, los cuales pueden utilizarse en conjunto o

independientes según como se necesite. A continuación, en la tabla 5 se presentan

las características de los agitadores utilizados:

Tabla 5. Características de los agitadores

CARACTERÍSTICAS DE LOS AGITADORES

TIPO DE PALETA No. DE PALETAS LONGITUD (Cm) ÁREA (Cm2)

PLANA – 1 1 7,5*2,5 18,75

PLANA – 2 1 7,5*2,5 18,75

PLANA – 3 1 7,5*2,5 18,75

PLANA – 4 1 7,5*2,5 18,75

PLANA – 5 1 7,5*2,5 18,75

PLANA – 6 1 7,5*2,5 18,75

Fuente: Autor

9.4.2 Descripción de las jarras

Se utilizaron jarras de vidrio con capacidad de 1000 ml. (ver Figura 8). En el lavado

de las jarras después de cada ensayo debe evitarse el uso de detergentes, ya que

muchos de estos contienen compuestos aniónicos que son fuertemente absorbidos

por las paredes de las jarras, los cuales si no son removidos en su totalidad pueden

afectar los resultados de los ensayos significativamente.

54

Figura 7. Jarras de precipitación de 1000 ml

Fuente: Autor

9.4.3 Sistema de toma de muestras

Después de ejecutar la mezcla rápida y la mezcla lenta, se dejan las seis jarras un

tiempo determinado de 10 minutos para la sedimentación en condiciones

adecuadas, por lo cual es importante evitar la manipulación innecesaria de las jarras

una vez terminada la simulación; esto para luego cuando se cumpla el tiempo de

sedimentado, tomar adecuadamente la muestra a caracterizar (ver Figura 8).

Figura 8. Muestreador de 100ml para caracterización de las muestras

Fuente: Autor

55

9.4.4 Equipos auxiliares en las pruebas de jarras

• Turbidímetro

En esta investigación la medición de la turbiedad del agua se hace con un

turbidímetro de la marca HACH, Modelo 2100 N. Figura 9.

Figura 9. Turbidímetro HACH-Modelo: 2100 N.

Fuente: Autor

• Medidor de pH

Se utilizó un multitest de marca Consort, Modelo: Ch2 con medidor de temperatura

y una precisión de 0,01 unidades (ver Figura 11). Como se conoce que la efectividad

de la coagulación depende directamente del pH, la medición de este parámetro se

realizó antes y después de la floculación, por lo cual debe disponerse de un medidor

de pH de preferencia potenciómetro para lo cual será calibrado con una solución

amortiguadora fresca cuyo pH se encuentre en el rango de operación deseado.

Figura 10. pHmetro Consort-Modelo: Ch2.

Fuente: Autor

• Colorímetro

En este estudio el color se determinó por espectrofotometría a través de un

colorímetro, marca HANNA Modelo: HI 96727 con un rango de lectura de (0 a

500UPC). El método estandarizado utiliza patrones de platino cobalto y la unidad

de color (UPC) la cual es la producida por 1 mg/L de platino en la forma de ion

cloroplatinato (ver Figura 11).

Figura 11. Colorímetro HANNA-Modelo: Hl96727

Fuente: Autor

56

57

9.5 Materiales utilizados

Agua cruda del río Magdalena

Se tomarán muestras de agua superficial del río Magdalena, específicamente en la

bocatoma de la planta de captación ubicada en las coordenadas geográficas N 10°

29´ 12,6” – O 74° 48´ 00,10”.

Colocasia esculenta Linn “ACHÍN”

La papa china de nombre científico Colocasia esculenta linn también es conocida

como Malanga, Taro, Ocumo chino, Achín, dependiendio del lugar donde se

encuentre. Pertenece a la familia Aráceae, sus tubérculos, hojas y peciolos son una

fuente alta de energía y se extrae una cantidad de almidón entre el 17 y 28% del

total del tubérculo (ver Figura 12).

Figura 12. Planta de Colocasia Esculenta Linn

Fuente: Autor

Obtención del almidón

La obtención del almidón se realizó de forma tradicional como lo hacían los

ancestros en la región y no se ejecuta en ningún momento procesos mecánicos.

58

Pelado

En este procedimiento se le retira al vegetal toda la capa exterior (cascara). Este se hace con un cuchillo de una sola línea de filo (ver Figura 13).

Figura 13. Colocasia Esculenta Linn con cascara // sin cascara

Fuente: Autor

Lavado

El lavado se hace después de que el vegetal se encuentra pelado y se le aplica agua potable para su lavado (ver Figura 14).

Figura 14. Colocasia Esculenta Linn después del lavado

Fuente: Autor

59

Rayado

Para el rayado se utiliza un rayador de tipo convencional, y se utilizó el lado por el

cual se obtienen partículas más finas como se puede observar en la Figura 15.

