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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 1 APLICACIÓN DE MEDIOS FILTRANTES PARA REDUCCION DE FLUORUROS EN AGUA PARA CONSUMO Ing. Juan Carlos Godoy Ayestas 1.- FLUORUROS 1.1.- GENERALIDADES. 1 El flúor es un gas halógeno cuyo número atómico es 9 y de peso atómico 19. Es el más electronegativo de todos los elementos conocidos, a lo cual se debe su gran reactividad. Es un elemento muy común, el decimotercero más frecuente en la naturaleza y, por la gran atracción del núcleo (positivo) sobre un posible electrón a adicionar, lo que le confiere su gran reactividad, se encuentra siempre combinado. En el reino mineral se presenta en forma de fluorapatita o espato flúor (CaF 2 ), fluorapatita [Ca 10 (PO 4 ) 6 F 2 ] y criolita (Na 3 AlF 6 ). En los seres vivos puede considerarse omnipresente en proporción variable. Su descubrimiento se debe a Marggraf (1786) y al sueco farmacéutico Scheele (1771), pero fue Moissan quien logró liberar el flúor gaseoso. 1 www.Miexamen_com/Fluoruros.htm

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Page 1: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 1

APLICACIÓN DE MEDIOS FILTRANTES PARA REDUCCION

DE FLUORUROS EN AGUA PARA CONSUMO

Ing. Juan Carlos Godoy Ayestas

1.- FLUORUROS

1.1.- GENERALIDADES. 1

El flúor es un gas halógeno cuyo número atómico es 9 y de peso atómico 19.

Es el más electronegativo de todos los elementos conocidos, a lo cual se debe su gran

reactividad.

Es un elemento muy común, el decimotercero más frecuente en la naturaleza

y, por la gran atracción del núcleo (positivo) sobre un posible electrón a adicionar, lo

que le confiere su gran reactividad, se encuentra siempre combinado. En el reino

mineral se presenta en forma de fluorapatita o espato flúor (CaF2), fluorapatita

[Ca10(PO4)6F2] y criolita (Na3AlF6).

En los seres vivos puede considerarse omnipresente en proporción variable.

Su descubrimiento se debe a Marggraf (1786) y al sueco farmacéutico Scheele

(1771), pero fue Moissan quien logró liberar el flúor gaseoso.

1 www.Miexamen_com/Fluoruros.htm

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 2

El flúor es usualmente considerado como un elemento que se encuentra en el

agua a concentración menos de 1 mg/l y menos de 0.01% en la masa del organismo.

Tiene un amplio ciclo vital que incluye su dispersión en la biosfera, y se

encuentra en la litosfera formando parte de gran número de minerales, de los que más

de 50 han sido identificados, la mayoría de los cuales son silicatos.

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 3

1.2.- USOS2

El calcio y el aluminio desempeñan un papel importante en la fijación del

flúor y su limitada solubilidad, lo contrario que ocurre con los suelos salinos ricos en

sodio.

Aportación humana como resultado de las actividades industriales, agrícolas y

de cualquier otro tipo han dado lugar a la modificación de la presencia del flúor tanto

en la biosfera, la hidrosfera y la atmósfera.

Las concentraciones de flúor en el agua están en relación con la actividad y

solubilidad de los propios minerales, la porosidad de las rocas y suelos que atraviesa

el agua, tiempo de paso, pH, temperatura y la presencia de elementos que puedan

complejar el flúor.

La fuente de mayor entidad de consumo de flúor en la especie humana es el

agua fluorada. Las aguas marinas contienen entre 1.2 y 1.4 ppm. Los productos

dentífricos para adultos presentes en el mercado de muchos países suelen contener

fluoruros en concentraciones de 1000 a 1500 µg/g; algunos productos infantiles

contienen niveles más bajos, de 250 a 500 µg/g. Se han identificado productos

dentales, por ejemplo pasta de dientes, colutorios y suplementos de fluoruros, como

fuentes importantes de éstos. Los enjuagues bucales comercializados para uso

doméstico cotidiano suelen contener entre 230 y 500 mg de fluoruros/l mientras que

los lavatorios destinados a un uso semanal o quincenal suelen contener 900-1000 mg

de fluoruros/l.3

2 Fuente :www.who.int/pcs/ehc/summaries/ehc_227.htm·Emglish 3 EFECTOS DELETEREOS DE LA ADMINISTRACIONORAL DE FLUOR Dr. Patricio Ortiz Ruiz Departamento de Medicina Interna,Facultad de Medicina, Universidad de Concepción, Chile

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 4

1.3.- FUENTES DE EXPOSICIÓN HUMANA Y AMBIENTAL4

Los fluoruros se liberan en el medio ambiente de manera natural a través de la

meteorización y disolución de minerales, las emisiones de volcanes y los aerosoles

marinos. También se liberan a través de la combustión del carbón y las aguas

industriales y los desechos de diversos procesos industriales, en particular la

fabricación de acero, la producción primaria de aluminio, de cobre y de níquel, la

elaboración de minerales de fosfato, la producción y uso de fertilizantes fosfatados, la

fabricación de vidrio, ladrillos y cerámica y la producción de cola y adhesivos. La

utilización de plaguicidas que contienen fluoruros, así como la fluoración del

abastecimiento de agua potable contribuyen a la emisión de fluoruros a partir de

actividades humanas. Según los datos disponibles, la obtención y uso de minerales de

fluoruro, así como la fabricación de aluminio, son las principales fuentes industriales

de emisiones de fluoruros en el medio ambiente.

1.4.- TRANSPORTE, DISTRIBUCIÓN Y TRANSFORMACIÓN EN EL MEDIO AMBIENTE

Los fluoruros se pueden encontrar en la atmósfera en forma gaseosa o

particulada. Los fluoruros atmosféricos pueden recorrer largas distancias

transportados por el viento o por turbulencias atmosféricas, o eliminarse mediante

deposición húmeda y seca o hidrólisis. No cabe esperar de los compuestos de

fluoruro, con la excepción del hexafluoruro de azufre, una permanencia prolongada

en la troposfera o su desplazamiento hacia la estratosfera. El hexafluoruro de azufre

tiene un tiempo de permanencia en la atmósfera que oscila entre 500 y varios miles

años.

El transporte y la transformación de los fluoruros en el agua dependen del pH, la

dureza del agua y la presencia de materiales intercambiadores de iones, como la

4 Fuente :www.who.int/pcs/ehc/summaries/ehc_227.htm·spanish

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 5

arcilla. Los fluoruros se suelen transportar a través del ciclo hidrológico formando

complejos con el aluminio.

El transporte y la transformación de los fluoruros en el suelo dependen del pH y

de la formación de complejos, sobre todo con el aluminio y el calcio. La adsorción a

la fase sólida del suelo es más fuerte con un pH ligeramente ácido (5,5-6,5). No es

fácil su lixiviación del suelo.

La absorción de los fluoruros por la biota depende de la vía de exposición, de su

biodisponibilidad y de la cinética de absorción / excreción del organismo. Cierta biota

acuática y terrestre bioacumula fluoruros solubles. Sin embargo, en la literatura

revisada no se pudo encontrar información relativa a la bioamplificación de los

fluoruros en las cadenas alimentarías acuática o terrestre.

Las plantas terrestres pueden acumular fluoruros a través de la deposición de

partículas suspendidas en el aire y la absorción del suelo.

1.5.- NIVELES AMBIENTALES Y EXPOSICIÓN HUMANA5

Los niveles de fluoruros en las aguas superficiales varían en función del lugar y

de la proximidad a fuentes de emisión. Las concentraciones en aguas superficiales

generalmente oscilan entre 0,01 y 0,3 mg/l. El agua marina contiene más fluoruros

que el agua dulce, con concentraciones que van de 1,2 a 1,5 mg/l.

Se han registrado niveles más altos de fluoruros en zonas cuyas rocas naturales

los contienen en una elevada proporció n, y se observan con frecuencia niveles altos

de fluoruros inorgánicos en regiones con actividad geotérmica o volcánica (p. ej., 25-

50 mg/l en fuentes termales y géiseres y hasta 2800 mg/l en ciertos lagos del valle del

Rift, en la región oriental de África). Las descargas de origen humano pueden

provocar también un aumento de su concentración en el medio ambiente.

5 Fuente :www.who.int/pcs/ehc/summaries/ehc_227.htm·spanish

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 6

Los fluoruros son ubicuos en el medio ambiente; por ello, es frecuente que las

fuentes de agua de bebida los contengan por lo menos en pequeñas cantidades. La

cantidad de fluoruros presentes de manera natural en el agua potable no fluorada (es

decir, agua de bebida a la cual no se han añadido deliberadamente fluoruros para

prevenir la caries dental) es muy variable, dependiendo del entorno geológico

concreto de procedencia del agua. Los niveles pueden alcanzar hasta unos 2,0 mg/l;

sin embargo, en las zonas del mundo con fluorosis endémica del esqueleto y/o los

dientes bien documentada (ver mapa 1), las concentraciones de fluoruros en la red de

abastecimiento de agua potable van de 3 a más de 20 mg/l. En zonas con agua potable

fluorada (es decir, con adición deliberada de fluoruros para la prevención de la caries

dental), la concentración de fluoruros en ella generalmente oscila entre 0,7 y 1,2 mg/l.

Los fluoruros tienen efectos tanto positivos como negativos para la salud

humana, pero el margen entre las ingestas asociadas con estos efectos es reducido. Es

importante la exposición a todas las fuentes de fluoruros, en particular el agua de

bebida y los productos alimenticios.6

El efecto más grave es la acumulación esquelética de fluoruros debida a una

exposición excesiva prolongada y sus efectos en las enfermedades óseas no

neoplásicas, en particular la fluorosis esquelética y las fracturas óseas. Hay pruebas

claras obtenidas en la India y en China de que una ingesta total de 14 mg de

fluoruros/día provoca fluorosis esquelética y un aumento del riesgo de fracturas óseas

y otras pruebas hacen pensar en un mayor riesgo de efectos óseos con una ingesta

total superior a unos 6 mg de fluoruros/día.

6 \http://www.ciese/du.htm

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 7

Imagen 1.1 : Niño con fluorosis Esquelética en India

Fuente : http://www.fluoridealert.org/iFluorosis -India.htm

1.6.- ASPECTOS FISIOLOGICOS 7

De una ingesta dada de flúor, el 80% aproximadamente es absorbido en el estómago e

intestino delgado principalmente y el resto eliminado a través de las deposiciones.

El flúor absorbido pasa al plasma sanguíneo y luego es distribuido a los diferentes

tejidos, donde se mantiene en proporciones establecidas respecto a la concentración

plasmática. Este equilibrio dinámico es posible ya que el flúor no se encuentra unido

a proteínas en el plasma y su difusión a través de las diferentes membranas es

dependiente de gradientes de pH.

7 WHITFORD GM. The physiological and toxicological characteristics of fluoride J Dent Res 1990;69(Spec Iss):539 -549.

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 8

Lo anterior no determina concentraciones de saturación en los diferentes

compartimentos orgánicos, como se consideró inicialmente, puesto que el organismo

humano no cuenta con mecanismos de regulación homeostática de flúor.

La concentración de flúor en la leche materna es constante (0.008 ppm) e

independiente de la concentración plasmática de flúor de la madre, lo que puede

considerarse como el único mecanismo de regulación homeostática presente en el ser

humano.

La concentración de flúor en los diferentes tejidos luego de su absorción, depende de

la ingesta y depuración plasmática. Esta última se efectúa en proporciones iguales a

través de la captación por tejidos calcificados y la excreción renal.

La afinidad de los tejidos calcificados por el flúor es importante, determinando su

retención persistente y acumulativa en el hueso, siendo mayor en los organismos en

crecimiento. En el recién nacido, cerca del 90% del flúor absorbido es retenido en el

hueso. Esta afinidad decrece con la edad y se estabiliza en alrededor de un 50% del

flúor absorbido al completarse el desarrollo del esqueleto, siendo el 50% restante,

excretado a través del riñón.

La excreción renal depende de la funcionalidad del riñón y pH urinario. A mayor

acidez, la reabsorción tubular de flúor es mayor, pasando al intersticio y luego a los

capilares, incrementando el pool plasmático.

1.7.- TOXICIDAD AGUDA DEL FLUOR8.

A la concentración de 1 ppm, la ingesta de flúor está desprovista de efectos deletéreos

importantes, a excepción de los pacientes sometidos a diálisis renal crónica, en

quienes se han reportado muertes en paro cardíaco por fibrilación verticular,

8 EFECTOS DELETEREOS DE LA ADMINISTRACIONORAL DE FLUOR Dr. Patricio Ortiz Ruiz Departamento de Medicina Interna,Facultad de Medicina, Universidad de Concepción, Chile

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 9

secundaria a concentraciones excesivas de flúor en la solución de diálisis e

hiperpotasemia importante. Esta situación resulta de la incapacidad de los equipos de

deionización utilizados habitualmente de asegurar una adecuada depuración de flúor

en la solución dialítica y se corrige de forma importante con el uso procedimientos de

osmosis reversa en la deionización .9

Otra situación de toxicidad aguda que también puede llevar a la muerte, está dada por

la ingesta voluntaria o involuntaria de preparados con alta concentración de flúor.

En el lumen gástrico, el flúor está presente como ácido fluorhídrico (HF). Esta

molécula no ionizada atraviesa fácilmente la membrana de las células epiteliales,

penetrando al interior de las células donde se disocia en iones fluoruro e

hidrogeniones, los cuales lesionan estructuras y alteran funciones celulares por

ruptura de la barrera mucosa gástrica .

La dosis única y de alta concentración del flúor de aplicación tópica a nivel de la

cavidad bucal con deglución del flúor, daña la mucosa gástrica, generando

alteraciones de esta estructura. La lesión se intensifica al utilizar un gel fluorado a

concentraciones de flúor en un rango de 5.000 - 12.300 ppm y a ma yor viscosidad del

producto. La ingesta involuntaria de estos productos genera irritación gástrica

manifestada en dolor epigástrico, náuseas, vómitos. La ingesta accidental o deliberada

de productos de alta concentración puede ocasionar estado comatoso, acidosis,

convulsiones, parálisis respiratoria o arritmia seguida de muerte por falla cardíaca.

Estudios experimentales y en humanos con aplicación de gel fluorado a

concentraciones de 1,23% (12.300 ppm), han mostrado en algunos casos, aparición de

síntomas epigástricos, cambios en los niveles de CAMP en plasma y tejidos, en el

metabolismo de la gIucosa y de la secreción de amilasa salivar. La estandarización de

los métodos de aplicación del gel disminuye la cantidad de flúor ingerido.

9 www.Miexamen_com/Fluoruros.htm

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 10

En 1989, Spak y Col(1 6), en una muestra de doce voluntarios adultos con mucosa

gástrica endoscópicamente normal, encuentran daño de la mucosa gástrica después de

ingesta de dosis única de veinte mg. de fluoruro de sodio (NAF). Al cabo de dos

horas, los doce sujetos presentaban petequias y erosiones en el cuerpo gástrico al

estudio endoscópico y de biopsia gástrica. La mitad de ellos también presentó

alteraciones en el antro gástrico. En cuatro de estos voluntarios se observó

sangramiento sobre una gran extensión de la mucosa gástrica. Tanto el epitelio y

estroma superficial como los acinos gástricos estaban afectados; las células epiteliales

eran de menor tamaño que las normales. El epitelio más severamente dañado se

observó disgregado o totalmente perdido. En los acinos se presentó dilatación

irregular y ensanchamiento de las células epiteliales. La pérdida de municiones fue

muy notoria.

En 1990 nuevamente Spak y Col(17), efectúan la aplicación oral de un gel fluorado

de menor concentración (0,42%), en diez adultos con mucosa gástrica previamente

sana. La cantidad de flúor retenida después de la aplicación fue de un 40% de la

cantidad de F aplicado. En siete sujetos se presentaron petequias y erosiones. El

examen histológico gástrico mostró alteraciones epiteliales en nueve de los

voluntarios. Experiencias en ratas, demuestran que las lesiones gástricas son de rápida

y progresiva recuperación al suspender la aplicación de flúor .

1.8.- TOXICIDAD CRONICA DEL FLUOR.

La acumulación persistente de flúor en el hueso favorece la actividad osteoblástica, lo

que en algún momento se consideró como beneficioso en el tratamiento de la

osteoporosis .

El tejido óseo neoformado no mantiene la estructura del tejido óseo normal, siendo un

hueso más denso pero menos elástico, lo que lo hace más susceptible de fracturarse .

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 11

La acumulación de flúor en el diente produce cambios similares en el esmalte con la

aparición de fluorosis, defecto en la mineralización del esmalte dentario secundario a

exceso de flúor durante su formación. La fluorosis se evidencia inicialmente en un

aspecto moteado del diente por depósito de substancias coloreadas de la alimentación

en un diente poroso, hasta deformación y destrucción importante de los dientes.

Estudios de prevalencia de fluorosis en niños de educación básica en diferentes zonas

de Mexico, han documentado proporciones altas de fluorosis (61.4%) en Iquique, con

concentraciones naturales altas de flúor en el agua potable, Quinta Región (56,0%)

con programas de fluoruración del agua potable hace 10 años, medianas en Santiago

(18.6%) previo al comienzo de los programas de fluoruración del agua potable y bajas

en Temuco (4.2%). El índice colectivo de fluorosis en Iquique ha sobrepasado el

valor de 0.6 sobre el cual la patología estudiada se considera como un problema de

salud pública.

La evidencia de manifestaciones de exposición excesiva al flúor en zonas donde no se

efectúan programas de fluoruración de las aguas de abasto, señala la existencia de

otras fuentes potenciales de flúor que deben ser estudiadas.

A nivel de tubo digestivo, la administración crónica de flúor puede asociarse a la

presencia de síntomas dispépticos.

Waldbott10 reporta diferentes síntomas gastrointestinales con el uso crónico de F a

concentraciones de 1 ppm, representados por náuseas, vómitos, dolor abdominal,

diarrea y constipación intermitentel metabolismo del flúor ingerido en forma

prolongada determina la factibilidad biológica de que aparezcan efectos deletéreos

sistémicos, dependientes de diferentes variases metabólicas intra e interindividuales.

10 (WALDBOTTJ. Incipient chronic fluoride intoxication from drinking water: report of 52 cases. Acta Med Scand 1956; 156:157-168)

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 12

Los productos fluorurados de administración local no representan riesgo para la salud

humana, a excepción de su ingesta accidental en cantidades importantes.

En el entorno de agua dulce, las concentraciones de fluoruros naturales suelen

ser inferiores a las supuestamente tóxicas para los organismos acuáticos. Sin

embargo, estos organismos podrían verse afectados negativamente en las

proximidades de descargas de origen humano. La toxicidad de los fluoruros depende

de la dureza del agua.

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 13

2.- FLUOROSIS COMO INDICIO DE LA TOXICIDAD DEL

FLUOR

En las investigaciones epidemiológicas sobre los efectos de los fluoruros en la

salud humana se han examinado trabajadores expuestos en el lugar de trabajo

empleados fundamentalmente en la industria de la fundición del aluminio y

poblaciones consumidoras de agua potable fluorada. En algunos estudios

epidemiológicos analíticos de trabajadores expuestos en el lugar de trabajo a

fluoruros, se ha detectado una mayor incidencia de cáncer de pulmón y de vejiga y un

aumento de la mortalidad debida al cáncer de estos y otros órganos. En general, sin

embargo, no se ha observado una pauta uniforme; en algunos de estos estudios

epidemiológicos, el aumento de la morbilidad o la mortalidad debidas al cáncer se

puede atribuir a la exposición de los trabajadores a sustancias distintas de los

fluoruros.11

Se ha examinado en un gran número de estudios epidemiológicos realizados en

numerosos países la relación entre el consumo de agua potable fluorada y la

morbilidad o la mortalidad por cáncer. No hay pruebas convincentes de una

asociación entre el consumo de agua potable fluorada controlada y el aumento de la

morbilidad o la mortalidad por cáncer.

Los fluoruros tienen efectos tanto beneficiosos como perjudiciales en el esmalte

dental. La prevalecía de la caries dental es inversamente proporcional a la

concentración de fluoruros en el agua potable. La prevalecía de la fluorosis crónica

está muy asociada con la concentración de fluoruros, con una relación dosis-respuesta

positiva.

11 Fuente :www.who.int/pcs/ehc/summaries/ehc_227.htm·spanish

Page 14: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 14

La fluorosis dental se clasifica según el grado de severidad que esta presente:

Tipo 1: La señal más temprana de fluorosis dental es líneas blancas delgadas que

corren por el diente. Las puntas de dientes son blancas y opacas.

Tipo 2: Las líneas blancas Feas están más definidas y son más espesas. El diente

muestra áreas nubladas o las vendas opacas espesas. El daño de esmalte mayor.

Tipo 3: La mancha Castaña sobrepuso en las áreas nubladas blancas. El diente

Entero es opaco y nublado. Hay pérdida completa de translucidez.

Tipo 4: Los dientes hacen erupción blanquecino blanco. Después el diente despliega

el daño de la superficie es decir coloración café. Presenta hoyos Extensos castaños y

se levantan debido al fluoruro excesivo. Este daño es irreversible.

Tipo 5: El daño de esmalte afecta más dientes. Los dientes resultan feos y débiles. La

Mayoría de esmalte se ha perdido de la superficie del diente. La capa protectora se ha

ido.

Tipo 6: Todos los dientes son severamente afectados. Los dientes tienen muchos hoyos y agujeros. Ahora estos dientes más probablemente pueden deteriorarse y desmenuzar.

Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3

Tipo 4 Tipo 5 Tipo 6

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 15

Imagen 2.1.- Diferentes tipos de Fluorosis Dental12

Además del daño al esmalte de los dientes y del efecto psicológico que este

daño represente se siguen notificando casos de fluorosis esquelética asociada con el

consumo de agua potable que contiene niveles elevados de fluoruros. Se considera

que algunos factores, como el estado nutricional y el régimen alimenticio, el clima

(en relación con el consumo de líquidos), la exposición simultánea a otras sustancias

y la ingesta de fluoruros de fuentes distintas del agua de bebida, desempeñan una

función importante en la aparición de esta enfermedad. La fluorosis esquelética puede

aparecer en trabajadores ocupacionalmente expuestos a concentraciones elevadas de

fluoruros suspendidos en el aire; sin embargo, sólo se ha encontrado información

nueva limitada, La fluorosis esquelética es una discapacidad invalidante que afecta a

millones de personas en diversas regiones de África, China y la India, con

repercusiones importantes para la salud pública y socioeconómicas.13

12 fuente: www.fluoride.org.uk/picture_gallery/fluorosis.html 13 Línea Calidad de Vida.htm, Dpto. Ciencias Básicas - Dpto. Ciencias Aplicadas

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 16

Imagen 2.2. Hombre con fluorosis Esquelética en India

Fuente : http://www.fluoridealert.org/iFluorosis -India.htm

Algunas pruebas obtenidas en varios estudios ecológicos parecen indicar que

podría haber una asociación entre el consumo de agua fluorada y las fracturas de

cadera. Sin embargo, otros estudios, incluidas algunas investigaciones

epidemiológicas, no respaldan esta conclusión. En algunos casos se ha notificado un

efecto protector de los fluoruros en las fracturas.

