informe de pasantias: evaluación y análisis del...

Universidad de Carabobo

Facultad Experimental de Ciencias y Tecnología

Departamento de Química

INFORME DE PASANTIAS:

Evaluación y Análisis del Sistema de Dosificación de Policloruro de Aluminio en la

Planta Potabilizadora Alejo Zuloaga

Autora: T.M. Ortíz Vanessa

Tutor Académico: Lic. Pereira Juan Carlos

Tutor Industrial: Ing. Ochoa Aberlain

Bárbula, Abril de 2011

2

RESUMEN

Las actividades dentro de la empresa Hessa Chemical, C.A. se basan en la

producción de Policloruro de Aluminio (PAC) destinado para el área de cosméticos y

tratamiento de agua. Las pasantías se desarrollaron en el laboratorio de análisis

fisicoquímicos del agua, de la Planta de Tratamiento de Agua Potable Alejo Zuloaga de la

Hidrológica del Centro, Hidrocentro C.A. donde se realizo un seguimiento diario al

producto. El objetivo consistió en la evaluación y análisis del sistema de dosificación de

Policloruro de Aluminio en la Planta, debido a que esta sustancia química es usada como

coagulante para la desestabilización de las partículas presentes en el agua, logrando la

unión de éstas y la formación, crecimiento y aglomeración de flóculos para facilitar la

sedimentación, en las etapas de coagulación-floculación y sedimentación,

respectivamente. Dentro de los análisis rutinarios se elaboraron principalmente Pruebas

de Jarras para determinar el comportamiento del PAC, del Sulfato de Aluminio

(coagulante de principal uso), combinaciones entre ellos y otras sustancias químicas

utilizadas para el tratamiento, para analizar mediante las pruebas fisicoquímicas del agua

tratada como turbidez, pH, color, alcalinidad y concentración de aluminio residual, la dosis

óptima y recomendada de cada una.

3

ÍNDICE

Contenido Página

CAPÍTULO I: LA EMPRESA

I.1 Nombre y Ubicación

I.2 Política de la calidad

I.3 Objetivos de la calidad

I.4 Misión

I.5 Visión

I.6 Valores

I.7 El Producto

CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO

II.1 Potabilización del agua

II.2 Proceso de Potabilización en la Planta de Tratamiento de agua Alejo Zuloaga

II.3 PAC, en Potabilización

II.4 Sulfato de Aluminio líquido (Al2(SO4)3), en Potabilización

II.5 Polímero, en la Potabilización

II.6 Coagulación

II.7 Coagulantes

II.8 Floculación

II.9 Floculantes

II.10 Pruebas de jarra, dosis óptima

II.11 Parámetros fisicoquímicos del agua

CAPÍTULO III: DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES DE LA PASANTÍA

III.1 Objetivos de la pasantía

III.2 Actividades

III.3 Cronograma de Actividades

III.4 Definición y fundamentos de análisis y técnicas instrumentales realizadas

III.5 Resultados obtenidos

Conclusiones

Recomendaciones

Bibliografía

Anexos

5

5

5

5

6

6

6

6

7

7

8

9

10

10

11

12

14

15

16

17

19

19

20

20

20

25

31

32

33

34

4

INTRODUCCIÓN

HESSA CHEMICAL C.A. Es una Empresa Nacional fundada en el año 1993

perteneciente al sector intermedio de la Industria Química, trabajando día a día para

lograr el 100% Valor Agregado Nacional (VAN), con mano de obra, tecnología y materias

primas locales (ácido clorhídrico (HCl) y aluminio al 99.9%), brindando excelente servicio

a Empresas con Sistemas de Tratamiento de Aguas y de Manufactura de Productos, en

pro al desarrollo de una cultura exportadora. Se dedica a la fabricación de productos

químicos derivados del aluminio, dirigidos al uso industrial como materias primas o como

aditivo para las Industrias: Cosméticas, Hidrológicas, Petroleras, Vidrio, Papel, a través de

sus productos HESSHIDROX 50 (Clorhidróxido de Aluminio, PAC) Calidad cosmética,

HESSHIDREX 50 WT (Clorhidróxido de Aluminio, PAC) Calidad Aguas.

Los Productos PAC (coagulantes) son usados en Tratamiento de Aguas, para

remover sólidos suspendidos (Turbidez), y otros contaminantes tales como partículas

orgánicas de las aguas superficiales y profundas (se diferencia del empleado en el área

cosmética por la concentración de hierro presente en el producto terminado). Las

propiedades físicas y químicas de los PAC pueden variar considerablemente. Estos

productos se encuentran en soluciones acuosas, cuyo rango de color va desde incoloras

a ámbar, y de apariencia clara a turbia; tienen una gravedad específica a 25°C que varía

de 1.200 a 1.350. Para asegurar la calidad del producto se determinan los siguientes

parámetros: % aluminio (Al2O3), % cloruros (Cl), relación atómica (Al:Cl), ingrediente

activo %, Hierro (Fe) ppm, gravedad específica 25°C densímetro, pH en solución 15%,

%aluminio en p/p y turbidez (NTU).