Figura 15. Colocasia Esculenta Linn después de rayado

Fuente: Autor

Colado

Para colar y obtener el grumo se utilizó una tela especial para colado convencional, este procedimiento se hace dentro de un recipiente para que cuando se centrifugue el afrecho queden depositadas las partículas de almidón en el recipiente. Este es dejado por 24 horas sedimentando para así permitir el asentamiento de todas las partículas sobrenadantes. Después de culminado las 24 horas de sedimentación se separa el agua de la capa asentada y se dispone el grumo para su secado (ver Figura 16).

Figura 16. Tela especial de colado

60

Fuente: Autor

Secado

El secado se hace en un horno, donde el grumo es expuesto a altas temperaturas producidas por las resistencias del horno entre (50°C – 60°C), por un tiempo de 24 horas. Este procedimiento se hace hasta que el porcentaje de humedad del grumo deje de variar (ver Figura 17).

Figura 17. Secado del Grumo

Fuente: Autor

Molida o triturado

Este se hace a través de un mortero de porcelana aplicándole fuerzas puntuales de impacto levemente hasta triturar la muestra sin contaminarla. (Figura 18).

Figura 18. Mortero de porcelana

Fuente: Autor

61

Tamizado

Este se hizo con el tamiz #200 el cual tiene una abertura de (0.074mm) dejando la

muestra lista para ser aplicada como aditivo coadyuvante. (Figura 19).

Figura 19. Tamizado

Fuente: Autor

Muestra lista para ser aplicada como aditivo coagulante

Despues de realizar todos los procedimiento antes mencionados se obtiene el

almidón de Colocasia esculenta linn, el cual es almacenado en bolsas resellables

en un lugar fresco y seco. Figura 20.

Figura 20. Almidón listo para ser utilizado como aditivo coagulante

Fuente: Autor

62

9.6 Preparación de la concentración de almidón de achín como coadyuvante

primario del sulfato de aluminio

La solución del coagulante primario se realiza teniendo en cuenta los siguientes

pasos:

✓ La solución para las distintas concentraciones se prepara agregando el almidón

de Achín a un volumen de agua y se agita hasta obtener una solución

homogénea.

La concentración se halló con la siguiente ecuación, la cual está en función de Wa:

%𝐶 = 𝑊𝑎 + 𝑉𝑠

𝑉

∗ 100%

Dónde:

C: concentración de la solución de coagulante natural (%)

Wa: peso del almidón de Achín (gr)

Vs: Volumen del sulfato de Aluminio (ml)

V: volumen de agua (ml)

9.7 Determinación de la dosis óptima de almidón

El objetivo de estos ensayos es determinar la dosificación de coagulante que

produce la desestabilización de las partículas coloidales y que permita la formación

de un floculo más grande, compactado y pesado. Es importante decir que el flóculo

que se busca es el que dé mayor rendimiento en todo el conjunto de procesos.

63

9.8 Procedimiento

✓ Inicialmente se hizo un banco de datos de todos los experimentos realizados

siguiendo algunas recomendaciones de la literatura consultada, en el cual

en cada experimento se determina la turbiedad, el pH y el color de las

muestras de agua tomadas del río Magdalena utilizando los equipos antes

mencionados para cada uno de los parámetros.

✓ Se prepara cada jarra con diferentes cantidades del almidón, agitando hasta

mezclar el aditivo coagulante con el agua.

✓ Se inicia el funcionamiento del equipo un instante después de hacer la

mezcla del adictivo en estudio.

✓ Una vez el equipo concluye con los tiempos de mezclado, este se detiene

simultáneamente y se procede a retirar las jarras. Estas se ubican en un sitio

donde no tengan ninguna interferencia o movimiento y se deja sedimentar

por el tiempo determinado.

✓ Cumplido el tiempo de sedimentación seleccionado en cada experimento, se

toman todas las muestras y se miden nuevamente los parámetros de

turbiedad, pH y color.

✓ Los resultados obtenidos, son analizados y graficados para así poder

determinar la dosis optima, la cual será aquella que produzca la mayor

remoción de turbiedad.

9.9 Diagrama de flujo de procedimientos

En la figura 23 se muestra el diagrama de flujo de procedimientos a seguir.

64

Caracterización

físico química de

muestras de agua

Toma de

muestras de agua

rio Magdalena

1

Pelado- lavado

2

Rayado-Colado

3

Secado Molienda

Tamizado

Adquisición de

Achín

Sustentación

Figura 21. Diagrama de flujo para la obtención del almidón

EVALUACIÓN DE ALMIDÓN DE ACHÍN COMO COADYUVANTE DEL SULFATO DE ALUMINIO PARA LA REMOCIÓN

DE TURBIDEZ EN AGUAS DEL RÍO MAGDALENA.