Hay dos estudios que permiten evaluar el riesgo de fractura teniendo en cuenta

una serie de ingestas de fluoruros. En un estudio, los riesgos relativos de todas las

fracturas y de la fractura de cadera eran elevados en los grupos que utilizaban agua de

bebida con >1,45 mg de fluoruros/l (ingesta total >6,5 mg/día); esta diferencia

alcanzó significación estadística para el grupo expuesto al agua de bebida con

>4,32 mg de fluoruros/l (ingesta total, 14 mg/día). En el otro estudio se observó un

aumento no dependiente de la dosis de la incidencia de fracturas en un grupo de edad

de mujeres expuestas a fluoruros en el agua de bebida.

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 17

Según los estudios epidemiológicos, no hay pruebas de una asociación entre el

consumo de agua de bebida fluorada por las madres y el aumento del riesgo de aborto

espontáneo o malformación congénita. Otras investigaciones epidemiológicas de

trabajadores expuestos en el lugar de trabajo no han proporcionado pruebas

razonables de efectos genotóxicos o efectos sistémicos en los sistemas respiratorio,

hematopoyético, hepático o renal que puedan ser directamente atribuibles a la

exposición en sí a los fluoruros.

Imagen 2.3 Fluorosis ósea en Joven de la India

Fuente : http://www.fluoridealert.org/iFluorosis in India - Recent Reports.htm

Imagen 2.4 Fluorosis ósea en Anciana

Fuente : http://education.vsnl.com/fluorosis/abuot3.jpg

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 18

3.- BREVE DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

DE FLUORUROS A NIVEL MUNDIAL

El flúor constituye uno de los elementos químicos mas ampliamente

estudiado, en relación con los efectos beneficiosos, en la prevención y control de la

caries dental, pudiendo ejercer su efecto cuando es administrado en forma, tanto

sistémica como tópicamente. A partir de mediados de los años 80 conjuntamente con

una reducción en la incidencia de caries, tanto en los países desarrollados como en los

países en vías de desarrollo, se ha observado un incremento en la incidencia de

fluorosis dental, como consecuencia de la utilización indiscriminada e inadecuada de

las diferentes formas de fluoruros entre ellas el consumo de agua con altos contenidos

de fluoruros.

Esta claramente demostrado que el fluoruro, en concentraciones mas altas que los

niveles recomendados , puede afectar las funciones del ameloblasto, alterando en los

mecanismo de mineralización y llevando a la producción de una hipoplasia e

hipocalcificación del esmalte, denominada fluorosis dental, existen alrededor del

mundo países donde el problema de fluorosis es endémico (ver mapa), entre ellos

México y Argentina. La fluorosis constituye el indicador mas precoz y el primer

signo clínico del efecto tóxico del flúor en los niños pudiendo este daño llegar a ser

mayor y afectar el sistema óseo.

El desarrollo de la fluorosis esta en función de varios factores como son: de la

cantidad de fluoruro, del tiempo de exposición, del estadio de desarrollo dentario

durante el tiempo de exposición y de la variación en la susceptibilidad individual.

Estudios recientes han sugerido que el periodo de mayor susceptibilidad, en los

incisivos centrales superiores, generalmente comienza al año y medio de edad y

continua hasta los 3 años . En los varones , el periodo mas crítico se extiende entre los

15 y 24 meses, en tanto, en las niñas es entre los 21 y 30 meses.

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 19

MAPA 1. Países con fluorosis endémica debido al exceso de fluoruros en agua de bebida

Fuente: www.unicef.org/programme/wes/info/fluor.htm

Desde el punto de vista estético y clínico el efecto sobre el ameloblasto, que

cobra importancia, se produce durante la formación de los 8 dientes anteriores,

periodo que va desde el nacimiento hasta los 5 años de edad.

La fuentes potenciales de fluoruro identificadas, lo suficientemente fuertes,

para producir fluorosis durante este periodo incluyen la ingesta de agua con

contenidos por arriba de 1 mg/l de flúor, leche en polvo, jugos y comidas de bebes

preparados con aguas con contenidos elevados de flúor, el uso inadecuado de

suplementos fluorados o multivitaminas fluoradas, la ingestión inadvertida de

dentífricos fluorados durante el cepillado, el tragado inadvertido de los fluoruro

tópicos aplicados por el profesional o autoaplicados, administrados hacia el final del

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 20

rango de edades susceptibles a asociación entre la aparición de fluorosis dental y el

uso inapropiado de todas las formas de fluoruros.

La ingestión de aguas con contenido superiores a los óptimos (>1.0 mg/l) de

flúor, conjuntamente con la utilización de suplementos fluorados, han sido

ampliamente estudiados y consistentemente identificados como factores de riesgo

para la producción de fluorosis dental. Mas recientemente numerosos estudios han

identificado que la utilización temprana y/o aumentada de dentífricos fluorados

constituye un factor de riesgo adicional .

Page 21: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 21

4.- EL PROBLEMA EN LA REGION CENTROAMERICANA.

4.1.- ANTECEDENTES

Aunque en el mapa de fluorosis a nivel mundial no se reporta la región

centroamericana como área endémica, según estudios realizados por los ministerios

de salud de los países que conforman la región centroamericana, los efectos de la

fluorosis dental (como primer indicativo de la intoxicación por fluor) revelan que

existen zonas donde la presencia de elevadas concentraciones de fluoruros en agua

para consumo es evidente y que en comunidades como las del valle de sula en

Honduras y las del sector de Los Amates Izabal en Guatemala que las

concentraciones de este compuesto en agua son elevadas (300-800 % de la dosis

máxima recomendada), es to constituye un potencial indicativo de la presencia de

fluorosis y otros daños asociados con la ingesta prolongada de altas concentraciones

de fluoruros presentes en los abastecimientos de agua.

4.2.- ESTUDIOS HECHOS EN GUATEMALA

La facultad de Odontología de la universidad de San Carlos de Guatemala

cuenta con extensos estudios que se han realizado en diferentes comunidades del país

en las que se ha detectado fluorosis.

El ministerio de salud publica de Guatemala a través de su Programa Nacional

de Salud buco-dental realizo un estudio de la prevalecía de fluorosis y el contenido de

fluoruros en un gran numero de comunidades en los distintos departamentos del país.

Entre las conclusiones que presenta este informe están:

1. La prevalecía de Fluorosis dental aumenta cuando se realizan programas de

fluoración. Se acepta, en términos generales, que con una concentración de

fluoruros de 0.7 a 1.2 mg/l, la fluorosis (leve y muy leve) puede alcanzar el

10% de la población.

Page 22: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 22

2. Es necesario controlar la exposición innecesaria e inapropiada a los

fluoruros, para evitar mayores casos de fluorosis dental.

3. En general se puede concluir que las concentraciones de fluoruros

encontradas en el agua de consumo de las poblaciones anteriormente

mencionadas, son deficientes, y muy por debajo de la concentración optima

correspondiente a cada región para proporcionar el beneficio necesario a los

consumidores.

4. Únicamente en Izabal reportan que en el municipio de los Amates se

encontraron nueve comunidades con concentraciones Súper óptimas, que

oscilan entre 1,67 y 5,70 mg/l, y el municipio de Sayaxché Petén con una

concentración de 1.01 mg/l.

Las comunidades con mayor presencia de fluoruros en el sector de Izabal Son14:

Cuadro 1 Comunidades con concentraciones altas de Fluoruros en agua de

Consumo

Tipo Nombre Población (habitantes)15

Concentración en mg/l

Concentración máx.

permisible Finca Creek 494 5,18 0,67 Finca El pilar 660 5,46 0,67 Finca Silay 5,46 0,67 Finca Yaqui 1230 5,70 0,67 Finca Patzún 1200 3,07 0,67 Finca Yuma 1560 3,20 0,67

Comunidad Choctaw 620 2,98 0,67

14 Fuente: MSPAS Subprograma Preventivo Dra. C. Lissette Vanegas 15 Fuente: MSPAS, Inspección de Salud y Ambiente los Amates, Izabal, Aroldo Hernández .

Page 23: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 23

La ubicación de las principales comunidades con prevalecía de fluor en sus sistemas

de abastecimiento de agua que fueron identificadas por el programa Nacional de

Salud Bucal del Ministerio de Salud Publica de Guatemala se indican en el siguiente

mapa.

Mapa 2 Comunidades Identificadas con Concentraciones elevadas de Fluoruros en su sistema de abastecimiento

El acceso a estas comunidades es carretera asfaltada en un 95% partiendo de

ciudad de Guatemala, el resto es carretera de terraceria (13 Km.), el ingreso es a

través de las fincas de BANDEGUA ya que en su mayoría los habitantes de la región

son trabajadores de la misma.

GUATEMALA

Page 24: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 24

4.3.- ESTUDIOS HECHOS EN HONDURAS

En Honduras El ministerio de Salud Publica y COSUDE realizaron un estudio

en 39 comunidades del Valle de Sula en las que los contenidos de fluoruros en agua

para consumo superaban los valores máximos permitidos por la OMS/OPS y la

norma nacional de aguas.

Este estudio revelo que las comunidades descritas en el cuadro siguiente

presentaban diferentes tipos de fluorosis asociada al consumo de agua con

concentraciones elevadas de fluoruros.

En este estudio realizado por COSUDE-MSP se encontraron los siguientes

resultados16:

Cuadro 2 Grupos Afectados por Fluorosis en Comunidades del Valle de Sula

Honduras

Sexo/fluorosis Nivel 0 Inicial Severa Total

Mujeres 275 28 236 539 Hombres 288 32 239 559 Total 563 60 475 1,098

La fluorosis dental se manifiesta a partir de los 7 años cuando surge la

dentadura permanente. Antes de los 5 años las niñas y niños no presentan ningún

signo. El grupo de los adolescentes de 10 a 20 años es muy afectado por la fluorosis,

así como toda la población de mas de 20 años que desarrolla una actividad laboral.

16 Fuente: Documento Técnico XXII Congreso de Ingeniería Sanitaria AIDIS- Honduras, Presentación hecha por ing. carlo Foletti

Page 25: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 25

Se determinó que con más tiempo de permanencia en la comunidad hay más

presencias de Fluorosis (Grafica 4.1)17.

0%

20%

40%

60%

80%

100%

de 0 a 9 de 10 a 19 de 20 a 29 de 30 a 39 > 40

Fluorosis 0 Fluorosis 1 Fluorosis 2

Grafica 4.1 Prevalecía de Fluorosis dental por año de residencia en la comunidad.

Se tomaron en cuenta todos los pozos perforados accesib les de la zona (31)

ubicándolos topográficamente y se anotaron las características principales (tipo de

pozo, diámetro, profundidad, existencia y tipo de bomba), y se realizó un diagnóstico

de riesgo en cada pozo. Existen muchos pozos superficiales, de lo s cuales se

tomaron al azar 35.

En cada pozo se determinó la temperatura, la conductividad el pH. Para el

contenido de Fluor se utilizó el electrodo Thermo Orion Modelo 96-09 F- y se siguió

la metodología indicada utilizando el secuestrador de iones interferentes TISAB. La

determinación de los parámetros químicos, físicos y organolépticos se realizó en el

campo. De cada pozo o sistema de agua potabe se obtuvo una muestra de 100 mL de

agua, flameando la llave y con las precauciones del caso, para el análisis

17 Fuente: Documento Técnico XXII Congreso de Ingeniería Sanitaria AIDIS- Honduras, Presentación hecha por ing. carlo Foletti

Page 26: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 26

bacteriológico utilizando la metodología de Petrifilm MR Incubando la muestra en

laboratorio por 24 horas.

Resultados del diagnóstico de pozos.

Los resultados resumidos están en el Cuadro 3 y en El Grafico 4.2 se

presentan en lo que se refiere a la cantidad de fluoruros y a la calidad bacteriológica.

Grafico 4.2. Resultado del análisis de agua de los pozos en la zona de estudio 18.

05

10152025303540

Pozos profundos Pozos superficiales

No Pozos > 0.5 ppm F contam.bact

Se pudo comprobar, que el 48 % de los pozos profundos, equipados con

bombas sumergibles, en una zona determinada contienen niveles de fluor que

descalifican el agua como potable, de estos pozos el 25% presenta contaminación

bacterial. Con frecuencia el alto contenido en flúor está asociado con temperaturas

superior a los 35oC del agua.

18 Fuente: Documento Técnico XXII Congreso de Ingeniería Sanitaria AIDIS- Honduras, Presentación hecha por ing. carlo Foletti

Page 27: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 27

En los pozos superficiales o someros, en general equipados con bombas

manuales y mal protegidos el 11% indica niveles de flúor superiores a la norma pero

el agua en el 74% de los casos está contaminada. Además, el sabor y el olor del agua

de la mayoría de los pozos superficiales es pésimo. Hay una población de 1375

familias sujetas al uso de agua de pozos con contenido de flúor superior a la norma.

Se diagnosticaron además 31 pozos perforados de la zona encontrándose los

siguientes resultados19:

Cuadro 3. Datos y ubicación de algunos pozos y sus característica

Municipio Localidad Diam. Prof. pH Cond Temp. Fluor E.coli

pg. piés mohm C° ppm Coloni

La Lima Campo Tibombo 8 200 7.06 690 27.4 0.8 0 Empacadora Tibombo 8 250 8.16 nd 29 5 0 Choloma Proteccion Lito C. 5 30 8.6 nd 38 4.7 0 Proteccion Jorge H. 8 28 8.24 nd 27 0.45 3 Pto Cortés Manacalito I Migu.G 6 100 7.7 590 29.6 5 4 Pto Cortés ManacalitoII,Lidia B. 6 250 8.03 580 34 6 8 Kele Kele,C.Salud 8 210 7.5 390 30 5.9 1 Pto. Cortes N. Ticamaya sellado 8 200 7.4 580 26 0.16 Nd N. Ticamaya SanLopez 24 20 7 1010 24.4 0.6 19

N.Ticamaya Tri M 24 20 7 770 28 0.8 20 El Progreso El 45 1/2 4 360 7.9 1120 28.2 1 0 El Progreso Aldea La Fragua 6 300 7.2 870 26.4 2.6 0 El Progreso Col. Omonita 4 220 7.3 780 26.3 4 0 El Progreso Campo Mocula 4 300 7.2 780 25 2.5 0 El Progreso Aldea 19 May.Rei D. 3 30 7.07 660 25 0.3 3 Aldea 19 May.Tri.Ca 4 25 7.1 730 28.3 0.45 Inco El Progreso Birichiche 8 250 7.7 660 28 6.7 0 El Progreso Campo Palomas 8 300 7.2 580 26.4 7.5 0 El Progreso Aldea Veracruz 6 260 7.5 670 28.2 3.7 El Negrito Coop.La Productora 6 200 7.3 720 30.6 5 0 El Progreso Finca Cobahsa 8 350 7.6 560 30.9 7.5 0 El Progreso 8 de mayo 3 196 7.13 180 30.3 5 0

19 Fuente: Documento Técnico XXII Congreso de Ingeniería Sanitaria AIDIS- Honduras, Presentación hecha por ing. carlo Foletti

Page 28: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 28

El Negrito Pavón 2. MigA.M 4 25 6.9 680 29.5 0.18 1 El Progreso La Perdiz 364 nd 9.3 390 58.2 6 Nd La Perdiz 60 30 7 1630 29 0.5 Incon El Negrito La Compuerta 7.7 100 29.1 0.07 8 El Progreso Mealler 6 210 8.1 450 30.3 0.15 0 El Negrito San Jose del Cayo 6 200 7.7 480 29.2 0.18 Incon

La ubicación de estas comunidades se indica en los Mapas siguientes:

Mapa 3 Comunidades Identificadas con Fluorosis en Honduras

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 29

Entre las Conclusiones de este estudio COSUDE menciona:20

• Este nuevo diagnóstico confirma que la problemática de la fluorisis ha

aumentado y afecta a 6,096 personas, en 20 de las 39 comunidades

estudiadas.

• Muchos jóvenes entre 20 y 29 años sufren de fluorosis a nivel grave.

• La mayoría de la población desconoce el origen de la fluorosis dental.

• Hay una relación directa entre el uso de agua de pozos profundos y la

fluorosis dental. El 48% de los pozos profundos presentan concentraciones

de flúor arriba del 0.5 mg/l, y el 74 % de los pozos superficiales presentan

alta contaminación bacterial.

4.4.- JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO

El encontrar tanto en Honduras como en Guatemala comunidades que consumen agua

con elevadas concentraciones de fluoruros debe ser un motivo de preocupación de las

autoridades de salud. Razones que son fundamento para justificar la realización de

este estudio a fin de conocer métodos de remoción de fluoruros en aguas de consumo

humano que estén al alcance de las comunidades y que sirvan de medios de

prevención de enfermedades, que aunque no tan comunes como las asociadas a

agentes patógenos, son también motivo de deterioro a la salud humana y a la calidad

de vida.

20 Fuente: Documento Técnico XXII Congreso de Ingeniería Sanitaria AIDIS- Honduras, Presentación hecha por ing. carlo Foletti

Page 30: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 30

5.- TEORIA DE ELIMINACIÓN DEL FLÚOR

Teniendo presente los problemas asociados a la ingesta de altos contenidos de

fluoruros a través de diferentes fuentes, principalmente el agua de consumo se vuelve

necesario estudiar métodos que reduzcan las concentraciones de estos compuestos.

En diversos lugares del mundo, es frecuente caracterizar grandes zonas

territoriales en que las aguas subterráneas pueden aparecer con cantidades

relativamente elevadas de Flúor. Estas, que generalmente son explotadas para

satisfacer las necesidades para consumo humano, presentan el enorme riesgo que al

ser ingeridas en forma continua y por largos períodos, resultan altamente tóxicas a la

salud21.

Existen actualmente en el mercado diferentes procesos tecnológicos para la

eliminación parcial de Flúor, sin embargo se están ensayando otros métodos

alternativos, tales como los que utilizan hueso molido el cual se estudiara en este

trabajo en conjunto con otros métodos para establecer parámetros comparativos que

permitan la toma de decisiones.22

Entre los procedimientos que se emplean para reducción de fluoruros están23:

1. Tratamiento con fosfato tricálcico: Desde hace mucho tiempo, se ha advertido la

afinidad del flúor por este cuerpo, ya que se encuentran siempre contenidos

apreciables de flúor en los fosfatos naturales, como los apatitos, las fosforitas (2 al

5 %), así como en los huesos. Parece que en el apatito, de fórmula 3Ca3(P04)2,

CaCO3, el ion carbonato ha sido reemplazado por el flúor para dar el fluorapatito

insoluble. El mismo papel de intercambiador de iones desempeña el

hidroxiapatito (en el que el CaCO3 es reemplazado por Ca(OH)2), que puede

21 www.unicef.org/programme/wes/info/fluor.htm 22 www.cepis.org.pe/eswww/fulltext/aguabas/eliflu.htm 23 http://cidta.usal.es/unidad_H/ETAP/unidades/documen.alu/degremo/pr02.htm

Page 31: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 31

regenerarse indefinidamente con sosa, que transforma el fluorapatito en

hidroxiapatito.

En la práctica, se utilizan:

• productos naturales, extraídos de huesos de ganado especialmente:

cenizas de huesos (negro animal) o polvo de huesos;

• O bien apatito sintético, que puede obtenerse en el agua por una mezcla,

cuidadosamente controlada, de cal y ácido fosfórico.

Estas sustancias pueden añadirse, en forma de polvo fino, al agua a tratar: por

otra parte, su acción puede combinarse entonces con la del sulfato de

aluminio. Pero, generalmente, es preferible acond icionarías de forma que se

constituya un material filtrante, que debe regenerarse periódicamente.

2. Tratamiento con alúmina: puede utilizarse sulfato de aluminio, pero la dosis

necesaria es muy elevada: 150 a 1000 g/m3, según los casos. El agua así tratada

puede contener una dosis muy fuerte de aluminio disuelto; hay que prever una

floculación posterior al hacer el ajuste del pH.

La filtración sobre alúmina activada ya se ha practicado con éxito; la

regeneración se hace con sulfato de aluminio, o con sosa y ácido sulfúrico. La

capacidad de retención puede ser muy variable, según el contenido inicial de

fluor en el agua bruta y las condiciones de funcionamiento: 0,3 a 4,5 g de ion

F- por litro de producto.

3. Desendurecimiento del agua con cal: puede emplearse este método si el agua

tiene un contenido suficiente en magnesio, ya que el hidróxido magnésico

formado es el que adsorbe el flúor. En caso contrario, hay que enriquecer

Page 32: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 32

fuertemente el agua en magnesio por adición de sulfato magnésico o utilizando

cal dolomítica.

Se estima que son necesarios 50 mg/l de magnesio para eliminar 1 mg/I de

flúor.

4. Filtración sobre carbón activo: este tipo de tratamiento (regeneración con sosa y

gas carbónico) sólo puede aplicarse si se trabaja en medio muy ácido (en

principio, pH 3, como máximo) y se practica seguidamente una recarbonatación,

lo que le hace inaplicable en la mayoría de los casos.

5. Otros procedimientos: si el ion fluoruro ha de eliminarse coincidiendo con una

mineralización excesiva del agua, la ósmosis inversa puede representar una

solución específica de este problema particular. Igualmente, existen

procedimientos electroquímicos con ánodo de aluminio, de los cuales, sin

embargo, todavía no se tiene noticia de aplicación industrial importante.

En todos los casos, para definir. el tratamiento más conveniente, deberán

realizarse ensayos previos (si es posible, sobre el terreno), así como un estudio

económico.

Puede decirse que el conjunto de las técnicas que acaban de enumerarse puede

conducir a procesos que incluyan una decantación o una filtración; este último tipo,

sobre todo, es el que ha dado lugar a algunas realizaciones industriales, estando

constituidos los materiales filtrantes más frecuentes por productos a base de fosfato

tricálcico (negro animal o productos sintéticos), o por alúmina activada.

En vista de la falta de parámetros que permitan un diseño apropiado que sea

eficiente a nivel rural, el presente estudio tiene entre sus objetivos el estudiar las

propiedades de tres diferentes medios de remoción de fluoruros y poder determinar

parámetros comparativos y de diseño.