Para comprobar la eficiencia del producto HESSHIDREX 50 WT se han hecho

pruebas de jarras en casi la totalidad de las Hidrológicas del país tales como: Hidropáez,

Hidrocaribe, Hidrofalcón, Hidrocentro, Hidrolara, Hidrolago, Hidrocapital y en las plantas

de tratamiento de: Calabozo, Valera, San Juan, Valle la Pascua, Luís Martínez, El Llanito,

Barquisimeto, Alonso de Ojeda, Pedro B, Machango, Machiquez, El Brillante, Barinas,

Mucujepe, Valera, El Macon, José A, Anzoátegui, Santa Clara, Aragua de Barcelona,

Juan J. Codallos, La Mariposa, El Guapo, Carabobo, entre otras, obteniéndose excelentes

resultados.

La prueba de jarras es la más representativa para determinar el comportamiento de

los coagulantes y floculantes a escala pequeña. Consiste en simular los procesos

realizados en planta a nivel de laboratorio y su objetivo es determinar la dosis óptima y

5

recomendada de las sustancias químicas a emplear, mediante la determinación de las

variables físicas y químicas de los procesos de coagulación, floculación y sedimentación;

tales como: selección y concentración del coagulante, selección del pH óptimo, tiempo de

mezcla rápida, eficiencia de remoción de color y turbidez, entre otros.

En este sentido, HESSA CHEMICAL C.A. en función de atender las necesidades de

sus clientes en cuanto a asistencia técnica se refiere, asigna un personal capacitado para

determinar y controlar la dosis óptima de PAC a utilizar en el proceso de tratamiento de

agua en la Planta de Potabilización Alejo Zuloaga, Hidrocentro C.A., elaborando ensayos

de jarros para las dos plantas existentes; Degremont y Convencional, así como llevar a

cabo un seguimiento de los resultados obtenidos en comparación con el producto utilizado

anteriormente en dicha planta (sulfato de aluminio), incluyendo las diversas

combinaciones empleadas de los coagulantes/floculantes, uso de polímeros, proceso de

cloración, entre otros.

CAPÍTULO I

LA EMPRESA

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA EMPRESA: HESSA CHEMICAL, C.A.

I.1 Nombre y Ubicación

Es una empresa nacional llamada Hessa Chemical y está ubicada en la Carretera

Nacional Mariara-Maracay sector las vueltas de Mariara, parcela Nº 8.

I.2 Política de la calidad

La empresa Hessa Chemical, C.A., tiene el compromiso de fabricar Policloruro de

Aluminio (PAC) de óptima calidad, para satisfacer la demanda del mercado y las

necesidades de nuestros clientes, basándonos en un alto grado de desempeño laboral,

disciplina, conservación del medio ambiente, trabajo en equipo, mejoramiento continuo, y

así obtener la rentabilidad económica que garantice el crecimiento y estabilidad para

perdurar y evolucionar en el tiempo, logrando de esta manera ser una empresa

competitiva y ofrecerles a nuestros clientes productos y servicios de excelente calidad.

I.3 Objetivos de la calidad:

Satisfacer las necesidades de nuestros clientes.

Fabricar Policloruro de Aluminio de óptima calidad.

Mejora continua de la eficacia de la organización.

6

I.4 Misión

Su propósito es la continua identificación y satisfacción de las necesidades y

expectativas de sus clientes, con productos y servicios altamente competitivos, destinados

a los sectores cosméticos, aguas, papel y petróleo. Además de la continua búsqueda de

nuevas áreas de aplicación para sus productos, mediante actividades de investigación y

desarrollo. Para lograrlo propician el trabajo en equipo y la participación individual,

creando el ambiente y los medios necesarios para el mejoramiento continuo de su gente;

organización; procesos; sistemas; tecnología y maquinarias.

I.5 Visión

La visión de Hessa Chemical, C.A., consiste en ser fabricantes, distribuidores y

vendedores líderes a escala nacional e internacional de productos químicos derivados del

aluminio.

I.6 Valores

Favorecer estratégicamente al desarrollo del país

Contribuir para que los venezolanos podamos tomar una mejor calidad de agua a

través de nuestros productos.

Cooperar con el cuidado y preservación del medio ambiente.

La cultura de desarrollo sustentable y en armonía con el ambiente

I.7 El Producto

El Policloruro de aluminio (PAC) es el resultado de un proceso de fabricación

complejo bajo condiciones de trabajo controladas. Se denomina Policloruro de aluminio o

Polihidroxicloruro de aluminio, entre otras menos frecuentes. Es esencialmente

un polímero inorgánico catiónico. Es usado como coagulante en el proceso

de potabilización de las aguas para consumo humano, en el tratamiento de aguas

residuales, en la industria cosmética, en la de papel, en tratamiento de agua de piscinas,

en la industria textil, entre otras. En esta empresa su nombre comercial para tratamiento

de aguas es el de Hesshidrex-50 WT y para el área de cosméticos el de Hesshidrox-50.

7

CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

II.1 Potabilización del agua [3]

Uno de los grandes logros de la tecnología moderna ha sido la reducción drástica de

las enfermedades de transmisión por agua como el cólera y la fiebre tifoidea. Estas

afecciones ya no constituyen los grandes peligros para la salud pública que fueron en una

época. La clave de este avance fue el reconocimiento de que la contaminación del abasto

público de agua con desechos humanos era la fuente principal de infección y se podía

eliminar tratando el agua de manera más eficaz y eliminando los residuos de una forma

más apropiada.