Fuente: Autor

Informe Final

Porcentaje de

remoción de

turbiedad y color

Análisis de

resultados

Determinación

dosis óptima de

coagulante

Fase

Experimental

Muestra lista para

ser utilizada como

coadyuvante

65

9.10 Parámetros para estudiar en los ensayos

✓ Dosis óptima

✓ Tiempo óptimo de mezclado (MRapida-MLenta)

✓ Comportamiento del color

✓ Tiempos óptimos de sedimentación

✓ Remoción de turbiedad (%)

✓ Concentraciones de almidón de achín

✓ Concentraciones de sulfato de aluminio

66

10. CÁLCULOS Y RESULTADOS

• Generalidades

Los resultados que se presentan a continuación son los correspondientes a las

pruebas de dosificación, coagulación-floculación y sedimentación con cada una de

las muestras provenientes del Río Magdalena a la altura del municipio de Salamina,

en donde se empleó una dosificación de almidón de Achín como coadyuvante

natural del sulfato de aluminio; es importante recalcar que todos los resultados

presentados son procesados por sus autores.

CARACTERÍSTICAS DEL AGUA CRUDA DE RÍO MAGDALENA Y

COMPROBACIÓN DE CUMPLIMIENTO QUE EXIGE DECRETO 1594-84

En la tabla 6 y en el anexo 1, se presentan los resultados de la caracterización

fisicoquímica realizada a las muestras de agua tomadas del río Magdalena.

Tabla 6. Características de agua cruda río Magdalena

PARÁMETRO

PUNTO DE MUESTREO VALORES MÍNIMOS EXIGIDOS POR

DECRETO 1594 - 84 PARA TTO.

CONVENCIONAL

CHEQUEO SALAMINA

Color (UPC) 833 <75 No Cumple

pH (unidades de pH) 5.92 5.0 - 9.0 Cumple

Turbidez (UNT) 155 - -

Alcalinidad total (mg/l CaCO3)

65 - -

Conductividad (µs/cm) 159.8 - -

Dureza total (mg/l CaCO3) 58 - -

Solidos suspendidos (mg/l) 84.8 - -

Fuente: Autor – Decreto 1594, 1984

67

10.1 EXPERIMENTO Ꞙ (Concentración de Sulfato de Aluminio,

Concentración de almidón de achín y Dosificación de Sulfato de Aluminio)

Se realizó un conjunto de experimentos con iguales condiciones de agitación,

tiempo de mezclado y tiempos de sedimentación, con concentraciones estables de

almidón y sulfato, una dosificación estándar de almidón en un rango que varía de

(15ml a 70ml) y una dosificación de sulfato de aluminio que varía en un rango entre

(50ml a 100ml); esto conforme a literatura consultada59 60.

Características del agua cruda

Tabla 7. Características del agua cruda

Procedencia Fecha de toma

de muestra pH inicial

Turbiedad inicial (UNT)

Color inicial (UPC)

Río Magdalena Salamina

27-09-2021 5,92 155 833

Fuente: Autor

Resultado del experimento

En la tabla 8 se presentan los resultados del porcentaje de remoción en cada uno

de los experimentos realizados después de agregarle almidón de Achín.

El porcentaje de remoción de halló con la ecuación 2

%𝑹𝒆𝒎𝒐𝒄𝒊ó𝒏 = (𝑻𝒖𝒓𝒃. 𝑰𝒏𝒊𝒄𝒊𝒂𝒍 − 𝑻𝒖𝒓𝒃. 𝑭𝒊𝒏𝒂𝒍)

(𝑻𝒖𝒓𝒃. 𝑰𝒏𝒊𝒄𝒊𝒂𝒍)

∗ 𝟏𝟎𝟎

59 VELANDIA J, 2021 Evaluación del almidón de Maíz y trigo como coagulante – floculante para la remoción de turbiedad y color aparente en acueductos rurales

60 LOPEZ-VIDAL Y COL 2014 Evaluación de almidones de Malanga (Colocasia esculenta) como agentes coadyuvantes en la remoción de turbiedad en procesos de potabilización de agua

Tabla 8. Resultados Experimento 1, 2, 3.

Un

idad

exp

erim

enta

l

1

Concentración de aluminio: 0,1g/L Concentración almidón:0,5g/L

Dosificación Almidón (ml)

Dosificación sulfato alum

(ml)

Cant. Solución

(ml)

Coagulación MR (rpm)

Floculación ML (rpm)

Tiempo MR (min)

Tiempo ML (min)

Tiempo de sedimentación

(min)

Turbiedad final (unt)

Remoción turb. (%)

Color final (upc)

Remoción color (%)

15

50

800

200

30

2

20

10

70,1 54,77 479 42,50

25 67,6 56,39 501 39,86

35 58,3 62,39 420 49,58

45 50,6 67,35 420 49,58

52 51,3 66,90 377 54,74

60 54,4 64,90 389 53,30

65 45,9 70,39 340 59,18

70 50,6 67,35 366 56,06

2



(ml)