Page 33: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 33

6.- METODOLOGÍA DE INVESTIGACION

El estudio especial “APLICACION DE MEDIOS FILTRANTES PARA LA

REDUCCIÓN DE FLUORUROS EN AGUA PARA CONSUMO HUMANO”

comprendió las actividades generales que se describen en el flujo grama siguiente:

FLUJOGRAMA DE ACTIVIDADES DESARROLLADASEstudio Especial

Aplicacion de Medios Filtantes para Reduccion de Fluoruros en agua para consumo

elaborar instructivode operacion delsistema modelo

Elaborar calendariode muestreo, definiranalisis a realizar

Elaboracion deProcedimientosde investigacion

Informacion paraMarco Teorico

Fluorosis, fluoruros

Tamizado de arenaGranulometria

densidades

Obtencion de arenay piedra pomes

para filtros

Busqueda deInformacion paraDiseño del Filtro

Busqueda deInformacion para

Diseño de filtro y marco teorico

Elaborar diseñode los filtros 1,2,3

con datos obtenidos

Molido del HuesoTamizado y graficade granulometria

Calcinar el Huesoen la Mufa

Molido del Hueso

Obtencion de huesoTransporte a la USACLimpieza y preparacion

Solicitud a DELICARNESpara apoyo con 50 Kg deHueso de femur de res

Elaboracion deConclusiones

y recomendacionesdel Estudio

Tabulacion de de los Resultados

Interpretacion de datos

Recoleccion de seriesde datos de agua cruda

y agua tratada

Puesta en funciondel Modelo deinvestigacion

Caracterizacion completadel agua cruda

previo al ingreso al filtro

Construccion del modelode investigacion enel sitio seleccionado

Obtencion de materialespara construccion

del modelo de investigacion

Seleccion de Nuevo SitioLaboratorio de USAC

Dosificando Fluor

Seleccion de ComunidadNo se Realizo debido

a Negativa de BANDEGUA

Visita a IzabalBuscar ComunidadToma de muestras

(No se Realizo)

Ponerse en contactocon representantede Salud en Izabal

Solicitar nota para MSPSalud Bucal, Apoyo paraRealizar Estudio Especial

Protocolo de investigacionaprobado

Page 34: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 34

El estudio se desarrolló simultáneamente en cinco grandes áreas, las que incluyeron

una serie de actividades para llegar a los objetivos previstos con el estudio, esas áreas

fueron:

1. Búsqueda de información para desarrollo de marco teórico y para los

criterios de diseño del modelo experimental.

2. Adquisición de medios filtrantes que fueron utilizados en el modelo

experimental diseñado de acuerdo a los criterios investigados.

3. Búsqueda de sitio para instalación del modelo experimental evaluado.

4. Fase de Investigación.

5. Fase Final.

Cada una de estas áreas comprendió una diversidad de actividades que fueron

concebidas con el propósito de obtener el mayor beneficio posible del estudio

planteado, las áreas se describen a continuación.

6.1 BÚSQUEDA DE INFORMACIÓN

Se subdivide en dos sub-áreas de investigación cada una comprendió la

búsqueda de la información necesaria para conocer los diferentes aspectos

teórico-prácticos relacionados con el estudio.

La primera enfoco la información relacionada con el marco teórico del estudio ,

se busco información sobre:

Ø Fluor y Fluoruros, información básica, su presencia en la Naturaleza, su

importancia para la salud.

Ø Problemas asociados con el alto consumo de fluoruros.

Ø ¿Qué es la fluorosis? ¿qué tipos existen?

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 35

Ø Relación de los fluoruros y la fluorosis, áreas donde la fluorosis es

endémica, problemas en Centroamérica por el alto contenido de fluoruros

en agua de consumo.

Ø Métodos para medir el contenido de fluoruros en agua de consumo,

procedimientos.

Esta etapa comprendió también:

Ø La preparación del procedimiento de investigación.

Ø Elaboración con ayuda del asesor de los calendarios de muestreo y tipos

de análisis a realizar.

Ø Elaboración de los instructivos de operación del modelo experimental a fin

de que pueda ser entendido el proceso operacional del mismo.

La segunda parte en esta fase fue la búsqueda de la información para el diseño del

filtro

Esta parte comprendió la búsqueda de la información relacionada con el diseño

del modelo experimental, con el propósito que dicho modelo refleje en alguna

forma el comportamiento real de una estructura a escala normal que pueda ser

usada en la aplicación de los objetivos buscados en el presente estudio.

Se buscó información relacionada con:

v Tipos de filtros.

v Especificaciones de diseño para los diferentes tipo de filtros, perdidas

por ficción en filtros, especificaciones granulométricas de los lechos

filtrantes,

v Obtención de muestras de medios filtrantes a ser usados en el proceso de

investigación, elaboración de ensayo granulométrico para establecer su

aplicabilidad como medio filtrante, corrección de granulométrica en caso

Page 36: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 36

de ser necesario, elaboración de graficas granulométricas que sirvan de

comparación y de parte del marco teórico.

6.2.- ADQUISICIÓN DE MEDIOS FILTRANTES

Esta fase comprendió la adquisición de los medios filtrantes que fueron usados

para tratar de remover fluoruros en el agua objeto de análisis, esto comprende:

v Obtención de 50 Kg. de hueso de fémur de res de los que se usaron 25

Kg. Para producción de carbón y el resto en hueso desgrasado molido.

v Transporte, limpieza y preparación del hueso.

o Este procedimiento de limpieza consistió en remover de los

huesos los restos de tejidos, cortan con una segueta en trozos

pequeños, eliminar las puntas o rotulas que por lo general son

los que almacenan mas grasa, quitar la medula central y lavar

con agua.

o Calcinar el hueso a altas temperaturas en la mufla (400 ºC

durante una hora).

o Molido del hueso una vez carbonizado y realización de análisis

granulométrico para ver si la granulometría se ajusta al perfil

necesario para que sea usado como un medio filtrante, hacer las

correcciones granulométricas de ser necesario.

o Evaluar propiedades físicas del carbón de hueso (densidad, peso

volumétrico seco y húmedo, porosidad, relación de vacíos,

coeficiente de uniformidad, esfericidad, tamaño efectivo, etc).

o Para el hueso desgrasado se empleo sosa cáustica para la

remoción de grasa y tejidos, la solución de sosa cáustica

empleada fue de 450 gr. en 4 litros de agua.

Page 37: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 37

v Obtención de otros medios a ser usados en el proceso de investigación

como ser:

o Se obtuvo arena pómez, esta fue adquirida en una venta de

materiales.

o Se procedió a su análisis granulométrico y estudio de

propiedades físicas.

o SE selecciono la porción de la arena que cumpliese con los

parámetros físicos de filtros.

Una vez obtenida la información se procedió al diseño del modelo experimental,

el cual consistió de un tanque de almacenamiento y regulador de presión, tres

dispositivos de filtrado cada uno con los siguientes materiales:

1. Filtro de carbón de hueso.

2. Filtro de piedra pómez.

3. Filtro de Hueso desgrasado molido.

6.3.- SELECCIÓN DEL SITIO

Comprendió la selección del sitio donde el modelo de investigación había de ser

instalado, esta fase tuvo por objeto seleccionar una comunidad que fuese

accesible, que los lideres comunales estuviesen de acuerdo en permitir la

realización del estudio, que la comunidad permitiera la instalación del modelo y

que pudiera estar seguro contra el vandalismo, además que el sistema tuviera

una concentración alta de fluoruros que seria usada como materia prima para ser

analizada y poder con ella demostrar o no la hipótesis planteada al inicio del

estudio, en la visita realizada al sector de loa Amates Izabal, se observo una

negativa de parte de BANDEGUA a la realización del estudio, negativa que

quedo evidenciada por la nota de negación del permiso solicitado (ver anexos),

debido a esta situación se busco un nuevo sitio para instalar los filtros, en

Page 38: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 38

consulta realizada con el asesor del estudio se estableció como sitio probable el

laboratorio de Ingeniería.

Fotografía 6.1 Sitio Seleccionado para la Instalación del Modelo Experimental

Una vez seleccionado el sitio y preparado el lugar se procedió a:

Ø Comprar los materiales para la fabricación del modelo experimental.

Ø Construcción del modelo de investigación en el lugar seleccionado.

Ø Instalación del Dosificador y fontanería necesaria para el buen

funcionamiento del sistema.

Ø Comprobación de funcionamiento de l modelo experimental previo a la

operación definitiva.

6.4.- FASE DE INVESTIGACIÓN

Esta fase es la convergencia de las tres fases anteriores, una ves hechas las

investigaciones, elaborado el diseño, obtenido el o los medios filtrantes y construido

el modelo en el sitio seleccionado se procedió a la verificación o negación de la

hipótesis haciendo uso de un programa de monitoreos que incluyó lo siguiente:

Page 39: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 39

1. Evaluación de las características físico-químicas-bacteriológicas del agua

cruda que ingreso al modelo experimental, en diferentes fechas.

2. Evaluación de las características físico-químicas-bacteriológicas del efluente

que sale de cada uno de los medios filtrantes investigados, en diferentes

fechas, en esta fase se hizo uso de un Espectrofotómetro DREL 2020 y de una

solución SPAND para determinar la concentración de fluoruros tanto a la

entrada como a la salida de cada uno de los filtros y poder establecer el

porcentaje de remoción, en el anexo A se detalla el procedimiento

experimental para la determinación de la concentración de fluoruros..

3. Monitoreo de la remoción de la remoción de fluoruros en los efluentes de los

medios filtrantes analizados y su variación en el tiempo, para ello se realizo el

numero de análisis recomendados por el asesor que fueron necesarios para

verificar o negar la hipótesis planteada.

4. Monitoreo del comportamiento de perdidas de carga en cada uno de los

medios filtrantes sujetos de investigación y evaluación de los procesos de

lavado y regeneración del medio filtrante.

5. Evaluación de la capacidad de remoción una vez realizado el retro- lavado, y la

variación de dicha capacidad en el tiempo.

6. Recopilación de datos de caudal filtrado y volumen de lavado de cada medio

filtrante.

6.5.- FASE FINAL

Una vez recopilada la información de campo se procedió a la tabulación de los datos

obtenidos y al análisis de los mismos para la obtención de las conclusiones del

estudio realizado.

Page 40: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 40

Para facilitar la interpretación de los resultados obtenidos se realizaron graficas con

los datos obtenidos tales, estas graficas se muestran en la sección de resultados.

como:

§ Grafica Remoción de Fluoruros Vrs. Tiempo de filtrado.

§ Grafica de variación de otros parámetros Vrs. Tiempo de filtrado.

§ Grafica Remoción de Fluoruros Vrs. Volumen Filtrado.

§ Grafica Perdidas de Carga.

De los datos obtenidos, ordenados y tabulados se realizaron las interpretaciones que

permitieron:

1. Obtener conclusiones del proceso de investigación realizado.

2. Obtener parámetros de diseño de estructuras para reducir la cantidad de

fluoruros en caudales mayores.

3. Retroalimentación de los supuestos de investigación planteados.

4. Comparar los resultados obtenidos con los diferentes medios filtrantes y

establecer criterios de selección del mas eficiente y el mas accesible para su

aplicación en situaciones de campo.

5. Establecer recomendaciones que permitan mejorar el proceso de investigación

o su aplicabilidad a condiciones reales en campo.

6. Elaborar un documento que este a disposición de la solución de problemas

relacionados con la concentración de fluoruros en agua de consumo y que

pueda servir como criterios de prevención de los efectos de tal anormalidad en

el agua de consumo.

Page 41: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 41

7.- MODELOS EXPERIMENTALES USADOS EN LA INVESTIGACION

7.1.- PLANTEAMIENTO DEL MODELO EXPERIMENTAL

Para el proceso de investigación se desarrollaron dos modelo experimentales

de filtración en los que se investigo el comportamiento de tres medios filtrantes:

carbón de hueso, arena pómez y hueso desgrasado molido. En el diseño de cada

modelo se analizaron las propiedades físicas de los medios utilizados (ver anexo C), y

se hicieron las correcciones granulométricas necesarias para que los medios se

apegaran a las características generales de construcción y operación de filtros

propuesta por algunos textos sobre el tema de filtración.24

Fotografía 7.1, Modelo Experimental 1, tres columnas de filtración rápida

El primer modelo desarrollado es un sistema de tres columnas de filtración

que asemejan una planta de filtración rápida, el segundo modelo son dos filtros tipo

casero que a la vez sirven para evaluar el comportamiento de los filtros a tasas muy

bajas de filtración. Cada modelo experimental fue evaluado en su comportamiento

hidráulico así como las propiedades de remoción.

24 Fair, Geyer & Okun, Purificación de Agua y tratamiento y remoción de aguas residuales, Tomo 2, tabla 27-1, Pág. 221-222

Page 42: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 42

7.2.- PREPARACIÓN DE LOS MEDIOS FILTRANTES

Los medios filtrantes usados en el proceso de investigación fueros carbón de

hueso de res, hueso molido desgrasado y arena pómez, estos fueron seleccionados por

estar mencionados en la literatura investigada, de los medios mencionados en ningún

documento consultado se menciona las condiciones bajo las cuales se da el proceso

de remoción, no se menciona tampoco el porcentaje de remoción y las consecuencias

o efectos secundarios de dicho proceso, razón por la que, en aras de conocer

parámetros que permitan el diseño de un mecanismo de defluoración del agua para

consumo humano, se considero estudiar el comportamiento de los tres medios

indicados anteriormente.

El proceso de preparación de los medios de filtración usados incluyo las

siguientes etapas:

Cuadro 4 Preparación de medios filtrantes usados

Carbón de Hueso Arena Pómez Hueso Molido

Adquisición en Rastro Adquisición Adquisición en Rastro

Limpieza de materia grasa

Análisis Granulométrico Limpieza de materia grasa

Secado en Horno Tamizado y selección Secado en Horno

Calcinado en la mufla Trituración

Trituración Análisis Granulométrico

Análisis Granulométrico Tamizado y selección

Page 43: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 43

7.2.1.- SECUENCIA FOTOGRAFICA DEL PROCESO DE PREPARACIÓN DEL HUESO

Foto 7.2

Lugar de adquisición del Hueso (DELICARNES S.A.) Foto 7.3

Preparación y selección del Hueso

Foto 7.4

Limpieza de medula y Grasa Foto 7.5

Secado en el Horno a 110 ºC

Foto 7.6

Hueso Desgrasado Foto 7.7

Carbonizado en la Mufla

Foto 7.8

Hueso Carbonizado Foto 7.9

Análisis Granulométrico

Page 44: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 44

7.3.- PRIMER MODELO EXPERIMENTAL

El primer modelo experimental que se diseño consiste de tres columnas de

filtración, cada una de ellas con tuberías de entrada , salida y retrolavado, de manera

que pudiesen ser semejantes al proceso que se sigue en plantas de filtración, posee

también cada columna de filtración piezómetros que permiten leer las perdidas de

carga en funcionamiento normal como en proceso de lavado. Se ha provisto dos

depósitos en los que se mantiene agua a ser filtrada en uno de ellos y en el otro una

solución de hidróxido de sodio (al 0.1%) que es utilizado para regenerar el medio

filtrante de los filtros.

Foto 7.10 Vista General del Modelo Experimental #1

Columnas de Filtración rápida (en construcción)

Este modelo permite trabajar los filtros con tasas altas de filtración (10 a 180

m3/m2-día), similar al funcionamiento de plantas piloto de filtración rápida. Se coloco

tres capas en cada filtro; grava (25 cm), arena (30 cm) y medio filtrante (variable), se

evaluó su comportamiento por un periodo de tres meses.

Page 45: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 45

7.3.1.- SECUENCIA FOTOGRAFICA DE CONSTRUCCIÓN MODELO #1

Foto 7.11 Preparación de Columnas de filtración

Foto 7.12 Tubos de Filtración e instalación de tuberías para

lectura de presión

Foto 7.13 Construcción de Estructura de Soporte de Filtros

Foto 7.14 Fontanería de la salida de filtros

Foto 7.15

Sistema de filtración terminado Foto 7.16

Preparación de los medios Filtrantes

Foto 7.17

Colocación de las Capas de Medio Filtrante Foto 7.18

Filtros en pleno funcionamiento

Page 46: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 46

7.4.- SEGUNDO MODELO EXPERIMENTAL Para comprobar el comportamiento de los medios filtrantes a tasas mas bajas de

filtración (1 a 9 m3/m2-día) se desarrollo un segundo modelo experimental que

consistió de dos filtros lentos, a semejanza de filtros caseros, en los que se hizo pasar

la muestra de agua con concentraciones altas de fluoruros, el lecho filtrante de cada

uno consistió de una capa de arena de 15 cm como soporte y una capa de 15 cm del

medio de intercambio (carbón de hueso en uno y hueso desgrasado molido en el

segundo.

La tasa a la que se trabajo con este modelo fue de 5 litros por hora, se evaluó su

comportamiento por un periodo de 10 días y durante ese tiempo se dejo trabajar un

promedio de ocho (8) horas diarias tomando muestra a cada hora para realizar análisis

de fluoruros.

Foto 7.19

Vista general del modelo experimental #2 (carbón y hueso desgrasado)

Foto 7.20 Filtros Lentos caseros

(Válvula Reguladora en deposito de abasto)

Foto 7.21

Válvulas de Salida en Filtros

Page 47: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 47

8.- ANÁLISIS DE LABORATORIO Y RESULTADOS

8.1.- ANÁLISIS PRACTICADOS

Para la verificación de la hipótesis planteada y la comprobación de la remoción

de fluoruros se hizo uso del laboratorio de Química y microbiología Sanitaria de la

ERIS ubicado en el Centro de Investigaciones de Ingeniería, se practicaron análisis de

fluoruros, además se practicaron pruebas de pH, Turbidez, Color, olor, Temperatura,

Alcalinidad, conductividad eléctrica, y en menor cantidad hierro, manganeso,

bacteriológico, sulfatos, cloruros, nitritos, nitratos y nitrógeno amoniacal. El

procedimiento usado para la determinación de fluoruros fue el método SPANDS

haciendo uso de un espectrofotómetro, se verifico la concentración de fluoruros tanto

a la entrada como a la salida de cada filtro lo que permitió establecer el porcentaje de

remoción y el comportamiento de dicha remoción a lo largo de la carrera de

filtración.

En un principio los filtros se hicieron trabajar con una carga de agua sobre la

superficie del medio filtrante de aproximadamente 50 cm, observándose que los

medios filtrantes utilizados removían los fluoruros pero su tasa de remoción declinaba

considerablemente en un lapso muy corto de tiempo.

En virtud de lo anterior se planteo el segundo modelo de filtración para hacer

trabajar los medios filtrantes a tasas mas bajas de filtración, A raíz de las

investigaciones realizadas en el segundo modelo de filtración propuesto se observo

una mejoría en la remoción si la carga hidráulica sobre el lecho filtrante era

eliminada, razón por la que se procedió a modificar la salida de las columnas de

filtración y eliminar la carga de agua permitiendo el paso libre del agua a través del

medio filtrante sin ninguna restricción de flujo en la salida.

Los resultados del proceso de investigación se presentan en las tablas y graficas siguientes, estos resultados incluyen solo los datos mas relevantes.

Page 48: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 48

8.2.- Resultados del Modelo Experimental # 1

COLUMNAS DE FILTRACIÓN RAPIDA

Page 49: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 49

Volumen (litros)

Tiempo (s)Caudal (l/min)

28-mar-03 0,0012,17 3,37 12,17 16,62 110 354,9418 Area: 0,06605 m2

27,96 3,371 15,79 12,81 105 273,568244,22 3,371 16,26 12,44 100 265,6606 Medio:61,83 3,371 17,61 11,49 95 245,294879,48 3,371 17,65 11,46 90 244,7389 Espesores:97,16 3,371 17,68 11,44 85 244,3236

116,55 3,371 19,39 10,43 80 222,7768 Medio: 3 cm137,10 3,371 20,55 9,84 75 210,2015158,60 3,371 21,50 9,41 70 200,9135 Arena: 30 cm181,64 3,371 23,04 8,78 65 187,4844206,80 3,371 25,16 8,04 60 171,6869 Grava: 25 cm233,97 3,371 27,17 7,44 55 158,9857264,44 3,371 30,47 6,64 50 141,767 Total: 58 cm299,60 3,371 35,16 5,75 45 122,8567341,63 3,371 42,03 4,81 40 102,7752399,31 3,371 57,68 3,51 35 74,88976457,69 3,341 58,38 3,43 30 73,33331500,54 1,011 42,85 1,42 28,5 30,23356

FACULTAD DE INGENIERIAESCUELA REGIONAL DE INGENIERIA SANITARIA

Estudio Especial"Aplicación de Medios Filtrantes para reducir Fluoruros en agua de Consumo"

ANALISIS CARGA - TASA DE FILTRACIONFILTRO 1

Descripcion del Filtro

TABLA F1-1

Carbon de hueso

FechaHora (seg)

Carga - CaudalAforo Carga

(cm)

Tasa de filtracion

(m3/m2-dia)

GRAFICO F1-1Carga-Tasa de Filtracion

0

50

100

150

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Tasa de Filtracion (m3/m2-dia)

Car

ga

(cm

)

FILTRO 1

Page 50: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 50

Medio de Intercambio: Carbon de Hueso Medio Arena GravaEspesor del Medio de Intercambio: 3 cm 3 30 25 cmTasa de Filtracion inicial: 10,67 m3/m2-dia ( 0,5 l/min)

1 2 3 4 5 6 728-mar-03 13:00 0,00 59 0,5 57,8 58,8 58,8 56,5 49,4 48,4 48,2 -9,6

Retrolavado 13:40 0,66 59 58,7 58,7 57,7 56,5 49,6 48,2 47,9 -10,8Filtrado 14:45 0,00 54,3 64,6 64,6 64,7 65,9 69 69,8 69,9 5,3

15:00 0,33 54,3 64,6 64,6 64,7 65,9 69 69,8 69,9 5,317:00 2,33 54,3 3 56 56 56 64,5 85,4 89,1 89,4 33,418:00 3,33 54,3 3 56 56 56 64,5 85,4 89,1 89,4 33,4

31-mar-03 8:00 Presentaba color y turbidez alta se inicia lavado a tasa alta 1,50 l/min, se inicia filtrado a las 12:00Inicio 12:00 0,00 54 0,5 61,1 61,1 61,1 61,5 63,4 63,7 63,8 2,7

13:00 1,00 56,9 65 65 61,1 65,6 67,2 67,5 67,6 2,614:30 1,50 52,6 67,6 67,6 67,6 68,5 70,9 71,1 71,2 3,6

01-abr-03 12:00 2,00 52,6 0,5 59,8 58,8 60 60,6 61,3 61,5 61,6 1,813:00 2,50 53,8 66,8 66,8 67 67,4 68,4 68,5 68,6 1,814:30 3,50 53,8 70 70 71,2 71,6 72,4 72,5 72,6 2,6

02-abr-03 9:00 0,00 53,8 1 65 65 65 66,1 72,9 73,8 73,9 8,911:30 2,50 54 59,8 59,8 59,8 61,5 67,3 68,2 68,3 8,513:00 4,00 54 59,9 59,9 59,9 61,6 67,3 68,2 68,3 8,414:00 5 52,6 59,9 59,9 59,9 61,8 67,5 68,4 68,5 8,616:00 6 52,6 58 58 58 61,5 71,7 73,4 73,6 15,6

Lecturas de Perdida de CargaFILTRO 1

Caudal (l/min)

Lecturas de Perdida de Carga (cm) Perdida de

CargaFecha Hora

Tiempo de

operación

Carga (cm)

ESCUELA REGIONAL DE INGENIERIA SANITARIAEstudio Especial

TABLA F1-2"Aplicación de Medios Filtrantes para reducir Fluoruros en agua de Consumo"

02468

10121416

0 1 2 3 4 5 6 7 8Tiempo (Horas)

Per

did

a d

e C

arg

a (c

m)