Las actuales plantas de tratamiento de agua se proyectan para suministrar de manera

continua agua que satisface los estándares de agua potable en la llave. Para conseguir

esto intervienen cuatro consideraciones principales: selección de fuentes, protección de la

calidad del agua, métodos de tratamiento por aplicar y prevención de la contaminación.

Las principales operaciones unitarias que intervienen en el tratamiento de aguas

superficiales son las de tamizado, coagulación/floculación, sedimentación, filtración y

desinfección. Las operaciones de tratamientos de aguas llevan a cabo una o más de tres

tareas fundamentales: separación de sustancias particuladas como arena y arcilla,

materia orgánica, bacterias y algas; extracción de sustancias disueltas como las que

causan color y dureza; extracción o destrucción de bacterias y virus patógenos. La

selección de los procesos de tratamiento depende del tipo de fuente de agua y de la

calidad que se desea.

En ocasiones, el agua sin tratamiento y de baja turbidez se trata por sedimentación

simple (sin aditivos químicos) para retirar las partículas más grandes, y después para

eliminar las pocas partículas que no se sedimentaron. Sin embargo, por lo común las

partículas del agua sin tratamiento son demasiado pequeñas para separarse en un tiempo

razonablemente breve sólo por sedimentación y filtración simple. A fin de remediar esto se

agrega un producto químico para coagular/flocular las partículas pequeñas, llamadas

coloides, en otras más grandes susceptibles de asentarse en tanques de sedimentación o

separarse de manera directa en un filtro. Cuando una sedimentación antecede a la

filtración, los filtros pueden operar por períodos más largos, o a velocidades mayores,

antes de que sea necesario lavarlos a contracorriente. El agua clarificada que se toma de

la parte superior de los tanques de sedimentación se lleva a los filtros, donde todas las

partículas residuales en suspensión se separan por colado, asentamiento y adhesión a la

8

arena u otro material filtrante a medida que el agua fluye por los pequeños poros del lecho

del filtro. La filtración del agua coagulada/floculada sin previa sedimentación (llamada

filtración directa) es eficaz para aguas de baja a moderada turbidez y de hecho constituye

la práctica en muchas de las recientes plantas de tratamiento de agua. Después de su

filtración y antes de que fluya al depósito de almacenamiento el agua se desinfecta, por lo

general con cloro. Después el agua tratada se bombea al sistema de distribución para

subir a los clientes y para mantener los niveles en los depósitos de almacenamiento si es

necesario.

II.2 Proceso de potabilización en la planta de tratamiento de agua Alejo Zuloaga

Figura 3. Diagrama de la Planta de Tratamiento de agua Potable Alejo Zuloaga. Estado

Carabobo, Venezuela

Como se puede observar en la Figura 3 la Planta Potabilizadora Alejo Zuloaga está

dividida en dos plantas con procesos distintos, Convencional y Degremont, ambas con la

misma fuente de agua, así como un proceso desarenador y una precloración previos al

tratamiento individual. En la Planta Convencional el agua entra a una mezcla rápida, la

cual se estima que su velocidad sea 80 rpm, es en esta etapa donde son aplicadas las

sustancias químicas en el siguiente orden de adición; primero el carbón activado, luego

9

los coagulantes: Al2(SO4)3 líquido, Al2(SO4)3 sólido y PAC, respectivamente, después el

polímero, la cal y por último el cloro-precloración. Una vez adicionados los reactivos se

procede a la etapa de floculación, ésta se da en la mezcla lenta, donde una paletas

mueven el agua a una velocidad de 5-10 rpm, aquí se toma una muestra de agua (canal

de agua floculada) para monitorear el sistema midiendo las propiedades fisicoquímicas.

Luego pasa a los Sedimentadores, donde se elimina el movimiento del agua para permitir

que los flóculos formados sedimenten y un sistema de barrido remueva los lodos

formados, en esta etapa se vuelve a monitorear el tratamiento tomando una muestra de

agua (canal de agua sedimentada), y se le miden las propiedades fisicoquímicas.

Terminada la sedimentación el agua es pasada por unos filtros de arena, antracita y arcilla

para eliminar los sólidos suspendidos presentes en el agua junto con una postcloración,

para ser pasada a un pozo de succión, donde se verifican las propiedades fisicoquímicas

del agua nuevamente y se mezcla junto con el pozo de succión de Degremont en Red

Media, para ser enviada por redes de distribución a las zonas correspondientes.