Cant. Solución

(ml)



Tiempo MR (min)

Tiempo ML (min)


(min)


Remoción turb. (%)

Color final (upc)

Remoción color (%)

15

70

800

200

30

2

20

10

66,2 57,29 467 43,94

25 62,4 59,74 492 40,94

35 54,1 65,10 414 50,30

45 47,6 69,29 410 50,78

52 45,5 70,65 360 56,78

60 46,3 70,13 362 56,54

65 43,5 71,94 321 61,46

70 47,2 69,55 333 60,02

3



(ml)

Cant. Solución

(ml)



Tiempo MR (min)

Tiempo ML (min)


(min)


Remoción turb. (%)

Color final (upc)

Remoción color (%)

15

100

800

200

30

2

20

10

59,1 61,87 459 44,90

25 57,6 62,84 461 44,66

35 54,2 65,03 392 52,94

45 46,3 70,13 381 54,26

52 48,1 68,97 360 56,78

60 48,9 68,45 366 56,06

65 42,8 72,39 323 61,22

70 45,6 70,58 328 60,62

68

69

Análisis de resultados

Turbiedad

Después de agregar las dosificaciones de almidón a este conjunto de experimentos

se puede evidenciar en los resultados y gráficamente en la figura 22, que a medida

que se aumenta la dosificación de almidón y la de sulfato de aluminio aumenta

proporcionalmente la remoción de turbidez siendo la dosificación 65 ml de almidón

y 100ml de sulfato de aluminio la que mejor comportamiento presenta, con una

remoción de 72,39%.

Se empezarán a hacer experimentos con dosificaciones de sulfato de aluminio más

concentrado en búsqueda de encontrar mayores remociones.

Color

El color presento una remoción de más del 60% como puede observarse en la figura

23, siendo la dosificación de 65ml de almidón y 70ml de sulfato de aluminio la que

alcanzo una mayor remoción, con un 61,46% seguido por la dosificación que mejor

comportamiento presento en la remoción de turbidez con una remoción de 61,22%.

Variabilidad en remoción de turbidez según dosificación de aluminio VS dosificación de almidón

75,00

70,00

65,00

60,00

55,00

50,00

10 20 30 40 50 60 70

Dosificación de almidón (ml)

Remoción turbidez Conc. 0.1gr/L - Dosis 50 ml



Figura 22. Análisis gráfico de remoción de turbidez

72,39

71,94

70,13

70,65 70,1

3 70,39 70,5 8

69,29 69,5 5

68,97

5 68,4

67,35 66,90

67,3 5

65,003

64,9

0

61,87

62,84

59,74

62,39

57,29

54,77

56,39

Fuente: Autor

70

Re

mo

ció

n d

e t

urb

ide

z (%

)

71

Variabilidad en remoción de color segun dosificación de aluminio VS dosificación de almidón

65,00

60,00

55,00

50,00

45,00 43,94

40,00

35,00

30,00

10 20 30 40 50 60 70 80


Remoción color Conc. 0,1gr/L - Dosis 50ml

Remoción color Conc. 0,1gr/L - Dosis 70ml

Remoción color Conc. 0.1gr/L - Dosis 100ml

Figura 23. Análisis gráfico de remoción de Color

61,262 60

,62

60,0 2 59,18

56,78 56,5

56,0

4 6 56,0

6

54,26 54,74

52,94 53,3 0

50,30 50,78

49,58 49,58

44,90

44,66

42,50

40,94

39,86

Fuente: Autor

Re

mo

ció

n d

e c

olo

r (%

)

72


Un

idad

exp

erim

enta

l

4

Concentración aluminio: 0,5gr/L Concentración almidón: 0,5gr/L


Dosificación Sulfato alum

(ml)

Cant. Solución

(ml)



Tiempo MR (min)

Tiempo ML (min)


(min)


Remoción turb. (%)

Color final (upc)

Remoción color (%)

15

50

800

200

30

2

20

10

52,3 66,26 433 48,02

25 17,5 88,71 164 80,31

35 3,24 97,91 11 98,68

45 1,01 99,35 9 98,92

52 1,68 98,92 4 99,52

60 1,75 98,87 8 99,04

65 2,75 98,23 8 99,04

70 3,02 98,05 8 99,04

5



(ml)

Cant. Solución

(ml)



Tiempo MR (min)

Tiempo ML (min)


(min)


Remoción turb. (%)

Color final (upc)

Remoción color (%)

15

70

800

200

30

2

20

10

66,2 57,29 476 42,86

25 43,5 71,94 399 52,10

35 39,8 74,32 404 51,50

45 38,1 75,42 401 51,86

52 76,3 50,77 498 40,22

60 78,5 49,35 529 36,49

65 80,1 48,32 587 29,53

70 94 39,35 607 27,13

6



(ml)