Perdida de carga para 0,50 l/minPerdida de carga para 1,00 l/min

aumentotasa de

GRAFICA F1-2Perdida de Carga Vrs Tiempo

Page 51: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 51

GRAFICA F1-3Integracion de perdida de carga durante filtrado

Filtro #1 Carbon de Hueso

23%

58%

15%

2%2% 0%

Interfase agua-medio

perdida en el medio

interfase medio-arena

perdida en arena

interfase arena grava

perdida en grava

Medio Filtrante : CARBON DE HUESOEspesor del Medio: 3 cm

3 2

GRAFICA F1-4Integracion de perdida de carga durante Lavado

Filtro #1 Carbon de Hueso

9%11%

64%

13% 3%0%

Interfase agua-medio

perdida en el medio

interfase medio-arena

perdida en arena

interfase arena grava

perdida en grava

Medio Filtrante : CARBON DE HUESOEspesor del Medio: 3 cm

3 2

Page 52: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 52

Medio de Intercambio: Carbon de Hueso Medio Arena GravaEspesor del Medio de Intercambio:3 cm 3 30 25 cmTasa de Filtracion inicial: 10,67 m3/m2-dia ( 0,5 l/min)

Ambiente Entrada Salida Entrada Salida%

Remocion Entrada Salida Entrada Salida

28-mar-03 14:00 0,00 23 23 7,21 6,95 0,8 88,49% 0,85 0,65 3 410 260 / 27814:45 0,75 23 23 7,26 6,95 1,03 85,18% 2 1,4 3 260

Lavado 15:00 1,00 Debido al color muy alto en la salida16:10 1,50 23 23 7,21 124/140 280 / 30615:10 2,50 7,31 320 / 322

01-abr-03 8:45 0,0011:00 2,25 7,27 7,7 2,45 68,18% 0,245 2,06 2 83 104/14412:00 3,25 7,26 7,95 3,45 56,60% 0,339 1,8 5 8513:00 4,25 7,21 7,95 3,9 50,94% 0,724 2,01 0 7116:00 5,25 7,26 7,95 5,15 35,22% 0,25 1,73 0 7717:00 6,25 7,21 6,9 5 27,54% 0,26 1,73 1 77

Filtrado 8:00 6,25 23,1 21,5 8,6 5,95 1,45 75,63%02-abr-03 10:00 8,00 23,1 21,5 7,8 5,95 3,3 44,54%

11:30 9,50 7,8 6,05 3,45 42,98%13:00 11,00 6,95 3,6 48,20%14:00 12,00 7,3 4,25 41,78%15:00 13,00 6,9 5,1 26,09%16:20 14,33 7,45 7 6,04%

ESCUELA REGIONAL DE INGENIERIA SANITARIA

Turbiedad Color

Resultados de LaboratorioAnalisis de Reduccion de Fluoruros

AlcalinidadConductividad

TABLA F1-3

FechaFluoruros Otros Parametros

HoraOperación Continua

Temperatura °C pH

salida

Page 53: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 53

GRAFICA F1-5Remocion de Fluoruros vrs Tiempo

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00

Horas de operacion

% d

e R

emo

cio

n

Remocion de Fluoruros - Tiempo (medio nuevo)Remocion de Fluoruros (medio Regenerado)

GRAFICA F1-6Concentracion de Fluoruros vrs Tiempo

0

2

4

6

8

10

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00

Horas de operacion

mg/

l

Fluoruros en Entrada Fluoruros en Salida

Ret

rola

vado

con

Hid

roxi

do d

e

Medio Filtrante : CARBON DE HUESOEspesor del Medio: 3 cmTasa de filtracion : 10.67 m

3/m

2-dia

Nota:

El retrolavado se realizo no porque el medio se colmatara, sino por la perdida de capacidad de remocion de fluoruros, para la regeneracion se uso una solucion de hidroxido de sodio a una concentracion de 1.5 g/litro, esto logro la regeneracion del medio filtrante (Carbon de Hueso) en un 100%, ya que despues de haber retrolavado se optubo una remosion promedio de 76%, valor tipico al inicio del proceso de filtrado con el medio nuevo.

un problema en el retrolavado y que afecto los resultados despues del mismo fue la ruptura del medio debido a un chorro de agua que ascendio por la arena causando la mezcla de aproximadamente el 50% del medio de intercambio con la arena y ocacionando una superficie sin contacto con el medio.

Ret

rola

vado

con

Hid

roxi

do d

e S

odio

Page 54: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 54

GRAFICA F1-7Color vrs Tiempo

0

20

40

60

80

100

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00

Horas de operaciónCarrera del Filtro

Un

idad

es d

e C

olo

r

Color en entrada Color en Salida

Ret

rola

vado

con

Hid

roxi

do d

e

GRAFICA F1-8Turbiedad vrs Tiempo

00,5

11,5

22,5

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00

Horas de operaciónCarrera del Filtro

UN

T

Turbiedad en Entrada Turbiedad en Salida

Ret

rola

vado

con

Hid

roxi

do d

e

GRAFICA F1-9Remocion de Fluoruros vrs Volumen

0%10%20%30%40%50%60%70%80%

0 1 2 3 4 5 6 7

Volumen Equivalente m3/m2

% d

e R

emo

cio

n

Remocion de Fluoruros - volumen Equivalente

Remocion de Fluoruros medio Regenerado

Ret

rola

vado

con

Hid

roxi

do d

e S

odio

Area del Filtro = 0.06605 m2

Page 55: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 55

Medio de Intercambio: Carbon de Hueso Medio Arena GravaEspesor del Medio de Intercambio:10 cm 10 30 25 cmTasa de Filtracion inicial: 10,67 m

3/m

2-dia ( 0,5 l/min)

AmbienteEntrada Salida Entrada Salida%

RemosionEntrad

aSalida Entrada Salida

03-abr-03 8:30 0,00 23 23 7,34 5,25 1,35 74,29% 1 1,71 3 70 260 / 27810:00 1,50 23 23 4,85 1,4 71,13% 2 1,4 3 6511:00 2,50 5,85 1,7 70,94% 1 412:00 3,50 23 23 7,21 4,15 1,95 53,01% 0,351 2,53 1 65 124/140 280 / 30613:00 4,50 7,31 6,1 2,7 55,74% 0,21 1,8 1 50 320 / 32214:00 5,50 7,3 4,2 42,47% 0,2 3,99 0 5916:00 7,50 5,8 5,8 0,00% 0,2 3,99 1 5916:30 8,00 6,4 6,3 1,56% 0,32 1,1 1 6017:30 9,00 6,6 6,5 1,52% 0,32 3 2 67

Retrolavado inicio04-abr-03 9:00 tiempo 25 minutos a 1.5 l/min10,56

10:00 10,5210:25 9,75

Filtrado inicio04-abr-03 12:00 2,00

13:00 3,00 8,21 7,85 1 87,26% 0,18 0,42 1 7014:00 4,00 8,45 7,15 4,15 41,96% 0,15 0,49 1 65

Nota: Al momento de retrolavar se produjo ruptura del medio perdiendose aprox. el 40% de la superficie efectiva del mismo.

ESCUELA REGIONAL DE INGENIERIA SANITARIA

Otros ParametrosTurbiedad Color

Estudio Especial"Aplicación de Medios Filtrantes para reducir Fluoruros en agua de Consumo"

Resultados de LaboratorioAnalisis de Reduccion de Fluoruros

Alcalinidad Conductividad

TABLA F1-4

Fecha Hora

Operación

Continua

Temperatura °C pH

salida

Fluoruros

Page 56: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 56

GRAFICA F1-10Remocion de Fluoruros vrs Tiempo

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00

Horas de Operacion

% d

e R

emo

cio

n

Remocion de Fluoruros - Tiempo

GRAFICA F1-11Concentracion de Fluoruros-Tiempo

012345

678

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00

Fluoruros en Entrada Fluoruros en Salida

Ret

rola

vado

con

Hid

roxi

do d

e

Medio Filtrante : CARBON DE HUESOEspesor del Medio: 10 cmTasa de filtracion : 10.67 m 3/m 2-dia

Ret

rola

vado

con

Hid

roxi

do d

e S

odio

Nota:

El retrolavado se realizo no porque el medio se colmatara, sino por la perdida de capacidad de remocion de fluoruros, para la regeneracion se uso una solucion de hidroxido de sodio a una concentracion de 1.5 g/litro, esto logro la regeneracion del medio filtrante (Carbon de Hueso) en un 100%, ya que despues de haber retrolavado se optubo una remosion promedio de 56%, valor tipico al inicio del proceso de fi ltrado con el medio nuevo.

Page 57: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 57

GRAFICA F1-12

Color vrs Tiempo

0

20

40

60

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Color en entrada Color en Salida

Ret

rola

vado

con

Hid

roxi

do d

e S

odio

GRAFICA F1-13

Turbiedad vrs Tiempo

0

2

4

6

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Turbiedad en Entrada Turbiedad en Salida

Ret

rola

vado

con

Hid

roxi

do d

e S

odio

GRAFICA F1-14

Remocion de Fluoruros vrs Volumen

0%

20%

40%

60%

80%

0 1 2 3 4 5

Volumen Equivalente (m3/m2)

% d

e R

emo

cio

n

Remocion de Fluoruros - volumen Equivalente

Area del Filtro = 0.06605 m2

Page 58: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 58

Medio de Intercambio: Carbon de Hueso Medio Arena GravaEspesor del Medio de Intercambio: 15 cm 15 30 25 cmTasa de Filtracion inicial: 10,67 m3/m2-dia ( 0,5 l/min)

Ambiente Entrada SalidaEntrada Salida %

RemocionEntrada Salida Entrada Salida

12-may-03 8:30 0,00 7,56 6,6 2,8 57,58% 2 6 1 70 270 / 34010:00 1,50 6,6 2,7 59,09% 2,5 3 1 6511:00 2,50 7,6 6,6 1,2 81,82% 1 4 0 8012:00 3,50 7,21 6,8 1,25 81,62% 0,351 2,53 1 65 130/144 280 / 34613:00 4,50 7,31 6,8 1,15 83,09% 0,21 1,8 1 50 320 / 34014:00 5,50 6,8 1,25 81,62% 0,2 3 0 5916:00 7,50 6,7 1,2 82,09% 0,2 3 1 59

FACULTAD DE INGENIERIAESCUELA REGIONAL DE INGENIERIA SANITARIA

Otros Parametros

Hora

Operación

Continua

Temperatura °C pH

salida

Fluoruros

TABLA F1-5

Turbiedad Color

Estudio Especial"Aplicación de Medios Filtrantes para reducir Fluoruros en agua de Consumo"

Resultados de LaboratorioAnalisis de Reduccion de Fluoruros

Alcalinidad Conductividad

FILTRO 1 (Sin Carga Hidraulica)

Fecha

Page 59: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 59

GRAFICA F1-15Remocion de Fluoruros vrs Tiempo

0%

20%

40%

60%

80%

100%

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Horas de Operacion

% d

e R

emo

cio

n

Remocion de Fluoruros - Tiempo

GRAFICA F1-16Concentracion de Fluoruros vrs Tiempo

0

2

4

6

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Horas de Operacion

Co

nce

ntr

acu

on

m

g/l

Fluoruros en Entrada Fluoruros en Salida

Medio Filtrante : CARBON DE HUESOEspesor del Medio: 15 cmTasa de filtracion : 10.67 m3/m2-dia

Nota:

Se observo que al operar el filtro bajo esta modificacion la remocion de fluoruros es mas permanente en el tiempo y la tasa de remocion tiende a mantenerse casi constante, el problema de color persiste en esta modalidad de operación del filtro.

Page 60: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 60

GRAFICA F1-17Color vrs Tiempo

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 1 2 3 4 5 6 7 8Horas de Operacion

Uni

dade

s de

Col

or

Color en entrada Color en Salida

GRAFICA F1-18Turbiedad vrs Tiempo

01234567

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Horas de Operacion

Un

idad

es d

e T

urb

ied

ad

Turbiedad en Entrada Turbiedad en Salida

GRAFICA F1-19Remocion de Fluoruros vrs Volumen

0%

20%

40%

60%

80%

100%

0 1 1 2 2 3 3 4 4

Volumen Equivalente (m3/m2)

% d

e R

emo

cio

n

Remocion de Fluoruros - volumen Equivalente

Area del Filtro = 0.06605 m2

0%10%20%30%40%50%60%70%80%

Rem

oci

on

Sin CargaHidraulica

Con CargaHidraulica

Tipo de Filtracion

GRAFICA F1-20Remocion de Fluoruros

Remocion deFluoruros

Page 61: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 61

V o l u m en

( l i t r o s )

T i e m p o (s)

C a u d a l ( l / m i n )

2 5 - m a r - 0 3 0 , 0 01 3 , 1 7 3 , 3 7 1 3 , 1 7 1 5 , 3 6 1 1 0 3 2 8 A r e a : 0 , 0 6 6 m 2

2 8 , 5 6 3 , 3 7 1 1 5 , 3 9 1 3 , 1 4 1 0 5 2 8 0 , 74 4 , 2 2 3 , 3 7 1 1 5 , 6 6 1 2 , 9 2 1 0 0 2 7 5 , 8 M e d i o :6 1 , 8 3 3 , 3 7 1 1 7 , 6 1 1 1 , 4 9 9 5 2 4 5 , 37 9 , 4 8 3 , 3 7 1 1 7 , 6 5 1 1 , 4 6 9 0 2 4 4 , 7 E s p e s o r e s :9 7 , 1 6 3 , 3 7 1 1 7 , 6 8 1 1 , 4 4 8 5 2 4 4 , 3

1 1 6 , 5 5 3 , 3 7 1 1 9 , 3 9 1 0 , 4 3 8 0 2 2 2 , 8 M e d i o : 1 0 c m1 3 7 , 1 0 3 , 3 7 1 2 0 , 5 5 9 , 8 4 7 5 2 1 0 , 21 5 8 , 6 0 3 , 3 7 1 2 1 , 5 0 9 , 4 1 7 0 2 0 0 , 9 A r e n a : 3 0 c m1 8 1 , 6 4 3 , 3 7 1 2 3 , 0 4 8 , 7 8 6 5 1 8 7 , 52 0 6 , 8 0 3 , 3 7 1 2 5 , 1 6 8 , 0 4 6 0 1 7 1 , 7 G r a v a : 2 5 c m2 3 3 , 9 7 3 , 3 7 1 2 7 , 1 7 7 , 4 4 5 5 1 5 92 6 4 , 4 4 3 , 3 7 1 3 0 , 4 7 6 , 6 4 5 0 1 4 1 , 8 T o t a l : 6 5 c m2 9 9 , 6 0 3 , 3 7 1 3 5 , 1 6 5 , 7 5 4 5 1 2 2 , 93 4 1 , 6 3 3 , 3 7 1 4 2 , 0 3 4 , 8 1 4 0 1 0 2 , 83 9 9 , 3 1 3 , 3 7 1 5 7 , 6 8 3 , 5 1 3 5 7 4 , 8 94 5 7 , 6 9 3 , 3 4 1 5 8 , 3 8 3 , 4 3 3 0 7 3 , 3 35 0 0 , 5 4 1 , 0 1 1 4 2 , 8 5 1 , 4 2 2 8 , 5 3 0 , 2 3

D e s c r i p c i o n d e l F i l t r o

A r e n a P o m e z

F e c h aH o r a ( s e g )

C a r g a - C a u d a lA f o r o

C a r g a ( c m )

T a s a d e f i l t r a c i o

n

( m 3 /m 2 -

E s t u d i o E s p e c i a l" A p l i c a c i ó n d e M e d i o s F i l t r a n t e s p a r a r e d u c i r F l u o r u r o s e n a g u a d e C o n s u m o "

A N A L I S I S C A R G A - T A S A D E F I L T R A C I O NF I L T R O 2

T A B L A F 2 - 1

U N I V E R S I D A D S A N C A R L O SF A C U L T A D D E I N G E N I E R I A

E S C U E L A R E G I O N A L D E I N G E N I E R I A S A N I T A R I A

G R A F I C A F 2 - 1C a r g a - T a s a d e F i l t r a c i o n

0

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

1 2 0

0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

T a s a d e F i l t r a c i o n ( m 3 / m 2 - d i a )

Car

ga (

cm)

F I L T R O 2

Page 62: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 62

Medio de Intercambio: Arena Pomez Medio Arena GravaEspesor del Medio de Intercambio: 10 cm 10 30 25 cmTasa de Filtracion inicial: 10,67 m 3/m 2-dia ( 0,5 l/min)

1 2 3 4 5 6 726-mar-03 15:45 0,75 84 0,5 36,9 36,9 37 38,5 39,7 40,1 40,1 3,2

16:10 1,17 63,5 56,8 56,8 56,8 57,9 58,9 59,1 59,2 2,427-mar-03 12:00 1,17 66,4 53,4 53,4 53,8 54,6 55,2 55,3 55,5 2,1

13:00 2,17 67,5 52,1 52,1 52,3 53,1 54 54,1 54,1 214:00 3,17 65,6 54 54 54,3 55,1 55,9 56 56,1 2,115:00 4,17 62,8 56,8 56,8 57,1 57,5 58,3 58,5 58,6 1,817:00 6,17 64,5 55,2 55,2 55,6 56,3 57,1 57,2 57,3 2,1

28-mar-03 8:00 21,17 33,1 86,7 86,7 86,9 87,3 87,5 87,7 87,8 1,1Lavado 10:45 60 60 59,9 56,6 51,4 50,1 49,9 -10,1Filtrado 12:00 0

13:00 1,00 60 59,8 58,8 60 60,6 61,3 61,5 61,6 1,814:00 2,00 53,8 66,8 66,8 67 67,4 68,4 68,5 68,6 1,815:00 3,00 48,8 70 70 71,2 71,6 72,4 72,5 72,6 2,616:00 4,00 48,8 70 70 71,2 71,7 72,5 72,6 72,7 2,7

Caudal (l/min)

Lecturas de Perdida de Carga (cm) Perdida de CargaFecha Hora

Tiempo de operación

Carga (cm)

Estudio Especial"Aplicación de Medios Filtrantes para reducir Fluoruros en agua de Consumo"

Lecturas de Perdida de CargaFILTRO 2

TABLA F2-2

FACULTAD DE INGENIERIAESCUELA REGIONAL DE INGENIERIA SANITARIA

Variacion de Perdida de Carga GRAFICA F2-2(Arena Pomez)

0

1

2

3

4

5

0 2 4 6 8 10

Tiempo (Horas)

Per

did

a d

e C

arg

a (c

m)

Variacion Perdida de Carga-Tiempo 27-Marz-03Variacion Perdida de Carga- Tiempo 28-Marzo-03

Page 63: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 63

Integracion de perdida de carga durante filtradoGRAFICO F2-3

Arena Pomez0%

19%

37%

29%

5%10%

Interfase agua-medio

perdida en el medio

interfase medio-arena

perdida en arena

interfase arena grava

perdida en grava

Medio Filtrante : ARENA POMEZEspesor del Medio: 10 cmTasa de filtracion : 10.67 m3/m2-

Integracion de perdida de carga durante LavadoGRAFICO F2-4Arena Pomez

33%

51%

13%

0%

2% 1%

Interfase agua-medio

perdida en el medio

interfase medio-arena

perdida en arena

interfase arena grava

perdida en grava

Medio Filtrante : ARENA POMEZEspesor del Medio: 10 cmTasa de filtracion : 38,45 m3/m2-

Page 64: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 64

Medio de In tercambio: Arena pomez Medio A r e n a G r a v aEspesor del Medio de Intercambio:1 0 cm 10 3 0 25 cmTasa de Fi l tracion inicial : 10 ,67 m 3 /m 2 -dia ( 0,5 l /min)

Ambiente Entrada Sal ida Entrada Sal ida%

RemocionEnt rad

aSal ida Entrada Sal ida

26-mar-03 15 :10 0,34 23 23 5,25 1,35 74,29% 1 1,71 3 5 260 / 27815 :30 0,50 23 23 4,85 1,4 71,13% 2 1 ,4 3 5

27-mar-01 11 :0027-mar-03 12 :00 1,50 23 23 7,21 4,15 1,95 53,01% 0,351 2,53 1 7 124/140 280 / 306

13 :00 2,50 7,31 6,1 2,7 55,74% 0,21 1 ,8 1 5 320 / 32214 :30 4,06 7,3 4,2 42,47% 0,2 3 ,99 0 416 :00 5,00 5,8 5,8 0,00%16 :30 5,50 6,4 6,3 1,56% 0,32 1 ,1 1 617 :30 6,50 6,6 6,5 1,52%

28-mar-03 8:00 21 ,00 0,36 0,36 0,00%Retro lavado inicio

28-mar-03 9:00 23 ,25 t iempo 25 minutos a 1 .5 l /min10 ,5610 :00 10 ,5210 :25 9,75

Filtrado inicio28-mar-03 12 :00 25 ,00

13 :00 26 ,00 8,21 7,85 1 87,26% 0,18 0,42 1 514 :00 27 ,00 8,45 7,15 4,15 41,96% 0,15 0,49 1 1

3:00 28 ,00 6,7 6,65 0,75% 0 1

Nota: Al momento de ret ro lavar se produjo ruptura del medio perd iendose aprox. e l 40% de la super f ic ie efect iva del mismo.

TABLA F2 -3

F I L T R O 2

F e c h a HoraOperac ión Cont inua

Temperatura °C p H

salida

FluorurosOtros Parametros

Turb iedad Co lo r

Estudio Especia l"Aplicación de Medios Fil trantes para reducir Fluoruros en agua de Consumo"

Resultados de Laborator ioAnal is is de Reduccion de F luoruros

Alcal in idad Conduc t i v idad

UNIVERSIDAD SAN CARLOSF A C U L T A D D E I N G E N I E R I A

E S C U E L A R E G I O N A L D E I N G E N I E R I A S A N I T A R I A

Page 65: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 65

GRAFICO F2-5Remocion de Fluoruros vrs Tiempo

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00

Horas de operacion

% d

e R

emoc

ion

Remocion de Fluoruros - Tiempo

GRAFICO F2-6Concentracion de Fluoruros vrs Tiempo

012345678

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00

Horas de operacion

mg/

l

Fluoruros en Entrada Fluoruros en Salida

Ret

rola

vado

con

Hid

roxi

do d

e

Medio Filtrante : ARENA POMEZ Espesor del Medio: 10 cmTasa de filtracion : 10.67 m3/m2-diaNota:

El retrolavado se realizo no porque el medio se colmatara, sino por la perdida de capacidad de remocion de fluoruros,

para la regeneracion se uso una solucion de hidroxido de sodio a una concentracion de 1.5 g/litro, esto logro la

regeneracion del medio filtrante (Arena Pomez) en un 100%, ya que despues de haber retrolavado se optubo una

remosion promedio de 56%, valor tipico al inicio del proceso de filtrado con el medio nuevo.

un problema en el retrolavado y que afecto los resultados despues del mismo fue la ruptura del medio debido a un chorro

de agua que ascendio por la arena causando la mezxcla de aproximadamente el 70% del medio de intercambio con la

arena y ocacionando una superficie sin contacto con el medio.