Por otra parte en la Planta Degremont, el agua entra directamente a los decantadores

una vez que se ha adicionado las sustancias químicas para poder separar efectivamente

los sólidos suspendidos contenidos originalmente por el agua y los formados por dichas

sustancias las cuales son agregadas en el siguiente orden; primero el carbón activado,

segundo el cloro-precloración, luego los coagulantes: PAC, Al2(SO4)3 líquido y Al2(SO4)3,

respectivamente, después el polímero y por último la cal, en esta etapa se toma una

muestra de agua (canal de agua decantada) para monitorear el sistema midiendo las

propiedades fisicoquímicas. Luego se pasa a una tanquilla de agua estancada, donde el

agua tratada reposa favoreciendo la formación de flóculos, pasando inmediatamente por

una postcloración hasta llegar a los filtros de arena, antracita y arcilla donde son

removidos los sólidos suspendidos presentes en el agua, llegando al pozo de succión

donde se verifican las propiedades fisicoquímicas del agua nuevamente y se mezcla junto

con el pozo de succión de Convencional en Red Media, para ser enviada por redes de

distribución a las zonas correspondientes.

II.3 PAC, en potabilización

Los Productos PAC son usados en Tratamiento de Aguas, para remover solidos

suspendidos (Turbidez), y otros contaminantes tales como partículas orgánicas de las

aguas superficiales y profundas.

10

Los microorganismos y las partículas coloidales son estabilizados por cargas

electrostáticas permitiendo que las partículas se junten.

Con estos productos tiene lugar una reacción por la cual se forma un precipitado

insoluble que absorbe y precipita los sólidos coloidales y en suspensión enviándolos hacia

el fondo del tanque. Su formación depende de una gran variedad de condiciones como el

pH, tipo de mezcla, el periodo de sedimentación y la circulación del lodo entre otras.

Las propiedades físicas y químicas de los PAC pueden variar considerablemente.

Estos productos se encuentran en soluciones acuosas, cuyo rango de color va desde

incoloras a ámbar, y de apariencia clara a turbia; tienen una gravedad específica a 25°C

que varía de 1.2 a 1.35. La viscosidad medida en un viscosímetro Brookfiel a 25°C, está

generalmente entre 10 – 50 mpa´s.

II.4 Sulfato de aluminio líquido (Al2(SO4)3), en potabilización

Es uno de los coagulantes inorgánicos más empleados en clarificación de agua cruda

durante procesos industriales y de potabilización. Puede ser usado como auxiliar de

coagulación en la desestabilización de emulsiones aceite en agua, remoción de

colorantes en aguas residuales y en potabilización.

Es fácil de aplicar, efectivo sobre un rango amplio de pH. Efectivo en aguas cloradas,

produce pocos lodos, alta densidad para su fácil disposición, buena formación de flóculos

en tamaño y densidad específica. Puede ser aplicado directamente o bien bombeando el

producto diluido con agua limpia en una proporción de 10:1 usando una bomba de

material anticorrosivo, donde mediante procesos de mezcla y reacciones de hidrólisis

consigue precipitar el hidróxido metálico, después de procesos de desestabilización

coloidal y de neutralización de cargas eléctricas. Se consigue con todo ello eliminar el

color, la turbidez, las bacterias, los virus y microorganismos en general, después de

reaccionar el producto con la materia particulada presente en el agua. Los flóculos

producidos se eliminan en los sucesivos procesos de decantación y filtración, resultando

un agua clarificada, habiéndose empleado generalmente coadyuvantes en el proceso

(polielectrolitos).

II.5 Polímero, en la Potabilización [4]

Son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de moléculas

más pequeñas llamadas monómeros. Se usan como reactivos químicos en el tratamiento

de agua y dependiendo del monómero de partida y de su carga pueden ser:

11

II.5.1 No Iónicos

Poliacrilamidas

Polímeros del óxido de etileno

II.5.2 Aniónicos

Copolímero de acrilamida-acrilato

Poliacrilamida parcialmente hidrolizada

Polisulfónicos

II.5.3 Catiónicos

Polietilamina

Polimetacrilato

Copolímero de acrilamida con grupos amonio cuaternarios.

Estos polímeros suelen emplearse conjuntamente con los coagulantes para

mejorar la formación de flóculos y lograr tasas de sedimentación más elevadas,

mayor compactación de lodos y mejor calidad del agua.

II.6 Coagulación [2]

Es un proceso de desestabilización química de las partículas coloidales que se

producen al neutralizar las fuerzas que los mantienen separados, por medio de la adición

de los coagulantes químicos y la aplicación de la energía de mezclado.

La coagulación es el tratamiento más eficaz pero también es el que representa un

gasto elevado cuando no está bien realizado. Es el método universal porque elimina una

gran cantidad de sustancias de diversas naturalezas y de peso de materia que son

eliminados al menor costo, en comparación con otros métodos.

El término coagulo se refiere a las reacciones que suceden al agregar un reactivo

químico (coagulante) en agua, originando productos insolubles. La coagulación comienza

al agregar el coagulante al agua y dura fracciones de segundo.

12

Figura 1. Esquema del fenómeno de la coagulación

La adición de un coagulante neutraliza las cargas, produciendo un colapso de la

“nube de iones” que rodean los coloides de modo que se puedan aglomerar (Figura 1).

Durante el tratamiento del agua, al agua se le agregan coagulantes para

desestabilizar las partículas, remover materia orgánica particulada y mejorar su remoción,

inducir la floculación y obtener una buena sedimentación.