Cant. Solución

(ml)



Tiempo MR (min)

Tiempo ML (min)


(min)


Remoción turb. (%)

Color final (upc)

Remoción color (%)

15

100

800

200

30

2

20

10

75,0 51,61 433 48,02

25 64,3 58,52 164 80,31

35 55,9 63,94 11 98,68

45 56,6 63,48 9 98,92

52 68,8 55,61 4 99,52

60 70,1 54,77 8 99,04

65 77,3 50,13 8 99,04

70 86,5 44,19 8 99,04

73


Turbiedad


se puede evidenciar en los resultados y gráficamente en la figura 24, que en el

cuarto experimento se encuentra la mayor eficiencia en remoción de turbidez siendo

la dosificación de almidón 45 ml y la de sulfato de aluminio 50 ml presentando una

remoción de 99.35% y se establece como dosis parcial optima, mientras que en los

experimentos cinco y seis se puede evidenciar que aunque se presentan

remociones hay una limitante que impide al almidón y el sulfato hacer una reacción

que permita remover los coloides disueltos en las aguas.

Se empezarán a hacer experimentos con dosificaciones de sulfato de aluminio y

almidón de achín muy cercanos a la dosificación que presento mayor eficiencia en

el anterior experimento. Además, evaluaremos aumentando la concentración de

sulfato de aluminio para observar su comportamiento.

Color

El color presento una remoción de 99.52% como puede observarse en la figura 23,

siendo la dosificación de 52ml de almidón y 50ml de sulfato de aluminio la que

alcanzo una mayor remoción.


120,00

100,00

80,00

60,00 56,6

40,00

20,00

0,00

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Dosificación almidón (ml)





97,91

99,35

98,92 98,8

7 98,23 98

,05

88,71

86,

77,3

5

75,0

66,26

71,94

64,3

74,32 75,42

68,8 70,

1

57,29

55,9 50,77 49,3

5 48,32

39,3

5

Fuente: Autor

74

Re

mo

ció

n t

urb

ide

z (%

)

75

Variabilidad en remoción de Color según dosificación de aluminio VS dosificación de

almidón

120,00

100,00

80,00

60,00

40,00

20,00

0,00

0 10 20 30 40 50 60 70 80


Remoción color Conc. 0.5gr/L - Dosis 50 ml



Figura 25. Análisis gráfico de remoción de color

98,68

98,92 99

,52 99,0

499,0499,0

4

80,31

63,21

69,19

75,01

52,10 51,50 51,86 53

,43

48,02

46,04

42,86 40 ,22 41,5 9 36,4 937,28

29,53

30,9

27,1

8

3

Fuente: Autor

Rem

oci

ón

de

colo

r (%

)

76


Un

idad

exp

erim

enta

l

7

Concentración aluminio: 1gr/L Concentración almidón 0,5gr/L



(ml)

Cant. Solución

(ml)



Tiempo MR (min)

Tiempo ML (min)


(min)


Remoción turb. (%)

Color final (upc)

Remoción color (%)

15

50

800

200

30

2

20

10

11,4 92,65 108 87,03

25 1,42 99,08 23 97,24

35 1,14 99,26 32 96,16

45 4,67 96,99 8 99,04

52 3,51 97,74 10 98,80

60 3,71 97,61 30 96,40

65 9,95 93,58 17 97,96

70 4,16 97,32 16 98,08

8



(ml)

Cant. Solución

(ml)



Tiempo MR (min)

Tiempo ML (min)


(min)


Remoción turb. (%)

Color final (upc)

Remoción color (%)

15

70

800

200

30

2

20

10

9,81 93,67 64 92,32

25 1,93 98,75 33 96,04

35 1,62 98,95 29 96,52

45 3,79 97,55 12 98,56

52 3,11 97,99 15 98,20

60 3,33 97,85 22 97,36

65 6,12 96,05 22 97,36

70 2,65 98,29 18 97,84

9



(ml)

Cant. Solución

(ml)



Tiempo MR (min)

Tiempo ML (min)


(min)


Remoción turb. (%)

Color final (upc)

Remoción color (%)

15

100

800

200

30

2

20

10

7,12 95,41 55 93,40

25 1,91 98,77 28 96,64

35 1,52 99,02 19 97,72

45 2,66 98,28 9 98,92

52 2,17 98,60 7 99,16

60 2,99 98,07 5 99,40

65 3,85 97,52 13 98,44

70 3,73 97,59 17 97,96

77


Turbiedad


se puede evidenciar en los resultados y gráficamente en la figura 26, que en todas

las unidades experimentales se evidencia una buena remoción de turbiedad en

todas las jarras sin embargo ninguno presenta mayor remoción que la dosis parcial

optima, a pesar de que tienen mayores concentraciones de coagulante, por lo tanto,

se sigue manteniendo como dosis parcial optima la establecida anteriormente.