Ret

rola

vado

con

Hid

roxi

do d

e S

odio

Page 66: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 66

GRAFICO F2-/Variacion de Color -Tiempo

0

2

4

6

8

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00

Horas de operaciónCarrera del Filtro

Un

idad

es d

e C

olo

r

Color en entrada Color en SalidaR

etro

lava

do c

on H

idro

xido

de

GRAFICA F2-8Variacion de Turbiedad-Tiempo

01

2

3

4

5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Horas de operaciónCarrera del Filtro

UN

T

Turbiedad en Entrada Turbiedad en Salida

Ret

rola

vado

con

Hid

roxi

do d

e

GRAFICA F2-9Remocion de Fluoruros vrs Volumen

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

0 1 2 3 4

Volumen Equivalente m3/m

2

% d

e R

emo

cio

n

Remocion de Fluoruros - volumen Equivalente

Area del Filtro = 0.06605 m2

Page 67: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 67

Medio de Intercambio: Arena Pomez Medio Arena GravaEspesor del Medio de Intercambio: 20 cm 20 30 25 cmTasa de Filtracion inicial: 10,67 m 3 /m 2 -dia ( 0,5 l /min)

1 2 3 4 5 6 731-mar-03 8:45 0,00 67,9 0,5 51,7 51,8 52,1 52,6 53,5 53,7 53,8 2,1

10:00 1,25 67,9 0,5 51,7 51,8 52,1 52,6 53,5 53,6 53,8 2,111:00 2,25 67,9 0,5 51,9 51,9 52,3 52,7 53,5 53,6 53,7 1,812:00 3,25 71,8 0,5 48,2 48,2 48,4 48,6 49,6 49,7 49,8 1,613:00 4,25 72,5 0,5 47,3 47,3 47,6 47,8 48,8 48,9 49,1 1,817:20 8,58 72,8 0,5 46,9 46,9 47,2 47,6 48,5 48,6 48,7 1,8

01-abr-03 8:00 23,24 65,7 0,5 52,2 52,2 52,6 53,2 54,1 54,2 54,3 2,1Inicio Filtrado despues de regenerar el medio 12:00

12:00 0,00 59,5 0,4 60,5 60,6 61,4 61,8 62,7 62,8 62,9 2,313:00 1,00 57,5 0,4 62 62,1 62,9 64,4 65 65,1 65,2 3,114:00 2,00 56,5 0,4 63 63,1 64,1 64,6 65,2 65,3 65,4 2,3

02-abr-03 9:00 0,00 65,3 1,00 54,5 54,7 57,2 58,6 60,5 60,7 60,8 6,111:30 2,50 64,7 1,00 55 55,2 57,4 58,5 60,1 60,3 60,4 5,213:00 4,00 64 1,00 55,8 56,1 58,3 59,5 60,9 61 61,1 514:00 5,00 64,3 1,00 55,4 55,7 57,9 59,1 60,5 60,7 60,7 515:00 6,00 64,3 1,00 55,4 55,7 57,9 59,1 60,5 60,7 60,8 5,116:00 7,00 65 1,50 55,4 56 60,3 62,5 65,1 65,5 65,6 9,6

Caudal (l/min)

Lecturas de Perdida de Carga (cm) Perdida de Fecha Hora Tiemp

o de Carga ( c m )

Estudio Especial"Aplicación de Medios Filtrantes para reducir Fluoruros en agua de Consumo"

Lecturas de Perdida de CargaFILTRO 2

TABLA F2-4

UNIVERSIDAD SAN CARLOSFACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA REGIONAL DE INGENIERIA SANITARIA

Variacion Perdida de Carga-Tiempo Filtro 2 (Arena Pomez)

GRAFICA F2-10

012345678

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Tiempo (Horas)

Per

dida

de

Car

ga

(cm

)

Variacion Perdida de Carga-Tiempo tasa 10 m3/m2-diaVariacion Perdida de Carga-Tiempo para 20 m3/m2-dia

Page 68: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 68

GRAFICA F2-11Integracion de perdida de carga durante filtrado

Tasa de Filtracion 10,67 m3/m

2-dia

5 %14%

24%42%

5 % 10%Interfase agua-medioperdida en el mediointerfase medio-arenaperdida en arenainterfase arena gravaperdida en grava

Medio Filtrante : ARENA POMEZEspesor del Medio: 20 cmTasa de filtracion : 10.67 m

3/m

2-

GRAFICA F2-12Integracion de perdida de carga durante filtrado

Tasa de Filtracion 20 m 3/m 2-dia

40%

22%

30%

3 % 3%2%

Interfase agua-medioperdida en el medio

interfase medio-arenaperdida en arenainterfase arena gravaperdida en grava

Medio Filtrante : ARENA POMEZEspesor del Medio: 20 cm

GRAFICA F2-13Integracion de perdida de carga durante filtrado

Tasa de Filtracion 37 m 3 /m2-dia

42%

22%

25%

4%6%

1%

Interfase agua-medioperdida en el mediointerfase medio-arenaperdida en arenainterfase arena gravaperdida en grava

Medio Filtrante : ARENA POMEZEspesor del Medio: 20 cm

3 2

Page 69: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 69

Medio de In tercambio: Arena pomez Medio Arena G r a v aEspesor de l Medio de In tercambio: 2 0 cm 2 0 3 0 2 5 cmTasa de Filtracion inicial: 10,67 m 3 /m 2 -dia ( 0,5 l /min)

Entrada Salida Ent rada Sal ida Entrada Salida%

Remocion

Entrada Sal ida Entrada Sal ida Entrada Sal ida

31-mar-03 8:45 0,00 2 3 2 3 6,752 8,631 7,1 1,8 74,65% 0,29 3 1 310:00 1,25 2 3 2 3 6,752 8,72 6,6 3,2 51,52% 0,302 3,15 4 911:00 2,25 6,735 8,54 7 5,7 18,57% 0,403 1,81 1 6 305 3 5 912:00 3,25 2 3 2 3 6,662 8,43 6,5 4,85 25,38% 0,277 1,04 2 7 110 / 144 314 3 3 813:00 4,25 6,62 8,45 7,35 6,2 15,65% 0,248 0,624 1 4 114 /15217:00 8,25 2 3 2 3 6,63 8,09 6,75 6,75 0,00% 0,27 0,557 1 1 300 3 3 119:00 10,25 6,63 7,94 5,15 7,05 -36,89% 0 1

01-abr-03 8:00 23,25 6,76 7,74 2,45 3,5 -42,86% 0,258 0,557 0 1 110 / 142Inic io Retrolavado a las 8:30 con solucion de Hidroxido de Sodio, se in ic io f i l t rado a las 11:00

01-abr-03 8:0012:00 1,00 6,75 9,125 7,95 2,8 64,78%13:00 2,00 6,7 9,13 7,95 2,8 64,78% 0,724 0,591 0 014:30 3,50 6,7 8,72 7,45 6,4 14,09% 0,25 0,49 0 116:00 5,00 6,735 8,56 0,94 1,37 -45,74% 0,25 0,49 0 117:00 6,00 6,665 8,09

11-abr-03 10:00 1,00 6,8 8,481 6,5 4,75 26,92% 118 / 21011:30 2,50 6,69 8,06 5,45 2,9 46,79% 128 / 15213:00 4,00 6,6 4,2 36,36% 120 / 15214:00 5,00 7,45 7,1 4,70%15:00 6,00 6,4 6,4 0 ,00%16:00 7,00 6,4 6,4 0 ,00%

Fluoruros Otros Parametros

T A B L A F 2 - 5

Hora

Operac ión

Cont inua

Temperatura pH Turb iedad Color

Estudio Especial"Aplicación de Medios Fil trantes para reducir Fluoruros en agua de Consumo"

Resultados de LaboratorioAnal is is de Reduccion de Fluoruros

Alcal in idad

Conduct iv idad

F I L T R O 2

Fecha

UNIVERSIDAD SAN CARLOSF A C U L T A D D E I N G E N I E R I A

E S C U E L A R E G I O N A L D E I N G E N I E R I A S A N I T A R I A

Page 70: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 70

GRAFICA F2-14Remoc ion de F luoruros v rs T iempo

-60%-40%

-20%

0%20%

40%

60%80%

100%

0,00 5 ,00 10,00 15,00 20,00 25 ,00

Horas de Operac ion

% d

e R

emo

sio

n

Remoc ion de F luoruros - T iempo (31 / marzo /03)

Remocion de Fluoruros -T iempo (01/abr i l /03)

Remocion de F luoruros - T iempo (11/ abr i l /03)

GRAFICA F2-15Concent rac ion de F luoruros v rs T iempo

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0,00 5 ,00 10,00 15,00 20,00 25 ,00

Horas de Operac ion

Co

nce

ntr

acio

n (

mg

/l)

Fluoruros en Ent rada Fluoruros en Sa l ida

Medio F i l t ran te : ARENA POMEZ Espesor de l Medio : 20 cmTasa de f i l t racion : 10.67 m

3/m

2-dia

Nota:

El ret ro lavado se real izo no porque e l medio se colmatara, s ino por la perd ida de capacidad de remocion de f luoruros, para la regeneracion se uso una solucion de hidroxido de sodio a una concentracion de 1.5 g/ l i t ro, esto logro la regeneracion del medio f i l t rante (Arena Pomez) en un 100%, ya que despues de haber re t ro lavado se optubo una remosion in ic ia l de 60%, va lor t ip ico a l in ic io del proceso de f i l t rado con e l medio nuevo. Se observa que e l pH despues del Retro lavado se incrementa considerablemente, teniendo que dejar pasar 60 l i t ros de agua (segun el area del f i l t ro) para poder bajar e l pH a un valor aceptable.

Un problema en e l re t ro lavado y que afecto los resul tados despues del mismo fue la ruptura del medio debido a un chorro de agua que ascendio por la arena causando la mezxcla de aproximadamente el 70% del medio de intercambio con la arena y ocacionando una superf ic ie s in contacto con el medio.

Ret

rola

vado

con

Hid

roxi

do d

e S

odio

Page 71: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 71

GRAFICA F2-16Color vrs Tiempo

0

2

4

6

8

10

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

Horas de operacion

Un

idad

es d

e C

olo

r

Color en entrada Color en Salida Ret

rola

vado

con

Hid

roxi

do d

e S

odio

GRAFICA F2-17Turbiedad vrs Tiempo

0

1

2

3

4

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

Horas de operacion

Un

idad

es N

T

Turbiedad en Entrada Turbiedad en Salida

Ret

rola

vado

con

Hid

roxi

do d

e S

odio

GRAFICA F2-18Remocion de Fluoruros vrs Volumen

0%

20%

40%

60%

80%

0 1 2 3 4Volumen Equivalente m3/m2

% d

e re

mo

cio

n

Remocion de Fluoruros - volumen Equivalente

Area del Filtro = 0.06605 m2

Page 72: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 72

Medio de In tercambio: Arena pomez Medio Arena G r a v aEspesor del Medio de Intercambio: 30 cm 30 30 25 cmTasa de Fi l t rac ion in ic ia l : 15 m 3 /m 2 -dia ( 0,7 l /min)

Entrada

Salida Entrada

Sal ida Entrada Sal ida%

Remosion

Entrada

Sal ida Entrada Sal ida Entrada Salida

12-may-03 Inic io de f i l t rado a 12:30 tasa 0,70 l /min ( 15 m3/m2-dia)13:00 0,50 21 21 6,752 8,72 6,6 1 ,55 76,52% 0,302 3,15 4 914:00 1,50 6,735 8,54 6,6 5 ,3 19,70% 0,403 1,81 1 615:00 2,50 21 21 6,662 8,43 6,5 5 ,05 22,31% 0,277 1,04 2 716:00 3,50 6,62 8,45 6,6 5 24,24% 0,248 0,624 1 417:00 4,50 21 21 6,63 8,09 6,75 5,3 21,48% 0,27 0,557 1 1

U N I V E R S I D A D S A N C A R L O SF A C U L T A D D E I N G E N I E R I A

E S C U E L A R E G I O N A L D E I N G E N I E R I A S A N I T A R I A

Turbiedad Color

Estudio Especial"Aplicación de Medios Fil trantes para reducir Fluoruros en agua de Consumo"

Resultados de LaboratorioAnal is is de Reduccion de Fluoruros

TABLA F2-6

Alcal in idad

Conduct iv idad

FILTRO 2 (Trabajando sin carga Hidraul ica sobre el lecho)

Fecha Hora

Operación

Continua

Temperatura p H Fluoruros Otros Parametros

Page 73: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 73

GRAFICA F2-19Remocion de Fluoruros vrs Tiempo

0%

10%

20%30%

40%

50%

60%

70%

80%90%

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00

Horas de Operacion

% d

e R

emo

cio

n

Remocion de Fluoruros - Tiempo (12/ mayo/03)

GRAFICA F2-20Concentracion de Fluoruros vrs Tiempo

012345678

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00

Horas de Operacion

Co

nce

ntr

acio

n (

mg

/l)

Fluoruros en Entrada Fluoruros en Salida

Medio Filtrante : ARENA POMEZ Espesor del Medio: 30 cmTasa de filtracion : 15 m3/m2-dia

Nota:

Se observa una tendencia a ser constante la remocion en un orden del 20%, al comparar con los otas pruebas de remocion se ve que

la grafica no declina tan rapido, tal y como sucedia en las otras pruebas realizadas, se puede mejorar la remocion aumentando el espesor del lecho de arena y colocando arena mas fina en el lecho de intercambio.

Ret

rola

vado

con

Hid

roxi

do d

e S

odio

Page 74: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 74

GRAFICA F2-21Color vrs Tiempo

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00

Horas de operacion

Un

idad

es d

e C

olo

r

Color en entrada Color en Salida

GRAFICA F2-22Turbiedad vrs Tiempo

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00

Horas de operacion

Uni

dade

s N

T

Turbiedad en Entrada Turbiedad en Salida

GRAFICA F2-23Remocion de Fluoruros vrs Volumen

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

Volumen Equivalente m3/m2

% d

e re

mo

cio

n

Remocion de Fluoruros - volumen Equivalente

Area del Filtro = 0.06605 m 2

Page 75: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 75

Volumen (cm

3)

Tiempo (s)

Caudal (l/min)

25-mar-03 0,0015,26 3,371 15,26 13,25 105,00 283,18 Area: 0,067425 m

2

30,76 3,371 15,50 13,05 100,00 278,7947,09 3,371 16,33 12,39 95,00 264,62 Medio:63,67 3,371 16,58 12,20 90,00 260,6381,01 3,371 17,34 11,66 85,00 249,21 Espesores:

100,13 3,371 19,12 10,58 80,00 226,01119,52 3,371 19,39 10,43 75,00 222,86 Medio: 5 cm140,81 3,371 21,29 9,50 70,00 202,97163,07 3,371 22,26 9,09 65,00 194,13 Arena: 30 cm186,89 3,371 23,82 8,49 60,00 181,41213,26 3,371 26,37 7,67 55,00 163,87 Grava: 25 cm241,87 3,371 28,61 7,07 50,00 151,04276,18 3,371 34,31 5,90 45,00 125,95 Total: 60 cm310,52 3,371 34,34 5,89 40,00 125,84353,70 3,371 43,18 4,68 35,00 100,08407,98 3,371 54,28 3,73 30,00 79,61446,53 2,022 38,55 3,15 27,00 67,24

Descripcion del Filtro

Hueso desgrasado

FechaHora

segundos

Carga - CaudalAforo

Carga (cm)Tasa de

filtracion (m

3/m

2-

Estudio Especial"Aplicación de Medios Filtrantes para reducir Fluoruros en agua de Consumo"

ANALISIS CARGA - TASA DE FILTRACIONFILTRO 3

TABLA F3-1

UNIVERSIDAD SAN CARLOSFACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA REGIONAL DE INGENIERIA SANITARIA

GRAFICA F3-1Carga-Tasa de Filtracion

0

20

40

60

80

100

120

0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300

Tasa de Filtracion (m3/m2-dia)

Car

ga (c

m)

Fi ltro #3 (Hueso Desgrasado molido)

Page 76: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 76

Medio de Intercambio: Hueso Desgrasado Mol ido Medio Arena G r a v aEspesor del Medio de Intercambio: 5 c m 5 30 25 c mTasa de Fi l tracion inicial: 10,67 m 3 /m 2-d ia ( 0,5 l /min)

1 2 3 4 5 6 726-mar-03 3:46 0,00 82,6 1 37,3 37,3 37,4 x 39,6 40,2 40,4 3,1

4:11 0,42 60,5 0,5 58,8 58,8 58,9 x 59,4 59,8 59,9 1,127-mar-03 12:00 0,42 63 0,5 56,2 56,2 56,2 56,6 57,6 57,7 57,8 1,6

13:00 1,42 66,7 0,5 53,4 53,4 53,4 53,8 54,8 54,9 54,9 1,514:00 2,42 64,5 0,5 54,5 54,5 54,5 54,9 56 56,1 56,1 1,615:00 3,42 62,5 0,5 56,5 56,5 56,5 57 57,8 57,9 58 1,517:00 5,42 65,5 0,5 53,3 53,3 53,3 54,2 55,2 55,3 55,4 2,1

28-mar-03 8:00 15,42 31,4 0,45 86,9 86,9 88 88,4 88,6 88,7 88,7 1,8Retrolavado

28-mar-03 9:45 1,66 60 6 0 59,9 56,6 51,4 50,1 49,9 10,1Fi l t rado

02-abr-03 13:00 15,42 55,5 0,5 63,7 63,7 63,8 64 65,3 65,5 65,6 1,914:00 16,42 50,6 0,5 68,5 68,5 68,6 68,8 69,8 69,9 70 1,515:00 17,42 50,3 0,5 69 6 9 69,1 69,3 70,2 70,3 70,4 1,4

Modif icacion de Lecho de Intercambio

UNIVERSIDAD SAN CARLOSF A C U L T A D D E I N G E N I E R I A

E S C U E L A R E G I O N A L D E I N G E N I E R I A S A N I T A R I A

Estudio Especial"Aplicación de Medios Filtrantes para reducir Fluoruros en agua de Consumo"

Lecturas de Perdida de CargaFILTRO 3

T A B L A F 3 - 2

Caudal ( l /m)

Lecturas de Perd ida de Carga (cm) Perdida de Fecha Hora

Horas de

Carga ( c m )

GRAFICA F3-2Var iac ion Perd ida de Carga-Tiempo

0

1

2

3

4

5

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

Tiempo (Horas)

Per

did

a d

e C

arg

a (c

m)

Variacion Perdida de Carga-Tiempo

Page 77: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 77

GRAFICA F3-3Integracion de la Perdida de Carga durante el Filtrado

25%

63%

6% 6%

0%0%

Interfase agua-medio

perdida en el medio

interfase medio-arena

perdida en arena

interfase arena grava

perdida en grava

GRAFICA F3-4Integracion de la Perdida de Carga durante el

Retrolavado

33%

51%

13%

0%2%1%

Interfase agua-medio

perdida en el medio

interfase medio-arena

perdida en arena

interfase arena grava

perdida en grava

Medio Filtrante : HUESO DESGRASADO MOLIDOEspesor del Medio: 5 cm

3 2

Nota:

El retrolavado se realizo no porque el medio se colmatara, sino por la perdida de capacidad de remocion de fluoruros, para la regeneracion se uso una solucion de hidroxido de sodio a una concentracion de 1.5 g/litro, esto logro la regeneracion del medio filtrante (hueso molido) en un 100%, ya que despues de haber retrolavado se optubo una remosion promedio de 87%, valor tipico al inicio del proceso de filtrado con el medio nuevo.

un problema en el retrolavado y que afecto los resulytados despues del mismo fue la ruptura del medio debido a un chorro de agua que ascendio por la arena causando la mezcla de aproximadamente el 50% del hueso con la arena y ocacionando una superficie sin contacto con el medio.

Medio Filtrante : HUESO DESGRASADO MOLIDO Espesor del Medio: 5 cmTasa de filtracion : 10.67 m

3/m

2-dia

Page 78: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 78

Medio de Intercambio: Hueso desgrasado Molido Medio Arena GravaEspesor del Medio de Intercambio: 5 cm 5 30 25 cmTasa de Filtracion inicial: 10,67 m3/m2-dia ( 0,5 l/min)

Ambiente Entrada Salida Entrada Salida % Remocion

Entrada Salida Entrada Salida

26-mar-03 15:10 0,17 23 23 3,1 0,5 83,87% 1,71 3,57 5 10 260/27815:30 0,50 23 23 3,7 0,6 83,78% 1,71 4,15 7 11

27-mar-03 12:00 1,50 23 23 7,325 3,2 0,65 79,69% 0,311 5,12 1 17 124/16013:00 2,50 5,95 0,35 94,12% 0,21 5,57 1 14 124/160 280/34314:30 4,06 7,65 1,4 81,70% 0,2 3,99 0 1116:00 5,00 6,25 3,35 46,40%16:30 5,50 6,45 3,2 50,39% 0,32 2,6 1 917:30 6,50 6,55 3,8 41,98%

28-mar-03 8:00 21,00 1,46 1,46 0,00%Retrolavado inicio

28-mar-03 10:25 23,25 tiempo 25 minutos a 1.5 l/min 9,41 1,810:46 9,31

Filtrado inicio28-mar-03 12:00 25,00

13:00 26,00 7,99 7,45 0,55 92,62% 0,18 2,03 1 514:00 27,00 8,32 7,45 2,05 72,48% 0,15 2 1 9

3:00 28,00 6,85 4,65 32,12% 0 8

Nota: Al momento de retrolavar se produjo ruptura del medio perdiendose aprox. el 40% de la superficie efectiva del mismo.

TABLA F3-3

FILTRO 3

Fecha Hora

Operación

Continua

Temperatura °C pH

salida

Fluoruros Otros ParametrosTurbiedad Color

Estudio Especial"Aplicación de Medios Filtrantes para reducir Fluoruros en agua de Consumo"

Resultados de LaboratorioAnalisis de Reduccion de Fluoruros

Alcalinidad Conductividad

UNIVERSIDAD SAN CARLOSFACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA REGIONAL DE INGENIERIA SANITARIA

Page 79: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 79

GRAFICA F3-5Remocion de Fluoruros vrs Tiempo

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00

Horas de operacion

% d

e R

emo

cio

n

Remocion de Fluoruros - Tiempo

GRAFICA F3-6Concentracion de Fluoruros vrs Tiempo

0123456789

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00

Horas de operacion

mg/

l

Fluoruros en Entrada Fluoruros en Salida

Ret

rola

vado

con

Hid

roxi

do d

e

Medio Filtrante : HUESO DESGRASADO MOLIDO Espesor del Medio: 5 cmTasa de filtracion : 10.67 m3/m2-diaNota:

El retrolavado se realizo no porque el medio se colmatara, sino por la perdida de capacidad de remocion de fluoruros, para la regeneracion se uso una solucion de hidroxido de sodio a una concentracion de 1.5 g/litro, esto logro la regeneracion del medio filtrante (hueso molido) en un 100%, ya que despues de haber retrolavado se optubo una remocion promedio de 87%, valor tipico al inicio del proceso de filtrado con el medio nuevo.

un problema en el retrolavado y que afecto los resultados despues del mismo fue la ruptura del medio debido a un chorro de agua que ascendio por la arena causando la mezxcla de aproximadamente el 50% del hueso con la arena y ocacionando una superficie sin contacto con el medio.