II.7 Coagulantes [4]

Son productos químicos que al adicionar al agua son capaces de producir una

reacción química con los componentes químicos del agua, especialmente con la

alcalinidad del agua para formar un precipitado voluminoso, muy adsorbente, constituido

generalmente por el hidróxido metálico del coagulante que se está utilizando.

El proceso más clásico para la desestabilización de las partículas coloidales se basa

en el uso de reactivos químicos a los que se denominan coagulantes. Estos pueden ser:

Basados en Aluminio:

Sulfato de aluminio Al2(SO4)3•nH2O

Polihidroxicloruro de aluminio Aln(OHn)mCl3n-m

Aluminato sódico NaAlO2

Basados en Hierro:

13

Sulfato férrico Fe2(SO4)3

Cloruro férrico FeCl3

Sulfato ferroso FeSO4

Basados en Calcio

Cloruro cálcico CaCl2

Hidróxido cálcico Ca(OH)2

Basados en Magnesio

Cloruro de magnesio MgCl2

Una vez que las partículas coloidales han sido desestabilizadas, ya pueden unirse o

agregarse.

II.7.1 Tipo de coagulante

Cada coagulante dependiendo de la calidad y características del agua, actúa de

modo diferente. Por tanto, la selección del tipo de coagulante deberá hacerse

mediante trabajo a nivel de laboratorio. Las sales de hierro pueden tener ventaja

sobre las sales de aluminio en algunos casos porque forman flóculos pesados y

porque su margen de acción con relación al pH es más amplio. Sin embargo, su

manejo a nivel de planta es más complejo que el de las sales de aluminio.

II.7.2 Dosis de coagulante

La cantidad del coagulante a utilizar tiene influencia directa en la eficiencia de la

coagulación, así:

Poca cantidad del coagulante, no neutraliza totalmente la carga de la partícula, la

formación de los microflóculos es muy escasa, por lo tanto la turbiedad residual es

elevada.

Alta cantidad de coagulante puede producir la inversión de la carga de la partícula,

conduce a la formación de gran cantidad de microflóculos con tamaños muy

pequeños cuyas velocidades de sedimentación son muy bajas, por lo tanto la

turbiedad residual es igualmente elevada.

La selección del coagulante y la cantidad óptima de aplicación se determina

mediante los ensayos de pruebas de jarra.

La dosis de coagulante requiere determinarse experimentalmente. Muchos

autores dan diversas opiniones acerca de los factores que afectan o determinan el

14

establecimiento de la dosis de coagulante, aunque están de acuerdo que existe para

cada tipo de agua una dosis óptima de coagulante.

II.7.3 Concentración del coagulante

Un problema que se presenta está ligado a que las cantidades de coagulante

aplicadas son pequeñas comparadas con el volumen de agua que se somete a

tratamiento. Si existe buena turbulencia, se conseguirá una dispersión más efectiva

cuanto más diluida sea la solución. Sin embargo, soluciones muy diluidas puede

hidrolizarse antes de su aplicación formando productos que no son efectivos para la

coagulación.

II.8 Floculación [1]

Es el proceso que sigue a la coagulación, que consiste en la agitación de la masa

coagulada que sirve para permitir el crecimiento y aglomeración de los flóculos recién

formados con la finalidad de aumentar el tamaño y peso necesarios para sedimentar con

facilidad. Estos flóculos inicialmente pequeños, al juntarse crean aglomerados mayores

que son capaces de sedimentar.

Mientras la coagulación se debe principalmente a una acción química, la floculación

se origina y se realiza como consecuencia del transporte de partículas desestabilizadas

dentro del agua. La floculación tiende dos objetivos:

Reunir los coloides desestabilizados para formar agrupaciones de partículas o flóculos

con peso específico superior al del agua.

Compactar los flóculos para disminuir su grado de hidratación y conseguir

características adecuadas tales como; mayor peso y buena consistencia para su fácil

remoción.

En la figura 2 se observa que en la floculación, el floculante tiende un puente entre las

partículas coloidales aglomeradas para formar flóculos más grandes fácilmente

sedimentables.

15

Figura 2. Aglomeración de partículas coloidales empleando floculante

Puede suceder que los flóculos formados por la aglomeración de varios coloides no

sean lo suficientemente grande como para sedimentar con la rapidez deseada, por lo que

el empleo de un floculante es necesario para reunir en forma de red, formando puentes de

una superficie a otra enlazando las partículas individuales en aglomerados, tal como se

muestra en la figura 2.

La floculación es favorecida por el mezclado lento que permite juntar a poco los

flóculos; un mezclado demasiado intenso los rompe. La floculación no solo incrementa el

tamaño de las partículas del flóculo, sino que también aumenta su peso. La floculación

puede ser mejorada por la adición de in reactivo de floculación o ayudante de floculación.

II.9 Floculantes

Los floculantes son polímeros o polielectrolitos con pesos moleculares muy elevados.

Moléculas orgánicas solubles en agua formadas por bloques denominados monómeros,

repetidos en cadenas largas.

Estos floculantes pueden ser de naturaleza mineral, orgánico-natural y orgánica de

síntesis.

II.9.1 Floculantes minerales

Se encuentra la sílice activada, que debe ser preparado antes de emplearse, su

preparación es tan delicada y presenta el riesgo de la gelatinización; produce la

neutralización parcial de la alcalinidad de silicato de sodio en solución.