Se empezarán a hacer experimentos con dosificaciones de sulfato de aluminio y

almidón de achín muy cercanos a la dosificación que presento mayor eficiencia y se

iniciara a realiza variación en la concentración de almidón de achín y la relación de

dosificación sulfato de aluminio vs almidón de achín.

Color


siendo la dosificación de 60ml de almidón y 100ml de sulfato de aluminio la que

alcanzo una mayor remoción.

78


100,00

99,00

98,00

97,00

96,00

95,00

94,00

93,00

92,00

91,00

90,00

10 20 30 40 50 60 70

Remoción turbidez Conc. 1gr/L - Dosis - 50 ml

Remoción turbidez Conc. 1gr/L - Dosis 70 ml

Remoción turbidez Conc. 1gr/L - Dosis 100 ml


99,08 98,775

99,26 998,0925

98,60

98,28 97,99 98,0 97,74

97,8

98,2 7 5

9

97,55 97 ,61 97,52 97,5 9 97,3 2

96,99

96,05

95,41

93,67 93,58

92,65

Dosificación

almidón (ml

)

Fuente: Autor

Re

mo

ció

n T

urb

ide

z (%

)

79


102,00

100,00

, 98,00

96,00

94,00

92,00

90,00

88,00

86,00

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Remoción color Conc. 1gr/L - Dosis 50 ml Remoción color Conc. 1gr/L - Dosis 70 ml

Remoción color Conc. 1gr/L - Dosis 100 ml

Figura 27. Análisis gráfico de remoción de color

97,72

98,942 99

98,56 98

98

,16 99,4

,80

,20

0

98,44

97,9697

9864

97,24 97,3 697,36

96,64

96,04

96,52 96,16

96,4 0

93,40

92,32

Dosific

ación almi

dón (ml)

87,03

Fuente: Autor

Re

mo

ció

n C

olo

r (%

)

80

Tabla 10. Resultados Experimento Variación concentración almidón de achín y

relación sulfato de aluminio y almidón de achín.

Concentración sulfato de aluminio:0,5gr/L

Relación: Sulfato Alum/Alm. Achin

Concentración almidón de achín 0,5g/L



(ml)


Remoción turb. (%)

Color final (upc)

Remoción color (%)

50-50 25,00 22,50 35,4 77,1612903 306 63,2653061

70-30 35,00 13,50 1,63 98,9483871 27 96,7587035

80-20 40,00 9,00 1,48 99,0451613 24 97,1188475

Control aluminio 100% 1,91 98,7677419 17 97,9591837


Control almidón 100% 74,6 51,8709677 563 32,4129652





(ml)


Remoción turb. (%)

Color final (upc)

Remoción color (%)

50-50 25,00 22,50 14,3 90,7741935 137 83,5534214

70-30 35,00 13,50 3,23 97,916129 37 95,5582233

80-20 40,00 9,00 1,78 98,8516129 30 96,3985594



Control almidón 100% 72,3 53,3548387 492 40,9363745





(ml)


Remoción turb. (%)

Color final (upc)

Remoción color (%)

50-50 25,00 22,50 23,5 84,8387097 225 72,9891957

70-30 35,00 13,50 5,24 96,6193548 57 93,1572629

80-20 40,00 9,00 2,12 98,6322581 55 93,3973589


Control aluminio 50% 3,1 98 89 89,3157263

Control almidón 100% 69,3 55,2903226 481 42,2569028


Concentración almidón de achín 5g/L



(ml)


Remoción turb. (%)

Color final (upc)

Remoción color (%)

50-50 25,00 22,50 26,6 82,8387097 267 67,9471789

70-30 35,00 13,50 2,58 98,3354839 48 94,2376951

80-20 40,00 9,00 1,06 99,316129 36 95,6782713



Control almidón 100% 74,6 51,8709677 474 43,0972389

81


Turbiedad


se puede evidenciar en los resultados y gráficamente en la figura 28, que en todas

las unidades experimentales se evidencia una buena remoción de turbiedad sin

embargo la relación 80/20 con una concentración de 0,5gr/L de almidón y 0,5gr/L

de sulfato es la que mejor eficiencia presenta teniendo e cuenta la relación

cantidad/concentración/eficiencia. Ya que la antes mencionada presenta

remociones de 99.04% en turbidez.

Color


según las mismas condiciones presentadas en remoción de turbidez para dosis

optima.