Ret

rola

vado

con

Hid

roxi

do d

e S

odio

Page 80: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 80

GRAFICA F3-7Color vrs Tiempo

0

5

10

15

20

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00

Horas de operaciónCarrera del Filtro

Un

idad

es d

e C

olo

r

Color en entrada Color en Salida

Ret

rola

vado

con

Hid

roxi

do d

e

GRAFICA F3-8Turbiedad vrs Tiempo

0

2

4

6

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00

Horas de operaciónCarrera del Filtro

UN

T

Turbiedad en Entrada Turbiedad en Salida

Ret

rola

vado

con

Hid

roxi

do d

e

GRAFICA F3-9Remocion de Fluoruros vrs Volumen

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

0 2 4 6 8 10 12 14

Volumen Equivalente m3/m2

% d

e R

emo

cio

n

Remocion de Fluoruros - volumen Equivalente

Area del Filtro = 0.06605 m2

Page 81: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 81

Medio de Intercambio: Hueso desgrasado Molido Medio Arena GravaEspesor del Medio de Intercambio:10 cm 10 30 25 cmTasa de Filtracion inicial: 10,67 m

3/m

2-dia ( 0,5 l/min)

Entrada Salida Entrada Salida Entrada Salida%

RemocionEntrada Salida Entrada Salida

31-mar-03 8:45 0,00 21 21,5 6,752 7,587 6,75 0,5 92,59% 0,441 10,2 4 4010:00 1,25 21 23 6,752 8,767 6,75 3,05 54,81% 0,38 9,87 2 4011:00 2,25 21 23 6,735 8,62 6,8 3,95 41,91% 0,403 2,18 1 12 311/37912:00 3,25 6,662 8,58 6,85 2,6 62,04% 0,277 2,36 2 13 110/154 314/36913:00 4,25 6,62 8,59 7,05 2,6 63,12% 0,248 2 1 12 114/16817:30 8,75 6,62 8,53 6,85 5 27,01% 0,27 0,99 1 6 300/32719:00 10,25 6,64 7,96 4,95 4,5 9,09% 0,258 0,506 1 5

01-abr-03 8:00 23,25 6,64 7,551 2,55 3,4 -33,33% 0,285 0,506 1 5 142/168Retrolavado inicio a las 8:40 am, se utilizo 78 litros para lavado, 30 litros solucion hidroxido, 48 agua clara, se inicio filtrado a las 11:00

01-abr-03 12:00 1,00 6,7 8,36 7,95 0,75 90,57%13:00 2,00 6,7 9,186 7,15 2,45 65,73% 0,724 0,582 0 314:30 3,50 7,15 2,35 67,13% 0 816:00 5,00 4,7 3,25 30,85% 0,25 0,69 0 8

02-abr-03 inicio filtrado 9:00 am No se realizo Retrolavado9:00 5,00 6,5 4,55 30,00% 0,251 0,59 1 0 118/164

10:00 6,00 6,5 4,55 30,00% 128/15811:30 7,50 6,6 4,4 33,33% 120/15013:00 9,00 6,6 3,8 42,42%14:00 10,00 6,4 5,75 10,16%15:00 11,00 5,8 5,7 1,72%16:20 12,33 7,1 7,1 0,00%

TABLA F3-4

FILTRO 3

Fecha Hora

Operación

Continua

Temperatura °C

pH Fluoruros Otros ParametrosTurbiedad Color

Estudio Especial"Aplicación de Medios Filtrantes para reducir Fluoruros en agua de Consumo"

Resultados de LaboratorioAnalisis de Reduccion de Fluoruros

Alcalinidad Conductividad

UNIVERSIDAD SAN CARLOSFACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA REGIONAL DE INGENIERIA SANITARIA

Page 82: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 82

GRAFICA F3-10Remocion de Fluoruros vrs Tiempo

-40%

-20%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

0 5 10 15 20 25

Horas de operacion

% d

e R

emo

cio

n

Remocion de Fluoruros - Tiempo para Q= 0,40 l/minRemocion de Fluoruros-Tiempo para Q= 0,50 l/minContinuacion para Q= 0,5 l/min

GRAFICA F3-11Concentracion de Fluoruros vrs Tiempo

012345678

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

Horas de operacion

mg/

l

Fluoruros en Entrada Fluoruros en Salida

Ret

rola

vado

con

Hid

roxi

do d

e

Medio Filtrante : HUESO DESGRASADO MOLIDO Espesor del Medio: 10 cmTasa de filtracion : 10.67 m

3/m

2-dia

Nota:

El retrolavado se realizo no porque el medio se colmatara, sino por la perdida de capacidad de remocion de fluoruros, para la regeneracion se uso una solucion de hidroxido de sodio a una concentracion de 1.5 g/litro, esto logro la regeneracion del medio filtrante (hueso molido) en un 100%, ya que despues de haber retrolavado se optubo una remocion promedio de 87%, valor tipico al inicio del proceso de filtrado con el medio nuevo.

Se observa que cuando la concentracion en los fluoruros del agua entrante al filtro baja drasticamente se produce un efecto inveso es decir el medio filtrante desprende fluoruros que son transferidos al agua, lo que indica que en el intercambio ionico se produce un enlace quimico muy debil en el medio de intercambio

Ret

rola

vado

con

Hid

roxi

do d

e S

odio

Page 83: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 83

GRAFICA F3-12Color vrs Tiempo

05

1015202530354045

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

Horas de operaciónCarrera del Filtro

Uni

dade

s de

Col

or

Color en entrada Color en Salida

Ret

rola

vado

con

Hid

roxi

do d

e S

odio

GRAFICA F3-13Turbiedad vrs Tiempo

0

2

4

6

8

10

12

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00

Horas de operaciónCarrera del Filtro

UN

T

Turbiedad en Entrada Turbiedad en Salida Ret

rola

vado

con

Hid

roxi

do d

e S

odio

GRAFICA F3-14Remocion de Fluoruros vrs Volumen

-40%

-20%

0%

20%40%

60%

80%

100%

0 2 4 6 8 10 12

Volumen Equivalente m3/m2

% d

e R

emo

cio

n

Remocion de Fluoruros - volumen Equivalente

Area del Filtro = 0.06605 m2

Page 84: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 84

Medio de Intercambio: Hueso desgrasado Molido Medio Arena GravaEspesor del Medio de Intercambio: 20 cm 20 30 25 cmTasa de Filtracion inicial: 15 m

3/m

2-dia ( 0,5 l/min)

Entrada Salida Entrada Salida Entrada Salida%

RemocionEntrada Salida Entrada Salida

12-may-03 12:30 0,0013:00 1,25 6,6 1 84,85% 0,38 9,87 2 2014:00 2,25 6,6 2,9 56,06% 0,403 2,18 1 12 311/37915:00 3,25 6,6 2,8 57,58% 0,277 2,36 2 13 110/154 314/36916:00 4,25 6,6 2,8 57,58% 0,248 2 1 12 114/16817:00 8,75 6,55 2,9 55,73% 0,27 0,99 1 6 300/327

TABLA F3-5

FILTRO (SIN CARGA HIDRAULICA)

Fecha HoraOperació

n Continua

Temperatura °C pH Fluoruros

Otros ParametrosTurbiedad Color

Estudio Especial"Aplicación de Medios Filtrantes para reducir Fluoruros en agua de Consumo"

Resultados de LaboratorioAnalisis de Reduccion de Fluoruros

AlcalinidadConductividad

UNIVERSIDAD SAN CARLOSFACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA REGIONAL DE INGENIERIA SANITARIA

Page 85: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 85

G R A F I C A F 3 - 1 6R e m o c i o n d e F l u o r u r o s v r s T i e m p o

0 %

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

0,00 2 ,00 4 ,00 6 , 0 0 8 , 0 0 10 ,00H o r a s d e o p e r a c i o n

% d

e R

emoc

ion

R e m o c i o n d e F l u o r u r o s - T i e m p o p a r a Q = 0 , 7 0 l / m i n

G R A F I C A F 3 - 1 5C o n c e n t r a c i o n d e F l u o r u r o s v r s T i e m p o

0

1

2

3

4

5

6

7

0,00 2 , 0 0 4 , 0 0 6 ,00 8 ,00 10 ,00

H o r a s d e o p e r a c i o n

mg/

l

F l u o r u r o s e n E n t r a d a F l u o r u r o s e n S a l i d a

M e d i o F i l t r a n t e : H U E S O D E S G R A S A D O M O L I D O E s p e s o r d e l M e d i o : 2 0 c mTasa de f i l t r ac ion : 10 .67 m

3/m

2-dia

No ta :

S e o b s e r v a u n a t e n d e n c i a a m a n t e n e r s e c o n s t a n t e l a r e m o s i o n d e l o s f l u o r u r o s , a l c o m p a r a r l a c o n l o s o t r a s a n a l i s i s h e c h o s s e o b s e r v o q u e l a r e m o c i o n e s m a s p e r m a n e n t e e n e l t i e m p o u b i c a n d o s e e n u n v a l o r p r o m e d i o de 61 ,99%. Los da tos i nc l u i dos aqu í r e f l e j an una me jo r capac idad de rem is i on de l f i l t r o s i se e l im ina l a ca rga h i d r a u l i c a s o b r e e l l e c h o d e i n t e r c a m b i o , t a l p a r e c e q u e c u a n d o d i c h a c a r g a e s t a p r e s e n t e e x i s t e u n a t r a n s f e r e n c i a d e i o n e s f l u o r d e s d e l a s u p e r f i c i e a l a m a s a d e a g u a q u e y a a t r a v e s o e l m e d i o d e i n t e r c a m b i o .S e a p r e c i a t a m b i e n u n a m a y o r t a s a d e f i l t r a c i o n , l o q u e r e d u c e e l t a m a ñ o d e l f i l t r o .

Page 86: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 86

GRAFICA F3-17Color vrs Tiempo

0

5

10

15

20

25

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00

Horas de operaciónCarrera del Filtro

Uni

dade

s de

Col

or

Color en entrada Color en Salida

Ret

rola

vado

con

Hid

roxi

do d

e

GRAFICA F3-18Turbiedad vrs Tiempo

0

2

4

6

8

10

12

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00

Horas de operaciónCarrera del Filtro

UN

T

Turbiedad en Entrada Turbiedad en Salida

Ret

rola

vado

con

Hid

roxi

do d

e

GRAFICA F3-19Remocion de Fluoruros vrs Volumen

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5Volumen Equivalente m3/m2

% d

e R

emoc

ion

Remocion de Fluoruros - volumen Equivalente

Area del Filtro = 0.06605 m2

Page 87: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 87

8,3.. Resultados del Modelo Experimental ·# 2

FILTROS CASEROS

Page 88: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 88

Medio de Intercambio: Hueso desgrasado Molido Medio Arena GravaEspesor del Medio de Intercambio:5 c m 5 30 25 cmTasa de Filtracion inicial: 0,55 m

3/m

2-dia ( 0,03 l/min)

Entrada Salida Entrada Salida Entrada Salida%

Remocion Entrada Salida Entrada Salida

29-abr-03 11:00 0,00 6,752 7,587 6,4 2,8 56,25% 0,441 10,2 4 4012:00 1,00 6,752 7,767 5,5 2,6 52,73% 0,38 9,87 2 4013:00 2,00 6,735 7,62 6,55 4,25 35,11% 0,403 8,9 1 1214:00 3,00 6,662 7,58 6 4,2 30,00% 0,277 9 2 1314:30 3,50 6,62 7,59 6,5 4,5 30,77% 0,248 9 1 1216:20 5,33 6,62 7,53 6,05 4,8 20,66% 0,27 9,9 1 617:00 6,00 6,64 7,96 6,05 4,9 19,01% 0,258 10,06 1 8

35,08%30-abr-03 Se inicio filtrado con superficie sin carga hidraulica, se observo que en el otro filtro hubo un incremento de la remosion al quedarse la superficie sin carga hidraulica

9:00 0,009:30 0,50 6,3 2,9 53,97%

10:30 1,50 6,35 1,7 73,23%11:30 2,50 6,25 1,65 73,60%12:30 3,50 6,15 1,05 82,93%13:00 4,00 6,25 1,3 79,20%16:00 7,00 6,25 1,05 83,20%

09-may-03 Se inicio Filtrado a las 9:00 am, aun no se ha regenerado el medio de intercambio11:00 2,00 6,25 0,55 91,20%14:00 5,00 6,25 0,7 88,80%

12-may-03 Se inicio Filtrado a las 12:30 , aun no se ha regenerado el medio filtrante, se observa presencia de moho,(hongos) en la superficie del lecho)13:00 0,50 6,75 1 85,19%14:00 1,50 6,75 0,65 90,37%15:00 2,50 6,75 1,05 84,44%

80,56%Promedio

Alcalinidad Conductividad

Promedio

FILTRO CASERO 1

Fecha Hora Operación Continua

Temperatura °C

pH FluorurosOtros Parametros

Turbiedad Color

Estudio Especial"Aplicación de Medios Filtrantes para reducir Fluoruros en agua de Consumo"

Resultados de LaboratorioAnalisis de Reduccion de Fluoruros

TABLA FC1-1

UNIVERSIDAD SAN CARLOSFACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA REGIONAL DE INGENIERIA SANITARIA

Page 89: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 89

GRAFICA FC1-1F I L T R O C A S E R O 1

Remoc ion de F luo ru ros v r s T i empo

0 %

2 0 %

4 0 %

6 0 %

8 0 %

1 0 0 %

0,00 2 ,00 4 ,00 6 ,00 8 ,00H o r a s d e o p e r a c i o n

% d

e R

emo

cio

n

Remoc ion de F luo ru ros - T iempo con ca rga H id rau l i caRemoc ion de F luoru ros -T iempo S in Carga H id rau l i ca

GRAFICA FC1-2Concen t rac ion de F luo ru ros v rs T iempo

Fi l t ro Con Carga Hidraul ica

0

1

2

3

4

5

6

7

0 ,00 1,00 2,00 3 ,00 4,00 5,00 6 ,00 7,00H o r a s d e o p e r a c i o n

mg/

l

F luo ru ros en En t rada F luo ru ros en Sa l i da

Med io F i l t r an te : HUESO DESGRASADO MOLIDO Espesor del Medio: 5 cmTasa de f i l t rac ion : 0 .67 m

3/m

2-dia

Nota:

Se observo una mejor ia en la remos ion de f luoruros cuando se t rabba jo con super f ic ie s in carga h id rau l ica , permi t iendo que e l agua

perco la ra por e l med io de in te rcambio , de un va lo r p romed io de 35 ,08% sub io a un va lo r p romed io de 80 ,56 .

Despues de s ie te d ias e l med io de in te rcambio segu ia re ten iendo f luoruros s in neces idad de ser regenerado.

G R A F I C A F C 1 - 3Concent rac ion de F luoruros v rs T iempo

Fi l t ro Sin Carga Hidraul ica

01234567

0,00 2 ,00 4 ,00 6,00 8 ,00

H o r a s d e o p e r a c i o n

mg

/l

Fluoruros en Ent rada F luoru ros en Sa l ida

Page 90: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 90

GRAFICA FC1-4Color vrs Tiempo

05

1015202530354045

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00

Horas de operaciónCarrera del Filtro

Uni

dade

s de

Col

or

Color en entrada Color en Sal ida

GRAFICA FC1-5Turbiedad vrs T iempo

0

2

4

6

8

10

12

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00

Horas de operaciónCarrera del Fi l tro

UN

T

Turbiedad en Entrada Turbiedad en Sal ida

GRAFICA FC1-6Remocion de Fluoruros vrs Volumen

0 %

10%

20%

30%

40%

50%

60%

0 50 100 150 200 250 300Volumen Equivalente Lts/m 2

% d

e R

emo

cio

n

Remocion de Fluoruros - volumen Equivalente

Area del Fi l tro = 0,03142 m2

35,08%

80,56%

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

% d

e R

emoc

ion

Con Carga Hidraul ica Sin Carga Hidraul ica

Tipo de Filtrado

GRAFICA FC1-7Remocion de Fluoruros

Page 91: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 91

Medio de Intercambio: Carbon de Hueso Medio Arena GravaEspesor del Medio de Intercambio: 5 cm 6 30 25 cmTasa de Filtracion inicial: 0,55 m

3/m

2-dia ( 0,03 l/min)

Entrada Salida Entrada Salida Entrada Salida % Remocion Entrada Salida Entrada Salida29-abr-03 11:00 0,00 5,5 0,375 93,18% 0,441 10,2 4 200

12:00 1,00 5,5 0,375 93,18% 0,38 9,87 2 35013:00 2,00 6,55 1,875 71,37% 0,403 8,9 1 30014:00 3,00 6 1,875 68,75% 0,277 9 2 25014:30 3,50 6,5 2,5 61,54% 0,248 9 1 27516:20 5,33 6,05 1,125 81,40% 0,27 9,9 1 306

74,90%30-abr-03 Se inicio filtrado con superficie sin carga hidraulica, se observo que en el otro filtro hubo un incremento de la remosion al quedarse la superficie sin carga hidraulica

9:00 0,009:30 0,50 6,3 6,75 6,3 0,75 88,10%

10:30 1,50 6,35 0,625 90,16%11:30 2,50 6,27 6,81 6,25 0,625 90,00%12:30 3,50 6,15 0,375 93,90%13:00 4,00 6,25 2 68,00%16:00 7,00 6,25 1,75 72,00%

09-may-03 Se inicio Filtrado a las 9:00 am, aun no se ha regenerado el medio de intercambio11:00 2,00 6,25 0,65 89,60%14:00 5,00 6,25 0,9 85,60%

12-may-03 Se inicio Filtrado a las 12:30 , aun no se ha regenerado el medio filtrante, se observa presencia de moho,(hongos) en la superficie del lecho)13:00 0,50 6,75 0,5 92,59%14:00 1,50 6,75 0,3 95,56%15:00 2,50 6,75 0,8 88,15%

86,68%Promedio

Alcalinidad Conductividad

Promedio

FILTRO CASERO 2

Fecha HoraOperación Continua

Temperatura °C

pH FluorurosOtros Parametros

Turbiedad Color

Estudio Especial"Aplicación de Medios Filtrantes para reducir Fluoruros en agua de Consumo"

Resultados de LaboratorioAnalisis de Reduccion de Fluoruros

TABLA FC2-1

UNIVERSIDAD SAN CARLOSFACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA REGIONAL DE INGENIERIA SANITARIA

Page 92: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 92

G R A F I C A F C 2 - 1R e m o c i o n d e F l u o r u r o s v r s T i e m p o

0 %1 0 %2 0 %3 0 %4 0 %5 0 %6 0 %7 0 %8 0 %9 0 %

1 0 0 %

0 , 0 0 1 , 0 0 2 , 0 0 3 ,00 4 , 0 0 5 , 0 0 6 ,00 7 ,00 8 , 0 0

H o r a s d e o p e r a c i o n

% d

e R

emo

cio

n

R e m o c i o n d e F l u o r u r o s - T i e m p o c o n c a r g a H i d r a u l i c a

R e m o c i o n d e F l u o r u r o s - T i e m p o S i n C a r g a H i d r a u l i c a

G R A F I C A F C 2 - 2C o n c e n t r a c i o n d e F l u o r u r o s v r s T i e m p o

F i l t r o C o n C a r g a H i d r a u l i c a

0

1

2

3

4

5

6

7

0 , 0 0 1 , 0 0 2 , 0 0 3 ,00 4 ,00 5 , 0 0 6 , 0 0

H o r a s d e o p e r a c i o n

mg/

l

F l u o r u r o s e n E n t r a d a F l u o r u r o s e n S a l i d a

M e d i o F i l t r a n t e : C a r b o n d e H u e s oE s p e s o r d e l M e d i o : 5 c mT a s a d e f i l t r a c i o n : 0 . 6 7 m 3/m 2 -d ia

N o t a :

S e o b s e r v o u n a m e j o r i a e n l a r e m o c i o n d e f l u o r u r o s c u a n d o s e t r a b b a j o c o n s u p e r f i c i e s i n c a r g a h i d r a u l i c a , p e r m i t i e n d o q u e e l a g u a p e r c o l a r a p o r e l m e d i o d e i n t e r c a m b i o , d e u n v a l o r p r o m e d i o d e 7 4 , 9 0 % s u b i o a u n v a l o r p r o m e d i o d e 8 6 , 6 9 % .D e s p u e s d e s i e t e d i a s e l m e d i o d e i n t e r c a m b i o s e g u i a r e t e n i e n d o f l u o r u r o s s i n n e c e s i d a d d e s e r r e g e n e r a d o .

G R A F I C A F C 2 - 3C o n c e n t r a c i o n d e F l u o r u r o s v r s T i e m p o

F i l t r o S i n C a r g a H i d r a u l i c a

0

1

2

3

4

5

6

7

0,00 2 , 0 0 4 , 0 0 6 , 0 0 8 , 0 0

H o r a s d e o p e r a c i o n

mg

/l

F l u o r u r o s e n E n t r a d a F l u o r u r o s e n S a l i d a

Page 93: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 93

G R A F I C A F C 2 - 4F I L T R O C A S E R O 2

C o l o r v r s T i e m p o

0 , 1

1

1 0

1 0 0

1 0 0 0

0 , 0 0 1 , 0 0 2 , 0 0 3 , 0 0 4 , 0 0 5 , 0 0 6 , 0 0

H o r a s d e o p e r a c i ó nC a r r e r a d e l F i l t r o

Un

idad

es d

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C o l o r e n e n t r a d a C o l o r e n S a l i d a

G R A F I C A F C 2 - 5F I L T R O C A S E R O 2

T u r b i e d a d v r s T i e m p o

0 , 1

1

1 0

1 0 0

0 1 2 3 4 5 6

H o r a s d e o p e r a c i ó nC a r r e r a d e l F i l t r o

UN

T

T u r b i e d a d e n E n t r a d a T u r b i e d a d e n S a l i d a

G R A F I C A F C 2 - 6F I L T R O C A S E R O 2

R e m o c i o n d e F l u o r u r o s v r s V o l u m e n

0 %

1 0 %

2 0 %

3 0 %

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1 0 0 %

0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0V o l u m e n E q u i v a l e n t e L t s / m 2

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ion

R e m o s i o n d e F l u o r u r o s - v o l u m e n E q u i v a l e n t e

A r e a d e l F i l t r o = 0 , 0 3 1 4 2 m2

7 4 , 9 0 %

8 6 , 6 8 %

6 8 %

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7 2 %

7 4 %

7 6 %

7 8 %

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8 2 %

8 4 %

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8 8 %

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C o n C a r g a H i d r a u l i c a S i n C a r g a H i d r a u l i c a

T i p o d e F i l t r a d o

G R A F I C A F C 2 - 7R e m o c i o n d e F l u o r u r o s E n f i l t r o C a s e r o 2

Page 94: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 94

9.- DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS

9.1.- DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS EN COLUMNAS DE

FILTRACIÓN RAPIDA

Del estudio de la información suministrada en el capitulo anterior, fruto del

proceso de investigación, se puede establecer la siguiente discusión de resultados:

9.1.1.- Columna de Filtración #1 (Carbón de Hueso)

Con las columnas de filtración rápida que se han construido para este proceso

de investigación es posible trabajar con tasas desde 10 m3/m2-día hasta 350

m3/m2-día a diferentes cargas sobre el lecho filtrante, con una turbiedad

menor a las 10 UNT, para turbiedades mayores estas tasas de filtración se ven

afectadas ya que el filtro se colmata muy rápido.