II.9.2 Floculantes orgánico-naturales

Son polímeros naturales extraídos de sustancias animales o vegetales.

16

II.9.3 Floculantes orgánicos de síntesis

Son los más utilizados y son macromoléculas de una gran cadena, obtenidos por

asociación de monómeros sintéticos con masa molecular elevada de 106 a 107g/mol,

estos se clasifican de acuerdo a la ionicidad de los polímeros.

II.10 Prueba de jarras, dosis óptima [4]

La prueba más representativa para determinar el comportamiento de los coagulantes

y floculantes a escala pequeña es el ensayo de “Prueba de Jarras”.

Es un método de simulación de los procesos de coagulación y floculación, realizado a

nivel de laboratorio; los flóculos formados con diferentes dosis del coagulante dan como

resultado valores de turbiedad diferentes.

El objetivo fundamental es determinar la dosis óptima por medio de la medición de las

variables físicas y químicas de los procesos de coagulación, floculación y sedimentación,

tales como; selección del coagulante, selección del pH óptimo, gradientes, tiempos de

mezcla rápida, correlación de las velocidades de sedimentación, la eficiencia de remoción,

entre otros.

Durante el proceso de coagulación-floculación se toman en cuenta tres parámetros

importantes: tiempo de aparición del flóculo, tamaño del flóculo e índice de floculación de

Willcomb.

II.10.1 Tiempo de aparición del Flóculo

Es el tiempo que tarda en aparecer los primero flóculos durante el proceso

coagulación-floculación, éste se determina con un cronómetro y se registra

verificando si apareció en un tiempo inferior o superior al minuto: <1’ o >1’,

respectivamente, justo cuando termina el tiempo de mezcla rápida.

II.10.2 Tamaño del Flóculo

Este se estima empleando la figura 4, el cual no solo depende del tamaño del

mismo sino también a la cantidad, y se determina justo cuando termina el tiempo de

floculación correspondiente a la mezcla lenta.

17

Figura 4. Comparador para estimar el tamaño del flóculo producido en la coagulación

(según WRA).

II.10.3 Índice de Floculación de Willcomb

Las características del flóculo se determinan a través del índice de Willcomb, tal

como se establece en la tabla 2, y se estima cuando culmina el tiempo de

sedimentación y antes de captar las muestras.

Tabla 2. Índice de floculación de Willcomb

N° de índice Índice de Willcomb

0 Flóculo coloidal. Ningún signo de aglutinación.

2 Visible. Flóculo muy pequeño, casi imperceptible.

4 Disperso. Flóculo bien formado pero uniformemente distribuido (sedimenta muy lentamente o no sedimenta).

6 Claro. Flóculo de tamaño relativamente grande pero que precipita con lentitud.

8 Bueno. Flóculo que deposita fácil pero no completamente.

10 Bueno. Flóculo que deposita fácil y completamente.

II.11 Parámetros fisicoquímicos del agua:

Son aquellos parámetros que se analizan luego del tratamiento, para determinar si la

remoción ha sido efectiva y ver cuál será la dosis más eficiente. Para ello se compara con

los valores establecidos en las “Normas Sanitarias de Calidad del Agua Potable”, en la

Gaceta Oficial de la República de Venezuela, 1998 número S.G.-018-98, tal como se

puede apreciar en la tabla 3.

18

Tabla 3. Valores permitidos de los parámetros fisicoquímicos del agua potable por las

“Normas Sanitarias de Calidad del Agua Potable”, en la Gaceta Oficial de la República de

Venezuela, 1998 número S.G.-018-98.

Parámetro Rango

permisible Parámetro

Rango permisible

Color (UCV) 0 - 15 Turbidez (NTU) 0 - 5

pH 6,5 - 8,5 Dureza ppm CaCO3 250 - 500

Aluminio ppm 0 - 0,2 Hierro ppm 0 - 0,3

Alcalinidad ppm CaCO3 75 - 150

II.11.1 Color [5]

El color del agua puede estar condicionado por la presencia de iones metálicos

naturales (hierro y manganeso), de humus y turbas, de plancton, de restos vegetales

y de residuos industriales. Tal coloración se elimina para adaptar un agua a usos

generales e industriales. Las aguas residuales industriales coloreadas suelen requerir

la supresión del color antes de su desagüe.

II.11.2 Turbidez [5]

Es el parámetro que mide qué tanto es absorbida o dispersada la luz por la

materia suspendida (sedimentada y coloidal) del agua, principalmente en las

superficiales. El impacto que genera es estético, además de que forma un área de

adsorción. Los coloides asociados con la turbiedad pueden dar lugar a la formación

de depósitos en las conducciones de agua, equipos de proceso, entre otros, así como

producen sabor, olor y posible daño a la salud.

La turbidez incrementa a medida que la contaminación del agua es mayor. Por lo

que es un indicador de interés en el control de la eficacia de los procesos de

depuración.

II.11.3 Alcalinidad [5]

La alcalinidad de un agua es su capacidad para neutralizar ácidos y constituye la

suma de todas las bases titulables. El valor medido puede variar significativamente

con el pH de punto final utilizado. La alcalinidad es la medida de una propiedad

agregada del agua, y solamente puede interpretarse en términos de la composición

química de la muestra.