Figura 28. Análisis gráfico de remoción de turbiedad

Fuente: Autor

82

Remoción de turbidez Ꞙ (Concentración de almidón de achín)

105,00

100,00 98,95 99,30 98,34 98,63 97,92

96,62

95,00

90,77

90,00

84,84 85,00

82,84

80,00

77,16

75,00

70,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 45,00


Remoción turbidez Conc. Aluminio 0.5gr/L VS Conc. Almidón 0,5gr/L

Remoción turbidez Conc. Aluminio 0,5gr/L VS Conc. almidón 1,5gr/L

Remoción turbidez Conc. Aluminio 0,5gr/L VS Conc. almidón 2.5gr/L"

Remoción turbidez Conc. Aluminio 0,5gr/L VS Conc. almidón 5gr/L

Re

mo

ció

n d

e T

urb

ide

z (%

)

83

11. DISEÑO ESTADISTICO

La ejecución y análisis estadístico se hizo a través del software estadístico llamado

“The R Project for Statistical Computing”; donde se usó un modelo de covarianza

(Ancova) dado que tenemos tres variables independientes, una continua (Dosis de

almidón) y dos variables categóricas (Concentración de aluminio y Dosis de

aluminio), obteniendo los resultados plasmados en las figuras 29 – 30.

Tabla 11. Organización de datos para ejecución de modelo estadístico.

Dosis Almidon

Concentración Aluminio

Dosis Aluminio

R. Turbidez

R. Color

15 ALU0.1 SU50 54,77 42,50

25 ALU0.1 SU50 56,39 39,86

35 ALU0.1 SU50 62,39 49,58

45 ALU0.1 SU50 67,35 49,58

52 ALU0.1 SU50 66,90 54,74

60 ALU0.1 SU50 64,90 53,30

65 ALU0.1 SU50 70,39 59,18

70 ALU0.1 SU50 67,35 56,06

15 ALU0.1 SU70 57,29 43,94

25 ALU0.1 SU70 59,74 40,94

35 ALU0.1 SU70 65,10 50,30

45 ALU0.1 SU70 69,29 50,78

52 ALU0.1 SU70 70,65 56,78

60 ALU0.1 SU70 70,13 56,54

65 ALU0.1 SU70 71,94 61,46

70 ALU0.1 SU70 69,55 60,02

15 ALU0.1 SU100 61,87 44,90

25 ALU0.1 SU100 62,84 44,66

35 ALU0.1 SU100 65,03 52,94

45 ALU0.1 SU100 70,13 54,26

52 ALU0.1 SU100 68,97 56,78

60 ALU0.1 SU100 68,45 56,06

65 ALU0.1 SU100 72,39 61,22

70 ALU0.1 SU100 70,58 60,62

15 ALU0.5 SU50 66,26 48,02

25 ALU0.5 SU50 88,71 80,31

35 ALU0.5 SU50 97,91 98,68

45 ALU0.5 SU50 99,35 98,92

52 ALU0.5 SU50 98,92 99,52

Fuente: Autor

84

60 ALU0.5 SU50 98,87 99,04

65 ALU0.5 SU50 98,23 99,04

70 ALU0.5 SU50 98,05 99,04

15 ALU0.5 SU70 57,29 42,86

25 ALU0.5 SU70 71,94 52,10

35 ALU0.5 SU70 74,32 51,50

45 ALU0.5 SU70 75,42 51,86

52 ALU0.5 SU70 50,77 40,22

60 ALU0.5 SU70 49,35 36,49

65 ALU0.5 SU70 48,32 29,53

70 ALU0.5 SU70 39,35 27,13

15 ALU0.5 SU100 51,61 46,04

25 ALU0.5 SU100 58,52 63,21

35 ALU0.5 SU100 63,94 69,19

45 ALU0.5 SU100 63,48 75,01

52 ALU0.5 SU100 55,61 53,43

60 ALU0.5 SU100 54,77 41,59

65 ALU0.5 SU100 50,13 37,28

70 ALU0.5 SU100 44,19 30,98

15 ALU1 SU50 92,65 87,03

25 ALU1 SU50 99,08 97,24

35 ALU1 SU50 99,26 96,16

45 ALU1 SU50 96,99 99,04

52 ALU1 SU50 97,74 98,80

60 ALU1 SU50 97,61 96,40

65 ALU1 SU50 93,58 97,96

70 ALU1 SU50 97,32 98,08

15 ALU1 SU70 93,67 92,32

25 ALU1 SU70 98,75 96,04

35 ALU1 SU70 98,95 96,52

45 ALU1 SU70 97,55 98,56

52 ALU1 SU70 97,99 98,20

60 ALU1 SU70 97,85 97,36

65 ALU1 SU70 96,05 97,36

70 ALU1 SU70 98,29 97,84

15 ALU1 SU100 95,41 93,40

25 ALU1 SU100 98,77 96,64

35 ALU1 SU100 99,02 97,72

45 ALU1 SU100 98,28 98,92

52 ALU1 SU100 98,60 99,16

60 ALU1 SU100 98,07 99,40

65 ALU1 SU100 97,52 98,44

70 ALU1 SU100 97,59 97,96

85

Figura 29. Análisis de resultados para turbidez en modelo estadístico

Fuente: Autor

Fuente: Autor

86

Figura 30. Análisis de resultados para color en modelo estadístico

87

11.1 ANALISIS DE RESULTADOS DISEÑO ESTADISTICOS

En cuanto a la turbidez se encontró que hay un efecto estadísticamente significativo