Este filtro es capaz de reducir la turbiedad en un 99,5% respecto de su valor

inicial cuando esta es muy alta, pero la carrera del filtro es muy reducida, en

los ensayos practicados se pudo reducir la turbiedad de un valor de 200 UNT a

un valor menor de 1 UNT, cuando el agua es muy clara (turbiedad < 1,5 UNT)

se da un efecto inverso ya que la turbiedad se ve incrementada a un valor

promedio de 2 UNT esto debido a las algas que se desarrollaron en el fondo

del filtro y en el estrato de grava poe estar expuesta al sol.

Con respecto a las perdidas de carga registradas en el filtro se observa que a

10 m3/m2-día la pérdida máxima registrada fue de 3,6 cm, es decir 6,21

cm/m, la perdida de carga mínima registrada fue de 1,5 cm ( 2,58 cm/m), al

aumentar la tasa de filtración de 10 a 20 m3/m2-día se ve un incremento del

300 % en el valor de la perdida de carga, observándose un crecimiento de la

misma en un periodo de ocho (8) horas de funcionamiento.

Page 95: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 95

En el proceso de retrolavado fue necesario una tasa de 36 m3/m2-día (0,24

m/min.) para lograr una expansión del 15%, a pesar del calculo

granulométrico para lograr que esta fuese uniforme, esto no fue posible ya que

se produjo un chorro entre los estratos que produjo ruptura del medio y la

mezcla del mismo con la arena perdiéndose capacidad de intercambio, razón

por la que las pruebas siguientes no reportaron el mismo resultado de la

primera serie de ocho horas de operación, debido a esto se tuvo que

reacomodar el lecho filtrante colocando un dispositivo que permitiera sacar el

carbón de hueso en el momento de retrolavar el filtro para evitar la perdida del

medio.

En cuanto a la remoción de fluoruros se obtuvo un valor promedio de 49,81%

respecto de la concentración inicial con 3,00 cm de capa de medio de

intercambio a una tasa de 10,67 m3/m2-día, al aumentar la capa a 10,00 cm

se observo una remoción de 62,10 %, respecto a la concentración en el

afluente, a la misma tasa de filtración. Se observo también que la capacidad de

remoción declinaba en un periodo menor a las 8 horas de carrera del filtro, a

las 4 horas dicha capacidad había bajado en un 60 %.

De observaciones realizadas en el modelo experimental #2 se cambio el

proceso de filtración eliminando la carga hidráulica sobre el medio de

intercambio, se pudo apreciar una mejoría en la remoción de fluoruros al dejar

percolar el agua sobre el medio de intercambio, aumentando de un valor

promedio del 55,96% a un valor de 75,27%25 en las primeras horas de

percolación y permaneciendo constante después en 80%, se observo también

una mayor constancia de la tasa de remoción ya que por un periodo de tres

días esta permaneció en un valor promedio de 80,26%.

25 Todas las remociones están referenciadas al valor de la concentración en la entrada del filtro, %remoción = 100 * (concentración inicial – concentración Final)/concentración inicial

Page 96: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 96

En el proceso de remoción de fluoruros filtrando en carbón de hueso se

observo un incremento apreciable del color en el agua, tornándose esta en un

color amarillo intenso, situación que la excluye como agua apta para consumo

humano, junto con la presencia de color se observo olor y sabor, esto

posiblemente debido a la presencia de materia orgánica (tejidos y grasa) en el

momento de carbonización, el carbón de esta materia orgánica son los

posibles causantes de color ya que no se eliminaron en forma apropiada antes

de carbonizar el hueso.

Al pasar el agua por el medio filtrante se observa un incremento en la

alcalinidad debida a los carbonatos relacionada con la remoción de fluoruros,

ya que al haber remoción existe un incremento de la alcalinidad por

carbonatos los que no están presentes en el agua cruda, al reducir la remoción

esta alcalinidad también desaparece, esta alcalinidad vario de un valor

promedio de 114 a un valor de 140 mg/l de CaCO3.

El pH se ve afectado también, de un valor promedio de 6,83 unidades a un

valor de 7,86 unidades, el agua se vuelve mas básica. Al hacer la

regeneración del medio filtrante con hidróxido de sodio se vio no solo un

incremento del color debido al carbón de la materia orgánica que reacciono

con el hidróxido de sodio sino también un incremento en el pH del agua en la

salida del filtro, llegando a valores superiores a 8,50 unidades, teniéndose que

descartar la primera hora de filtración a una tasa muy alta para limpiar

adecuadamente el medio filtrante, normalizándose después el pH a los valores

típicos encontrados al inicio del proceso.

En el análisis bacteriológico se observo una contaminación alta de Coliformes

tanto totales como fecales a la salida del filtro, situación no presente en el

agua cruda, al investigar la causa de tal contaminación en el medio filtrante

siendo que este no estaba en contacto con aguas residuales ni ninguna

Page 97: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 97

contaminación de ese tipo y que se había adquirido arena lavada, se investigo

la procedencia de la arena que se había utilizado y se comprobó que el

deposito de materiales donde esta fue comprada la adquiere en las orillas del

rió Villalobos que conduce las aguas residuales de ciudad de Guatemala, y la

lavan con las mismas aguas del rió. Por lo que se produjo la contaminación

del agua. Otro de los factores que afectaron la presencia de Coliformes fue la

presencia de algas en el fondo del filtro, por lo que se cubrió con plástico

negro para reducir el proceso de fotosíntesis, dando buenos resultados en la

reducción de algas. (ver cuadro de análisis en el anexos D)

Del análisis físico-químico en los anexos se observa que el resto de los

parámetros no sufren modificaciones apreciables si se comparan con el

análisis del agua cruda.

9.1.2.- Columna de Filtración #2 (Arena Pómez)

El propósito de usar Arena pómez en este estudio se debió a una referencia

que se hace a estas como posibles medios de intercambio iónico en una de las

bibliografías consultadas.26

En la revisión del análisis Carga -Tasa de filtración se ve que es posible

trabajar con tasas desde 10 m3/m2-día hasta 300 m3/m2-día a diferentes cargas

sobre el lecho filtrante, con una turbiedad también menor a las 10 UNT, para

turbiedades mayores estas tasas de filtración se ven afectadas severamente ya

que el filtro se colmata muy rápido y la carrera de filtración se reduce a menos

de 6 horas.

Este filtro es capaz de reducir la turbiedad en un 99,5% cuando esta es muy

alta, pero la carrera del filtro es muy reducida, en los ensayos practicados se

26 Ortiz Castillo, Edgar Roberto, Fluorosis dental en los Amates, Izaba, Facultad de Odontología, USAC

Page 98: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 98

pudo reducir la turbiedad de un valor de 200 UNT a un valor menor de 1

UNT, cuando el agua es muy clara (turbiedad < 1,5 UNT) se da un efecto

inverso ya que la turbiedad se ve incrementada a un valor promedio de 2 UNT

esto debido a las algas que se desarrollaron en el fondo del filtro y en el

estrato de grava.

Foto 9.1 Comparación agua filtrada y agua Entrante al filtro 2

Con respecto a las perdidas de carga registradas en el filtro se observa que a

10 m3/m2-día la perdida máxima registrada fue de 3,2 cm, es decir 4,92

cm/m, la perdida de carga mínima registrada fue de 1,5 cm ( 2,58 cm/m), al

aumentar la tasa de filtración de 10 a 20 m3/m2-día se ve un incremento del

200 % en el valor de la perdida de carga, observándose un crecimiento no

muy significativo de la misma en un periodo de ocho (6) horas de

funcionamiento, durante ese tiempo la perdida de carga permaneció casi

constante.

Page 99: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 99

En el proceso de retrolavado fue necesario una tasa de 36 m3/m2-día (0,24

m/min.) para lograr una expansión del 18%, a pesar del calculo

granulométrico para lograr que esta expansión fuese uniforme, esto no fue

posible ya que se produjo un chorro entre los estratos que produjo ruptura del

medio y la mezcla del mismo con la arena perdiéndose un 70 % del medio y

reduciéndose la capacidad de intercambio, razón por la que las pruebas

siguientes no reportaron el mismo resultado de la primera serie de ocho horas

de operación, debido a esto se tuvo que reacomodar el lecho filtrante.

En cuanto a la remoción de fluoruros se obtuvo un valor promedio de

59,32%27 con 10,00 cm de capa de medio de intercambio a una tasa de 10,67

m3/m2-día durante las primeras cuatro (4) horas de filtración, al hacer el

retrolavado el promedio de remoción de las primeras cuatro horas después de

este proceso fue de 43,32%, al aumentar la capa a 20,00 cm se observo una

remoción de 37,23 % a la misma tasa de filtración, esta baja remoción se

debió a que durante el proceso de retrolavado se perdió parte del medio de

intercambio y se produjo una ruptura de los estratos. Se observo también que

la capacidad de remoción declinaba en un periodo menor a las 4 horas de

carrera del filtro, a las 4 horas dicha capacidad había bajado en un 70 %, esta

baja remoción también se debió al tamaño del grano usado en la segunda capa

que se coloco, este lecho estaba constituido por partículas mas gruesas a

diferencia del primero que contenía partículas entre los tamices #12 y #50 este

estaba formado por partículas del tamiz ¼ al ·12 de donde se puede observar

que entre mas pequeño es el grano de las partículas del medio de intercambio

mayor será la capacidad de intercambio.

De observaciones realizadas en el modelo experimental #2 se cambio el

proceso de filtración eliminando la carga hidráulica sobre el medio de

27 Todos los porcentajes de remoción están referenciados a la concentración en la entrada al filtro.

Page 100: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 100

intercambio, se pudo apreciar una mejoría en la carrera remoción de fluoruros

al dejar percolar el agua sobre el medio de intercambio, aumentando de un

tiempo promedio de 4 horas a mas de tres días con la misma tasa de remoción,

a pesar de que dicha tasa era baja ( 26%) la permanencia de la misma por mas

tiempo abre la oportunidad para experimentar con granos mas finos

percolando el agua y observando su comportamiento. Se observo tamb ién que

al bajar súbitamente el contenido de fluoruros en el agua entrando al filtro se

producía una liberación de los fluoruros retenidos en el medio de intercambio

al agua, aumentando la concentración de fluoruros en el efluente con respecto

a la entrante.

En el proceso de remoción de fluoruros filtrando en Arena Pómez se observo

una mejor calidad de agua que en los otros dos filtros, solamente que su

remoción era mucho menor, el incremento del color en el agua es leve

manteniéndose por debajo del valor limite establecido por la norma. Al pasar

el agua por el medio filtrante se observa un incremento en la alcalinidad

debida a los carbonatos relacionada con la remoción de fluoruros, ya que al

haber remoción existe un incremento de la alcalinidad por carbonatos los que

no están presentes en el agua cruda, al reducir la remoción esta alcalinidad

también desaparece, al igual que en los otros filtros esta alcalinidad vario de

un valor promedio de 124 a un valor de 146 mg/l de CaCO3

El pH se ve afectado también, de un valor promedio de 6,83 unidades a un

valor de 7,86 unidades, el agua se vuelve mas básica. Al hacer la regeneración

del medio filtrante con hidróxido de sodio se vio un incremento en el pH del

agua en la salida del filtro, llegando a valores superiores a 8,50 unidades

(10,56 unidades como valor máximo), teniéndose que descartar la primera

hora de filtración a una tasa muy alta para limpiar adecuadamente el medio

Page 101: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 101

filtrante, normalizándose después el pH a los valores típicos encontrados al

inicio del proceso de filtración.

En el análisis bacteriológico se observo una contaminación alta de Coliformes

tanto totales como fecales a la salida del filtro, situación no presente en el

agua cruda, al igual que en los otros filtros se investigo la causa de tal

contaminación en el medio filtrante siendo que este no estaba en contacto con

aguas residuales ni ninguna contaminación de ese tipo y que se había

adquirido arena lavada como lecho de soporte, se investigo la procedencia de

la arena que se había utilizado y se comprobó que el deposito de materiales

donde esta fue comprada la adquiere en las orillas del rió Villalobos que

conduce las aguas residuales de ciudad de Guatemala, y la lavan con las

mismas aguas del rió. Por lo que se produjo la contaminación del agua. Otro

de los factores que afectaron la presencia de Coliformes fue la presencia de

algas en el fondo del filtro, por lo que se cubrió con plástico negro para

reducir el proceso de fotosíntesis, lo que dio buenos resultados en la reducción

de algas. (ve r cuadro de análisis en los anexos)

Del análisis físico-químico en los anexos se observa que el resto de los

parámetros no sufren modificaciones apreciables si se comparan con el

análisis del agua cruda.

9.1.2.- Columna de Filtración #3 (Hueso Desgrasado Molido)

En la revisión del análisis Carga -Tasa de filtración se ve que es posible

trabajar con tasas desde 10 m3/m2-día hasta 280 m3/m2-día a diferentes cargas

sobre el lecho filtrante que van desde 25 cm hasta 105 cm, con una turbiedad

también menor a las 10 UNT, para turbiedades mayores estas tasas de

filtración se ven afectadas severamente ya que el filtro se colmata muy rápido

y la carrera de filtración se reduce a menos de 5 horas.

Page 102: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 102

Este filtro es capaz de reducir la turbiedad en un 99,2% cuando la turbiedad es

muy alta, pero la carrera del filtro es muy reducida, en los ensayos practicados

se pudo reducir la turbiedad de un valor de 210 UNT a un valor menor de 1,50

UNT, cuando el agua es muy clara (turbiedad < 1,5 UNT) se da un efecto

inverso ya que la turbiedad se ve incrementada a un valor promedio de 4 UNT

esto debido a las algas que se desarrollaron en el fondo del filtro y en el

estrato de grava que sirve como lecho de soporte.

Foto 9.2 Comparación agua filtrada y agua Entrante al filtro 3

Con respecto a las pérdidas de carga registradas en el filtro se observa que a

10 m3/m2-día la perdida máxima registrada fue de 3,1 cm, es decir 5,64

cm/m, la perdida de carga mínima registrada fue de 1,5 cm ( 2,58 cm/m), al

aumentar la tasa de filtración de 10 a 20 m3/m2-día se ve un incremento del

200 % en el valor de la perdida de carga, observándose un crecimiento no

muy significativo de la misma en un periodo de ocho (6) horas de

funcionamiento, durante ese tiempo la perdida de carga permaneció casi

constante en un valor de 2,10 cm.

Page 103: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 103

En el proceso de retrolavado fue necesario una tasa de 36 m3/m2-día (0,24

m/min.) para lograr una expansión del 15%, a pesar del calculo

granulométrico para lograr que esta expansión fuese uniforme, esto no fue

posible ya que se produjo un chorro entre los estratos que produjo ruptura del

medio y la mezcla del mismo con la arena perdiéndose un 50 % del medio y

reduciéndose la capacidad de intercambio, razón por la que las pruebas

siguientes no reportaron el mismo resultado de la primera serie de ocho horas

de operación, debido a esto se tuvo que reacomodar el lecho filtrante.

En cuanto a la remoción de fluoruros se obtuvo un valor promedio de 70,24%

con 5,00 cm de capa de medio de intercambio a una tasa de 10,67 m3/m2-día

durante las primeras cuatro (6) horas de filtración, a las cinco horas de filtrado

se observo una caída súbita de la tasa de remoción de un valor de 81,70% a un

valor de 46,40%, al hacer el retrolavado el promedio de remoción de las

primeras cuatro horas después de este proceso fue de 65,74%, observándose al

igual que en la primera serie de ocho horas una caída súbita de la remoción a

la quinta hora.

Al aumentar la capa a 10,00 cm se observo una remoción de 63,89 % a la

misma tasa de filtración, esta baja remoción se debió a que durante el proceso

de retrolavado se perdió parte del medio de intercambio y se produjo una

ruptura de los estratos. Se observo también que la capacidad de remoción

declinaba en un periodo menor a las 5 horas de carrera del filtro, a las 4 ho ras

dicha capacidad había bajado en un 46 %, esta baja remoción también se

debió al tamaño del grano usado en la segunda capa que se coloco, este lecho

estaba constituido por partículas mucho mas gruesas a diferencia del primero

que contenía partículas entre los tamices #12 y #50 este estaba formado por

partículas del tamiz ¼ al #12 de donde se puede observar que entre mas

Page 104: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 104

pequeño es el grano de las partículas del medio mayor será la capacidad de

intercambio iónico.

De observaciones realizadas en el modelo experimental #2 se cambio el

proceso de filtración eliminando la carga hidráulica sobre el medio de

intercambio, se pudo apreciar una mejoría en la carrera remoción de fluoruros

al dejar percolar el agua sobre el medio de intercambio, aumentando de un

tiempo promedio de 4 horas a mas de tres días con la misma tasa de remoción,

dicha mejoría también se vio reflejada en la capacidad de remoción ya que

esta se mantuvo por mas tiempo en un valor promedio de 62,36%, sin

necesidad de regenerar el medio en un periodo superior a tres días, es posible

que en las condiciones anteriores de filtración el medio no se ionizara sino que

hubiese una transferencia de iones entre la capa de agua sobre el medio

filtrante y la capa de agua que ya había atravesado el medio de intercambio

dando valores altos de concentración de fluoruros, bajo la segunda modalidad,

es decir sin carga hidráulica, no se da la oportunidad de ninguna transferencia

entre el agua entrante y el agua que ya paso del medio de intercambio, por lo

que la remoción es mas permanente.

Al igual que con el Filtro #2 se observo también que al bajar súbitamente el

contenido de fluoruros en el agua entrando al filtro se producía una liberación

de los fluoruros retenidos en el medio de intercambio al agua, aumentando la

concentración de fluoruros en el efluente con respecto a la entrante.

En el proceso de remoción de fluoruros filtrando en Hueso Desgrasado

Molido se observo un persistente incremento del color en el agua ( de 1 unid.

a 10 unid) valor que es menor al limite máximo permitido por la norma

COGUANOR 29001 y por la norma de Calidad de Agua de la Republica de

Honduras. Al pasar el agua por el medio filtrante se observa también un

incremento en la alcalinidad debida a los carbonatos relacionada con la

Page 105: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 105

remoción de fluoruros, ya que al haber remoción existe un incremento de la

alcalinidad por carbonatos los que no están presentes en el agua cruda, al

reducir la remoción esta alcalinidad también desaparece, al igual que en los

otros filtros esta alcalinidad vario de un valor promedio de 122 a un valor de

160 mg/l de CaCO3.

El pH se ve afectado también, de un valor promedio de 6,83 unidades a un

valor de 8,40 unidades, el agua se vuelve mas básica esto debido a la

regeneración del medio con hidróxido de sodio. Al hacer la regeneración del

medio filtrante con hidróxido de sodio se vio un incremento en el pH del agua

en la salida del filtro, llegando a valores superiores a 8,50 unidades (9,66

unidades como valor máximo), teniéndose que descartar la primera hora de

filtración a una tasa muy alta para limpiar adecuadamente el medio filtrante,

normalizándose después el pH a los valores típicos encontrados al inicio del

proceso de filtración.

En el análisis bacteriológico se observo una contaminación alta de Coliformes

tanto totales como fecales a la salida del filtro, situación no presente en el

agua cruda, al igual que en los otros filtros se investigo la causa de tal

contaminación en el medio filtrante siendo que este no estaba en contacto con

aguas residuales ni ninguna contaminación de ese tipo y que se había

adquirido arena lavada como lecho de soporte, se investigo la procedencia de

la arena que se había utilizado y se comprobó que el deposito de materiales

donde esta fue comprada la adquiere en las orillas del rió Villalobos que

conduce las aguas residuales de ciudad de Guatemala, y la lavan con las

mismas aguas del rió. Por lo que se produjo la contaminación del agua. Otro

de los factores que afectaron la presencia de Coliformes fue la presencia de

algas en el fondo del filtro, por lo que se cubrió con plástico negro para

Page 106: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 106

reducir el proceso de fotosíntesis, dando buenos resultados en la reducción de

algas. (ver cuadro de análisis en los anexos).

Una característica de este medio de intercambio es un leve olor a materia

orgánica en el agua del efluente, aunque muy leve se logra percibir. Al

mantener el filtro inactivo por periodos superiores a dos días se observo olor

desagradable en el agua como a materia orgánica en descomposición por lo

que fue necesario hacer pasar una solución de cloro (3 a 4 mg/l) para

desinfectar el lecho filtrante, lográndose reducir significativamente el olor,

siendo necesaria una pre-cloración del agua para evitar este efecto en el agua.

Del análisis físico-químico en los anexos se observa que el resto de los

parámetros no sufren modificaciones apreciables si se comparan con el

análisis del agua cruda.

9.2.- DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS EN LOS FILTROS CASEROS

(FILTRACIÓN LENTA)

En los resultados obtenidos del segundo modelo de Investigación(filtros lentos

caseros) se observa una muy importante mejoría en la tasa de remoción de fluoruros,

manteniéndose en ambos filtros en valores superiores al 80% por periodos mayores

de tiempo sin necesidad de regeneración.

Se observo un incremento en el color de l agua en la salida del filtro casero #2

(carbón de hueso), esto tal y como se explico en el caso de los filtros columna se debe

posiblemente a la presencia de tejidos y sangre presente en el momento de

carbonización del hueso.

Se observa también una mejor remoción cuando estos filtros se trabajan a

superficie libre, no se encontraron variaciones significativas en la mayoría de los

parámetros físico-químicos.

Page 107: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 107

Se observó que el agua entrante caía únicamente sobre un sector del filtro y a

pesar de ello la capacidad de remoción fue alta, lográndose un valor superior al 80%

en la mayoría de los casos con tasas de filtración de 0,50 m3/día, (únicamente agua

para el consumo).

En lo que respecta a la calidad bacteriológica del agua en la salida del filtro se

observo una alta contaminación de Coliformes fecales y totales producto de la

procedencia de la arena, por lo que fue necesario desinfectarla haciendo pasar una

solución de cloro.

Se observa que cuando el filtro # 1 con hueso molido pasa mas de 48 horas

inactivo desarrolla mayor color y olor en el agua, debido a la actividad que biológica

que sufre por el agua atrapada entre los poros del medio, por lo que debe ponerse al

sol si se dejara inactivo para que el agua se evapore y el medio se seque, es

recomendable que dos veces por semana el medio se seque completamente al sol para

mejorar la calidad en el funcionamiento del filtro.

Cuando no se distribuye adecuadamente el agua en la superficie del medio

filtrante un sector del filtro desarrolla hongos (de tipo blanquecino y Belloso) que

tienden a cubrir toda la superficie, por lo que es conveniente pre-clorar el agua para

evitar esta situación.

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 108

10.- ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LOS DATOS

En el análisis de los datos obtenidos en las practicas de laboratorio se ha podido

establecer el siguiente cuadro estadístico de datos.

Concepto Filtro # 1Carbon de Hueso

Filtro # 2Arena Pomez

Filtro # 3Hueso Molido

Maxima tasa de Filtracion (m3/m2-día) 354,94 354 283

Minima Tasa de Filtracion (m3/m2-día) 30,23 30 27

Maxima perdida de Carga (cm) 15,6 3,2 3,1

Minima Perdida de Carga (cm) 1,5 1,5 1,1

Maxima Remoción 88% 87,26% 94,12%

Minima Remoción 1,52% 0,75% 1,72%

Remoción Promedio en un periodo de 8 horas 62,10% 43,32% 63,89%

Remoción Promedio como percolador 75,27% 26% 62,36%

Variacion del pH 10,20% 29,87% 26,87%

Variacion de Color 199 U.C. 4 U.C. 9 U.C.