La alcalinidad es importante en muchos usos y tratamientos de aguas naturales y

residuales. La alcalinidad de muchas aguas de superficie depende primordialmente

de su contenido en carbonatos, bicarbonatos e hidróxidos, por lo que suele tomarse

como la indicación de la concentración de estos componentes. Los valores

19

determinados pueden incluir también la contribución de boratos, fosfatos, silicatos y

otras bases, cuando se hallen presentes. La alcalinidad por exceso de concentración

de metales alcalinotérreos tiene importancia para la determinación de la aceptabilidad

de un agua para irrigación. Las determinaciones de alcalinidad se usan en la

interpretación y control de los procesos de tratamiento de aguas limpias y residuales.

Las agua residuales domésticas tienen una alcalinidad menor (o solo ligeramente

mayor) que la del suministro.

II.11.4 Dureza [5]

Es característica de determinadas aguas naturales debida a las sales de calcio y

magnesio disueltas como cloruros, sulfatos e hidrogenocarbonatos. La dureza de un

agua se da como la cantidad de carbonato de calcio, expresada generalmente en

partes de carbonato de calcio por millón de partes de agua.

II.11.5 Aluminio [5]

El aluminio ocupa el tercer lugar en orden de abundancia entre los elementos de

la corteza terrestre, formando parte de minerales, rocas y arcillas. Esta amplia

distribución es la causa de la presencia de aluminio en casi todas las aguas naturales

como sal soluble, coloide o compuesto insoluble. El aluminio soluble, coloidal e

insoluble puede encontrarse también en aguas tratadas o en aguas residuales como

residuo de la coagulación con material que contiene aluminio. El agua filtrada en una

moderna instalación de filtración rápida con arena no tendrá una concentración de

aluminio inferior a 0,05ppm.

CAPÍTULO III

DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES DE LA PASANTÍA

III.1 Objetivos de la pasantía

III.1.1 General

Evaluar la eficiencia de coagulación del Policloruro de Aluminio en la Planta

Potabilizadora Alejo Zuloaga.

III.1.2 Específicos

Examinar la dosificación diaria de Policloruro de Aluminio en la Planta de

Tratamiento de Agua Alejo Zuloaga.

Analizar los ensayos de Jarra referidos al sistema de dosificación, requeridos en

la Planta.

20

Estudiar la dosis óptima y recomendada tomando en cuenta los parámetros

fisicoquímicos del agua como color, alcalinidad, turbidez, pH, hierro y aluminio

residual.

III.2 Actividades

III.2.1 Revisión bibliográfica.

III.2.2 Realización de un primer avance del estudio.

III.2.3 Ensayos de Jarras.

III.2.4 Ensayos de Jarras con parámetros óptimos.

III.2.5 Realización de un segundo avance del estudio.

III.2.6 Interpretación d los resultados obtenidos.

III.2.7 Elaboración del informe final.

III.2.8 Entrega del informe final.

III.3 Cronograma de actividades

SEMANAS ACTIVIDAD

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

1

2

3

4

5

6

7

8

III.4 Definición de fundamentos de análisis y técnicas instrumentales realizadas

Durante el desarrollo de las actividades de pasantías realizadas en la planta

potabilizadora de agua Alejo Zuloaga, se hicieron una serie de análisis químicos. El más

importante para el cumplimiento de los objetivos establecidos fue la prueba de jarras, del

cual dependía el tratamiento a nivel de laboratorio el proceso de coagulación-floculación,

para luego hacer los análisis fisicoquímicos pertinentes a las muestras ya analizadas y así

verificar la dosis óptima y recomendada diariamente a la planta de las sustancias

químicas empleadas.

21

III.4.1 Prueba de jarras [5]

La Prueba de Jarras ha sido diseñada para mostrar, dentro de ciertas

limitaciones, las condiciones físico-químicas del agua de una planta de tratamiento de

funcionamiento o por construirse.

Se utiliza para determinar las dosis de las sustancias químicas, los tiempos de

mezcla, floculación y sedimentación, entre otros.

Materiales y equipos a utilizar:

Se utiliza un equipo de jarra de 6 puestos, RPM de 10-100, con base iluminada

(Fisher 15-443-50 y 15-443-55), véase en el anexo 1,

Beakers de 1000mL,

Jeringas de plástico de 5-20mL para aplicar las sustancias químicas,

Jeringas de plástico de 60mL para captar las muestras en botellas de vidrio

previamente identificadas y lavadas,

Cilindro graduado de 1000mL para el llenado de los beakers.

Las soluciones empleadas (dependiendo del día) fueron:

1 L de solución de PAC, se prepara pesando 1 g de Policloruro de Aluminio en un

beaker de 50 mL, se trasvasa con agua destilada a un balón aforado de 1 L, se

afora y homogeniza.

1 L de solución de Al2(SO4)3, tanto líquido como sólido, se prepara pesando 10 g

de Al2(SO4)3 en un beaker de 100 mL, se trasvasa con agua destilada a un balón

aforado de 1 L, se afora y homogeniza.