del aluminio y marginalmente significativo del almidón. Sin embargo, la interacción

entre los niveles de los factores dosis almidón, c. aluminio y dosis aluminio

mostraron un efecto significativo; es decir, el comportamiento de la turbidez vario

significativamente dependiendo de la dosis de almidón, concentración de aluminio

y dosis de aluminio que se asignó a las unidades experimentales como se puede

apreciar en la figura 29. Los valores con asteriscos indican un efecto

estadísticamente significativo de la variable factor.

En cuanto al color se observó que hay un efecto estadísticamente significativo de

todos los factores estudiados (dosis almidón, concentración aluminio y dosis de

aluminio de manera independiente). También se pudo apreciar un efecto

significativo de la interacción entre los niveles de estos factores; es decir, el

comportamiento del color dependió significativamente del nivel de almidón,

concentración de sulfato y dosis aluminio que se asignó a las unidades

experimentales como se puede apreciar en la figura 30. Los valores con asteriscos

indican un efecto estadísticamente significativo de la variable factor.

88

12. DISCUSIÓN

Los resultados obtenidos en este estudio son comparables con el estudio realizado

por López-Vidal y Col61 aunque estos trabajaron con almidones modificados

obtuvieron remociones de turbiedad del 95% utilizando una dosificación de 50mg/L,

el cual para su elaboración utilizaron una mezcla de trimetafosfato de sodio que

para su preparación necesitaron 300g de almidón nativo (base seca), ácido

clorhídrico y agua destilada hasta ajustar pH de 6, cabe resaltar que para la

obtención del almidón utilizaron la técnica industrial de Lim y Seib62; lo que lleva a

decir que aunque en esta investigación se utilizó el almidón natural y su obtención

se realizó en forma tradicional este si puede ser utilizado como un coadyuvante del

sulfato de aluminio permitiendo reducir en gran medida la utilización de este

reemplazado en un 20% por un coagulante de origen vegetal más amigable con la

salud humana.

61 LOPEZ-VIDAL Y COL 2014 Evaluacion de almidones de Malanga (Colocasia esculenta) como agente coadyuvantes en la remocion de turbiedad en procesos de potabilizacion de agua

62 LIM Y SEIB Preparation and Pasting Properties of Wheat and Corn Starch Phosphates 2013. Citado por Lopez-Vidal y col 2014

89

13. CONCLUSIONES

Los resultados de esta investigación muestran que el almidón de Achín como

coadyuvante del sulfato de aluminio, tiene la capacidad de actuar en conjunto y

disminuir casi en un 20% la dosificación del sulfato utilizada en el tratamiento

convencional de agua para consumo humano. Siendo su dosis optima la relación

80/20 en una concentración de almidón y sulfato de aluminio de 0,5gr/L con una

dosificación de 40 ml de almidón de achín y 9 ml de sulfato de aluminio con una

eficiencia en remoción de turbidez de 99,04% y una remoción en color 97,11%, si

bien en algunos experimentos se presentan ensayos con mejores eficiencias para

color estos representan mayores concentraciones y dosificaciones de los

coagulantes principalmente de sulfato de aluminio. Es importante decir que aunque

en los ensayos experimentales realizados existen remociones de turbiedad muy

cercanas a la determinada como dosis optima, en ninguno de los casos la relación

de proporcionalidad dosis de almidón/dosis de sulfato de aluminio, intentaba reducir

la utilización de sulfato de aluminio.

Según el modelo estadístico aplicado podemos concluir y corroborar la hipótesis

planteada evidenciando que si existen correlaciones estadísticamente significativas

entre las variables evaluadas, demostrando así que si es posible que el almidón de

achín puede actuar como un coadyuvante del sulfato de aluminio para la remoción

de turbidez.

90

14. RECOMENDACIONES

Se recomienda lo siguiente:

- Para futuras investigaciones estudiar el efecto de la alcalinidad en el proceso

de coagulación-floculación.

-

- Analizar este almidón como coadyuvante en aguas artificiales con

turbiedades superior a 500UNT y así evaluar su comportamiento y eficiencia

de remoción.

- Realizar estudios con residuos de vegetales como la concha del achín,

plátano, maíz, etc.; con el objetivo de no comprometer los recursos y se

ponga en riesgo la seguridad alimentaria y a su vez se contribuye a la

solución de problemas ambientales sobre el manejo de residuos

biodegradables.

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