Maximo pH registrado despues de Retrolavar 8,57 10,56 9,66

Tiempo maximo de Filtracion Continua registrado 23:25 Horas 23:25 Horas 23:25 Horas

Inconvenientes Color-olor-sabor Baja remoción olor

Un análisis mas detallado de los resultados obtenidos ha permitido establecer

algunas correlaciones que pueden ser útiles para evaluar el comportamiento de los

filtros modelo propuestos para remoción de fluoruros, a continuación se presentan

algunas de ellas:

Page 109: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 109

FILTRO # 1 GRAFICA 10-1Remocion de Fluoruros vrs Tiempo

y = -0,0076x2 - 0,0276x + 0,77

R2 = 0,9449

-20%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00

Horas de Operacion

% d

e R

emo

cio

n

Remocion de Fluoruros - Tiempo

Polinómica (Remosion de Fluoruros - Tiempo)

La Grafica 10-1 muestra la tendencia de variación de la remoción de fluoruros

en el tiempo en un proceso de filtración con carga de agua sobre el lecho de

intercambio, la ecuación predice la remoción de fluoruros a lo largo de la carrera de

filtración del filtro # 1 con carbón de Hueso como medio de intercambio, el modelo

matemático propuesto mediante la ecuación cuadrática indicada se ajusta en un

coeficiente de correlación de 0,9449.

FILTRO # 1 GRAFICA 10-2Concentracion de Fluoruros vrs Tiempo

y = -0,0174x3 + 0,2851x2 - 0,5831x + 1,468

R2 = 0,991

0

1

2

3

4

5

6

7

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00

Fluoruros en SalidaPolinómica (Fluoruros en Salida)

Ret

rola

vado

con

Hid

roxi

do d

e S

odio

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 110

La Grafica 10-2 Representa la Concentración de Fluoruros en la Salida de un

Filtro Desfluorurador trabajando bajo las condiciones establecidas en el presente

estudio. La ecuación ayuda a estimar el valor de la concentración en función de las

horas de funcionamiento del filtro, la ecuación polinomica que se indica se ajusta a

los datos con un coeficiente de correlación de 0,991.

Es de hacer notar que las graficas fueron hechas para el filtro #1 trabajando con

carga de agua, para el filtro bajo condiciones de percolación no fue posible hacer

graficas similares ya que después de tres días de análisis el valor de la remoción

permaneció casi constante y el sacar una ecuación de tal situación podr ía dar lugar a

falsas interpretaciones de los valores, dando a entender un tiempo de remoción muy

largo sin necesidad de regeneración, lo que es un error considerando la ionizacion del

medio filtrante, las dos graficas anteriores se presentan únicamente como vía de

ilustración de que es posible hace un análisis estadístico correlacionando los valores,

pero será necesario realizar mayor cantidad de análisis de laboratorio de manera que

se tenga una gama amplia de datos que reduzcan las posibilidades de error y falsas

interpretaciones de los datos.

Page 111: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 111

11.- BREVE ANÁLISIS ECONÓMICO DE LAS OPCIONES

Concepto Cantidad Unidad Valor Unitario Precio Total

Hueso 70,6 libras 1,45 102,37Q Selección de hueso 2 dias 75,00 150,00Q Limpieza 2 dias 75,00 150,00Q Soda Caustica 4 libras 12,00 48,00Q Combustion 70,6 libras 7,00 494,20Q Trituracion 1,5 dias 75,00 112,50Q Cernido y selección 3 dias 75,00 225,00Q

Costo Total 1.282,07Q

Cantidad Necesaria para Filtro Casero = 1,9 litros Costo 90,22Q MantenimientoCada semana debe hacerse pasar 15 litros de una solucion de hidroxido de sodio 1,9 g/litroEl costo del gramo es de 3 centavos por litro, tambien debera hacerse pasar una solucion de

Costo inicial del Carbon 90,22Q Mantenimiento mensual 9,00Q ( Q 108,00 al año)Tiempo vida util 2 añosTasa de retorno 12%

El costo total por año es de 198,22Q El costo por m3 producido es de 4,55Q

No se incluye el costo del desfluorurador ya que es igual para todas las opciones

Nota : el mantenimiento mensial inclute costo de guantes de hule (un par por mes) a un costo de Q 2,00 2l par, tambien se incluye el costo del cloro y de la Soda Caustica para regenerar el Medio

de Intercambio.

La produccion posible de agua es de 120 litros por dia como filtro casero, solo para las necesidades de consumo, lo que implica un consumo de 20 litros/dia por persona en una vivienda

de 6 habitantes.

11.1.-CARBON DE HUESO

Produccion de 1 pie3 de carbon (27 litros)

Cloro a 2 mg/litro, el costo del cloro es de 2 centavos por ml (cloro comercial en tiendas de abasto "magia blanca"), 6 gotas por galon

por ser proyecto de Carácter social se asume este valor solo

para establecer comparación

Page 112: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 112

Concepto Cantidad Unidad Valor Unitario Precio Total

Arena 1 pie3 12,50 12,50Q Selección de Arena 1 dias 75,00 75,00Q Limpieza 1 dias 75,00 75,00Q Soda Caustica 1 libras 12,00 12,00Q Combustion 0 libras 7,00 -Q Trituracion 3 dias 75,00 225,00Q Cernido y selección 1 dias 75,00 75,00Q

Costo Total 474,50Q

Cantidad Necesaria para Filtro Casero = 5,6 litros Costo 98,41Q MantenimientoCada semana debe hacerse pasar 15 litros de una solucion de hidroxido de sodio 1,9 g/litroEl costo del gramo es de 3 centavos por litro, tambien debera hacerse pasar una solucion de

Costo inicial de la arena 98,41Q Mantenimiento mensual 9,00Q ( Q 108,00 al año)Tiempo vida util 2 añosTasa de retorno 12%

El costo total por año es de 198,22Q El costo por m3 producido es de 3,60Q

No se incluye el costo del desfluorurador ya que es igual para todas las opciones

En este caso la remocion es menor, ya que esta por el orden del 36% de los fluoruros, lo que la hace aplicable a aguas con concentraciones menores a 1,90 mg/litro

Nota : el mantenimiento mensial inclute costo de guantes de hule (un par por mes) a un costo de Q 2,00 2l par, tambien se incluye el costo del cloro y de la Soda Caustica para regenerar el Medio

de Intercambio.

La produccion posible de agua es de 120 litros por dia como filtro casero, solo para las necesidades de consumo, lo que implica un consumo de 20 litros/dia por persona en una vivienda

de 6 habitantes.

11.2.-ARENA POMEZProduccion de 1 pie3 de Arena Pomez (27 litros)

Cloro a 2 mg/litro, el costo del cloro es de 2 centavos por ml (cloro comercial en tiendas de abasto "magia blanca"), 6 gotas por galon

por ser proyecto de Carácter social se asume este valor solo

para establecer comparación

Page 113: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 113

Concepto Cantidad Unidad Valor Unitario Precio Total

Hueso 70,6 libras 1,45 102,37Q Selección de hueso 2 dias 75,00 150,00Q Limpieza 2 dias 75,00 150,00Q Soda Caustica 4 libras 12,00 48,00Q Combustion 0 libras 7,00 -Q Trituracion 5 dias 75,00 375,00Q Cernido y selección 3 dias 75,00 225,00Q

Costo Total 1.050,37Q

Cantidad Necesaria para Filtro Casero = 1,9 litros Costo 73,91Q MantenimientoCada semana debe hacerse pasar 15 litros de una solucion de hidroxido de sodio 1,9 g/litroEl costo del gramo es de 3 centavos por litro, tambien debera hacerse pasar una solucion de

Costo inicial del Hueso 73,91Q Mantenimiento mensual 9,00Q ( Q 108,00 al año)Tiempo vida util 2 añosTasa de retorno 12%

El costo total por año es de 181,91Q El costo por m3 producido es de 4,15Q

No se incluye el costo del desfluorurador ya que es igual para todas las opciones

Nota : el mantenimiento mensial inclute costo de guantes de hule (un par por mes) a un costo de Q 2,00 2l par, tambien se incluye el costo del cloro y de la Soda Caustica para regenerar el Medio

de Intercambio.

La produccion posible de agua es de 120 litros por dia como filtro casero, solo para las necesidades de consumo, lo que implica un consumo de 20 litros/dia por persona en una vivienda

de 6 habitantes.

11.3 .-HUESO DESGRASADO MOLIDOProduccion de 1 pie3 de carbon (27 litros)

Cloro a 2 mg/litro, el costo del cloro es de 2 centavos por ml (cloro comercial en tiendas de abasto "magia blanca"), 6 gotas por galon

por ser proyecto de Carácter social se asume este valor solo

para establecer comparación

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 114

12.- LIMITACIONES

En el desarrollo del proceso de investigación se tuvieron varias limitaciones

que afectaron algunos de planteamientos hechos al inicio, entre estas limitaciones

estuvieron:

1) No fue posible obtener el permiso para tomar muestras de agua en las

comunidades identificadas por el ministerio de salud como afectadas por

altas concentraciones de fluoruros, teniendo de confiar en datos de

estudios de calidad de agua previos realizados por el Programa de Salud

Bucal del Ministerio de Salud Publica y asistencia Social.

2) En vista de la negativa de parte de BANDEGUA a permitir la instalación

de los modelos experimentales en las comunidades del interior de sus

Fincas, se tuvo que realizar el ensayo en laboratorio con muestras

preparadas y condiciones controladas en laboratorio.

3) Debido a que no existe información disponible sobre el proceso de

preparación y carbonización del hueso fue necesario un proceso de prueba

y error para sacar conclusiones que sirvieran para la utilidad de este

proceso y posteriores aplicaciones de los datos obtenidos.

4) El proceso de Carbonización se realizo en la Mufla de laboratorio lo que

limito la producción de carbón de hueso.

5) El proceso de trituración del hueso desgrasado fue necesario realizarlo

manualmente, siendo un proceso lento debido a las herramientas utilizadas

para tal fin. (martillo pesado y barra de metal de 1”)

6) En vista de ser muy escasa la información disponible sobre el estudio

especial que se desarrollo, gran parte de dicho proceso utilizado es

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 115

investigación propiamente dicho, lo que requirió la aplicación del ingenio

y la interpretación casi inmediata de algunos datos obtenidos a fin de

reorientar el estudio de acuerdo a los objetivos planteados.

7) El tiempo disponible para la realización del estudio constituyo una

limitante adicional ya que impidió la experimentación con otro tipo de

medios para remoción de fluoruros que se mencionan en alguna literatura

citada en este estudio como lo es el Apatito Sintético.

Page 116: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 116

13.- LECCIONES APRENDIDAS Y HALLAZGOS

13.1 .- LECCIONES APRENDIDAS.

Como parte de las lecciones aprendidas durante el desarrollo del proceso de

investigación usado para este Estudio Especial se pueden mencionar las siguientes:

v La arena disponible para ser utilizada en los filtros, debido a su procedencia,

puede ser un agente contaminante en lugar de un medio de tratamiento, por lo

que es necesario, independientemente de la procedencia de la arena,

desinfectarla con una solución de cloro (3 – 4 mg/l) por un periodo de

contacto de 30 minutos.

v El proceso de remoción de fluoruros es mas efectivo con los filtros trabajando

como percoladores que como filtros convencionales, el agua debe distribuirse

uniformemente sobre la superficie del filtro a tasas bajas de filtración (0,5 a 20

m3/m2-día), siendo posible una remoción de hasta el 85% por periodos de

cinco días consecutivos de filtración, .

v El medio mas efectivo para remoción de fluoruros fue el carbón de hueso,

lográndose un porcentaje de remoción del 85%, en segundo lugar el hueso

desgrasado molido con un porcentaje cercano al 80% y por ultimo la arena

pómez con aproximadamente el 20% pero pudiendo mejorar en función del

espesor de la capa y del tamaño del grano utilizado.

v Por su baja remoción la arena puede ser usada como capa de soporte, con un

coeficiente de uniformidad de 1,5 a 3, y un tamaño efectivo de 0,25 mm, lo

que vendría a refinar la calidad del agua saliente de los filtros, en vista que en

los depósitos que distribuyen materiales de construcción, donde es posible

conseguir arena pómez, estos la venden mezclada debe hacerse una selección

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 117

por flotación y de ser posible triturar las partículas grandes para obtener un

medio homogéneo en cuanto al tipo de material.

v El carbón de hueso imprime color en el agua saliente del filtro esto debido,

como se explico anteriormente, a la presencia de carbón de materia orgánica

(sangre y grasa) por lo que es necesario limpiar el hueso con hidróxido de

sodio (sosa cáustica a 455 g/5litros) previo a carbonizar el hueso.

13.2.- HALLAZGOS

En la literatura consultada que sirvió de base para la realización de este Estudio

de Investigación no se encuentran disponibles parámetros de diseño que puedan ser

usados en la selección de alternativas para el diseño de procesos de desfluoruración

del agua, por lo que como parte de los hallazgos de este estudio se presentan los

siguientes parámetros que son el cumplimiento de uno de los objetivos trazados al

inicio del proceso de investigación.

ParametroMedio de Intercambio Hueso Desgrasado

Capa soporte Arena pomezRemocion Promedio 75%Capa de Medio de Intercambio > 30 cmCapa Soporte > 40 cmTasa de Filtracion < 5 m3/m2-diaConcentacion maxima de fluoruros en afluente 4 mg/lConcentracion esperada en el efluente < 1 mg/lCarerra de filtracion 5 diasTurbiedad en el afluente < 10 UNTCoeficiente de Uniformidad del Medio < 3Tamaño efectivo 0,25 mm

Tomando en cuenta este parámetros se puede proponer el siguiente proponer el

siguiente modelo de un desfluorurador:

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 118

Cisterna Sanitaria, debe aplicarse cloracion a 1,00 mg/l para evitar degradacion de la

calidad del agua

Drenaje

Rebalse

Tapa Sanitaria

Sello Sanitario

1,20 m

2,00 m

Capacidad de la Cisterna 4,80 m 3

Bomba ManualPuede sustituirse por salida

de tuberia en la parte inferior de la cisterna si el deposito

se coloca en alto 0,50 m

0,20 m

0,70 m

Medio de Intercambio (hueso molido o carbon de hueso)Arena Pomez como capa

de Soporte y Refinamiento

Grava o bien piedra pomez ( tamaño 1/2 pulg. o menor)

Cono de Hierro Galvanizado Perforado para una distrubucion uniforme sobre toda el area del f i l tro, o bien puede sustituirse por una red de tuberia perforada

Ingreso de Agua Cruda a una tasa de 5 m3/m2-dia

debe procurarse una distribucion uniforme sobre el lecho del fi ltro

(Q = 2,2 l /min)

C.U. = 1,50, D10 = 0,30

C.U. < 3 D10 = 0,25

0,80 x 0,80 m

Para la regeneracion del medio filtrante dede desviarse el flujo de agua al drenaje, y dejarse pasar 2 m3 de agua (tasa alta para reducie el pH del efluente)Vá lvu la Válvula

Modelo Propuesto para un desfluorurador comunitario en zona rural

Aplicable a una poblacion de 30 viviendas (solo para Consumo Humano)

0,30 m

Page 119: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 119

14.- CONCLUSIONES

Al revisar el proceso de investigación que se ha seguido, los resultados

obtenidos de las practica de laboratorio y los gráficos producto de la información de

los modelos de estudio se pueden establecer las siguientes conclusiones:

1. La remoción de fluoruros en agua para consumo humano es posible aplicando

diferentes medios filtrantes como lo son la arena pómez, el carbón de hueso y

el hueso desgrasado molido, lo que verifica la hipótesis planteada al inicio del

estudio de investigación, esta reducción de fluoruros en agua para consumo es

mas efectiva cuando se trabajan a tasas de filtración bajas (entre 0,5 y 20

m3/m2-día) permitiendo un mayor tiempo de contacto.

2. Los filtros lentos caseros fueron mas eficientes para remoción de fluoruros,

obteniéndose remociones que varían de un 20% a un 93% respecto de la

concentración inicial. De los tres medios de filtración estudiados el mas

eficiente en remoción fue el carbón de hueso, lográndose remociones

superiores al 50% cuando se hace trabajar con carga hidráulica sobre el lecho

de intercambio y superiores al 80% cuando se trabaja sin carga Hidráulica..

3. La remoción de fluoruros en agua para consumo contribuye al mejoramiento

de la salud publica, se logro identificar con ayuda del ministerio de salud

publica y asistencia social comunidades en la Republica de Guatemala que

son afectadas por la presencia de fluoruros en concentraciones elevadas

(superiores a 6,00 mg/l)

4. Las columnas de filtración dan mejores resultados cuando se trabajan con

precolación directa sobre el medio de intercambio y se elimina la carga

hidráulica sobre el medio, las capas usadas para cada medio que aseguran una

mejor remoción son superiores a los 30 cm con coeficientes de uniformidad

Page 120: Filtro Com Pomez y Hueso Molido Filtro de Agua

“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 120

entre 1,5 y 3,0, los tamaños efectivos que mejor resultado dan son los

cercanos a 0,25 mm, 0,40 mm como máximo.

5. La calidad del agua en el efluente del filtro de Arena Pómez es de mejor

calidad que el de los otros dos filtros en lo que respecta a los otros parámetros

físico-químicos (carbón de hueso y hueso desgrasado), pero su porcentaje de

remoción de fluoruros es menor manteniéndose en un valor entre el 20% y el

55 % respecto de la concentración entrante.

6. En función de los costos el carbón de hueso es mas costoso en su producción,

teniendo un valor de producción de Q 1,282,07 el pie3 , el menos costoso es la

arena pómez con un costo de Q 474,50 el pie3, ocupando un lugar intermedio

el hueso desgrasado molido con un costo de Q 1,050.37 el pie 3. el valor del

metro cubico filtrado (sin incluir acarreo y estructuras solo el valor del medio

de intercambio) es inferior a los Q 5,00.

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 121

15.- RECOMENDACIONES

Al revisar el proceso de investigación que se ha seguido, los resultados

obtenidos de las practica de laboratorio, los gráficos producto de la información de

los modelos de estudio y las conclusiones planteadas en el capitulo anterior se pueden

establecer las siguientes recomendaciones:

15.1.- RESPECTO DEL PROCESO DE PREPARACIÓN DE LOS MEDIOS

FILTRANTES

15.1.1.- En la preparación del carbón de hueso debe eliminarse toda la

materia orgánica presente (tejidos y grasas) con una solución de

hidróxido de sodio ( 450 gramos en 5 litros de agua a 60 ºC), esto

con el propósito de reducir la aparición de color en el efluente, el

proceso de carbonizado debe hacerse a una temperatura mayor de

400ºC por un periodo de tres horas.

15.1.2.- La aplicación de medios filtrantes para reducción de fluoruros en

agua para consumo humano tiene algunos inconvenientes si no se ha

preparado adecuadamente el medio de intercambio (carbón de

hueso) que deben tenerse en cuenta al momento de plantear un

sistema desfluorurador de agua, entre estos inconvenientes esta la

aparición de color, olor y sabor por lo que debe tenerse sumo

cuidado al momento de preparar el carbón.

15.1.3.- Debe conocerse la procedencia de la are na que se usa como lecho de

soporte y en todo caso deberá desinfectarse haciendo pasar una

solución de cloro a 3-4 mg/litro con un tiempo de contacto de 30

minutos como minimo, a fin de evitar que el medio sirva como foco

de contaminación en lugar de reduc irla.

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 122

15.1.4 Las partículas del medio de intercambio deben estar comprendidas

en los valores que establecen los parámetros encontrados en este

estudio a fin de asegurar una remoción satisfactoria.

15.2.- RESPECTO DE LA OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE LOS FILTROS

15.2.1 Cuando el filtro deje de operar por un periodo mayor de dos días

deberá desinfectarse previo a ponerlo en funcionamiento

nuevamente.

15.2.2 Siendo este modelo de carácter experimental deberá dársele

seguimiento debiendo llevar registro de las concentraciones de

fluoruros a la entrada como a la salida del mismo, verificando y/o

comprobando las conclusiones que arrojo este estudio.

15.2.3 Por su baja remoción la arena pómez se puede usar como lecho de

soporte o como filtro secundario lo que vendría a refinar la calidad

del agua que sale de los filtros.

15.2.4 En vista que la calidad de agua al hacerla pasar por carbón de hueso

se vio afectada en su color, pero se observo una remoción mucho

mayor que con los otros dos medios de intercambio utilizados deberá

profundizarse en la investigación del mismo para establecer las

condiciones optimas en que este puede ser utilizado..

15.2.5 En caso de Implementar un desfluorurador en zona Rural tal y como

el planteado y en vista que los resultados de este estudio han sido

obtenidos bajo condiciones controladas, previo a suministrar agua a

las personas deberá ser sometido a un proceso de evaluación a fin de

comprobar la valides de las conclusiones una vez aplicadas en

campo.

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 123

15.2.6 Debe tenerse sumo cuidado en la limpieza del filtro una vez

regenerado, permitiendo el paso de agua al desagüe por un periodo

de dos horas previo al suministro comunitario a una tasa de 10 litros

/minuto distribuido uniformemente sobre la superficie a fin de

reducir el valor del pH, después de este proceso se puede comenzar a

almacenar agua para suministro.

15.2.7 Considerando el impacto a la salud que constituye la fluorosis y los

potenciales beneficios de este tipo de sistemas en beneficio de la

calidad del agua, es necesario establecer relaciones con las

instituciones involucradas con la salud publica, tal como es el caso

del MSPAS y su Programa de Salud Bucal a fin de instalar sistemas

pilotos que permitan profundizar esta investigación y su

aplicabilidad en campo.

15.3 .- RESPECTO DE LOS MODELOS EXPERIMENTALES.

15.3.1 Los modelos experimentales que han sido construidos para esta

investigación permiten ser utilizados para otro tipo de

investigaciones similares o bien para dar seguimiento a este estudio

de reducción de fluoruros modificando las condiciones de trabajo de

los medios de intercambio.

15.3.2 Es necesario pintar las estructuras con Antioxidante a fin de

preservar su vida útil y evitar el deterioro prematuro del modelo

experimental.

15.3.3 El modelo Experimental Nº 1 (columnas de filtración Rápida) es

aplicable al estudio de plantas piloto de filtración, siendo necesaria

únicamente la sustitución de los medios filtrantes.

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 124

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“Aplicación de Medios Filtrantes para Reducción de Fluoruros en Agua para Consumo” 128

ANEXOS

Anexo Contenido

A Procedimiento Experimental para

determinación de Fluoruros en muestras de Agua

B

Carbonización en Horno Metálico (proceso de producción de carbón vegetal

que puede ser modificado para producción de carbón de Hueso

C Datos Granulométricos de los medios

filtrantes utilizados en este estudio

D Resultados de los Análisis Físico

Químicos del agua Cruda y del Efluente de los Filtros