1 L de solución de carbón activado, se prepara pesando 1 g de carbón activado

en un beaker de 50 mL, se trasvasa con agua destilada a un balón aforado de 1

L, se afora y homogeniza.

200 mL de solución de cal hidratada, se prepara pesando 0.5 g de cal hidratada

en un beaker de 50 mL, se trasvasa con agua destilada a un balón aforado de

200 mL, se afora y homogeniza.

100 mL de solución de polímero X, se prepara tomando 2.66 mL del polímero con

ayuda de una jeringa, en un balón aforado de 100 mL, se afora con agua

destilada y homogeniza.

Solución clorada.

Procedimiento

Se preparan las soluciones de las sustancias químicas a emplear en el día.

22

Se escoge las dosis de las sustancias químicas de manera que la primera jarra

reciba menos y el último más, se establece el rango de concentraciones a partir

de la última dosificación empleada en la planta, y dependiendo de su eficiencia.

Se llena la planilla con los datos de volumen y concentración en ppm de cada

una.

Se llenan las jeringas con las dosis establecidas para cada jarra y se colocan en

orden de agregación.

Se determina previamente el pH, alcalinidad, color y turbiedad del agua cruda.

Se llenan los beakers limpios con 1000 mL de agua cruda con ayuda del cilindro

graduado y se colocan en el sitio respectivo del equipo.

Se bajan las aspas del equipo dentro de cada beaker con agua cruda, se

establecen 80 rpm para la mezcla rápida, se activa el cronómetro y rápidamente

se adicionan las dosis de las sustancias químicas a los beakers, de acuerdo al

orden de agregación en las plantas.

Se espera un minuto para cumplir con las especificaciones de la mezcla rápida y

luego se cambia la velocidad del equipo a 10 rpm (planta convencional) o 20 rpm

(planta degremont) por los próximos 15 minutos para la mezcla lenta.

Faltando pocos segundos para terminar la mezcla lenta se anota en la planilla de

datos el tamaño del flóculo formado en cada jarra producido en la coagulación (según

WRA), véase en la Figura 4. Ya terminada la mezcla lenta se apaga la velocidad, se

dejan encendidas las luces del equipo y se deja reposar por 30 minutos para

cumplirse la etapa de sedimentación.

Finalizada la sedimentación se procede a determinar el índice de Willcomb

(véase en la Tabla 2) y a la toma de muestras con una jeringa de 60 mL con sumo

cuidado para mover lo menos posible los flóculos formados, también evitando la

captación de éstos. Dicha muestra se trasvasa a unos frascos de vidrio para su previo

análisis fisicoquímico.

III.4.2 Análisis fisicoquímico del agua tratada

Ya tratada el agua y tomadas las respectivas muestras se procede a medir los

siguientes análisis fisicoquímicos y así verificar la dosis óptima y recomendada para

la planta de tratamiento.

III.4.2.1 Turbidez [5]


23

Se utiliza un Turbidímetro Digital modelo 2100N marca HACH, véase en el

anexo 2, con un margen entre 0 y 1000 NTU, unos modos de medición de

NTU, EBC o NEP y con una fuente de luz: LED infrarrojo a 860nm,

Tubos de muestra de cristal incoloro, transparente.

Procedimiento

Se llenan los tubos de muestra de cristal incoloro, transparente de la muestra

a analizar,

Se limpian bien por fuera con papel higiénico,

Se introduce en el porta muestra, se presiona “enter” y se espera la lectura

en la pantalla, y se procede a anotar el resultado en la planilla.

III.4.2.2 Color [5]


Se utiliza un Aquatester modelo 661-A con pantalla prismática, véase en el

anexo 3, que es una herramienta visual para pruebas de diagnóstico rápido y

exacto en el laboratorio,

Tubos Nessler iguales de 50 mL cada uno y forma alta,

Discos de colores que pueden girar de lado a lado para realizar una

comparación más precisa.

Procedimiento

Se llena un tubo Nessler, preferiblemente el de la derecha con 50 mL de la

muestra a medir

Se compara con el estándar, el de la izquierda, que es agua destilada,

Se busca la medida adecuada girando el disco y se anota el valor resultante

en la planilla.

III.4.2.3 pH [5]


Se utiliza un pH-metro marca Hanna, véase el anexo 4.

Procedimiento

Una vez calibrado empleando buffers de 4.0 y 7.0, se procede a medir el pH

de la solución introduciendo el electrodo en la muestra,

Esperar a que el valor de la pantalla deje de virar, y anotar el resultante en la

planilla.

III.4.2.4 Alcalinidad [5]


24

Matraz erlenmeyer de 250 mL,

Bureta de 50 mL.

Procedimiento

Para la medición de la alcalinidad se emplea el método de la titulación, el

cual consta en tomar 50mL de muestra en un matraz Erlenmeyer de 250 mL,

Se adicionan 2 gotas de tiosulfato de sodio (Na2SO3) para evitar la

interferencia del cloro,

Se adicionan 2 gotas de solución indicadora de verde de bromocresol,

Se titula con ácido sulfúrico (H2SO4) al 0,02N y se anota el volumen gastado

del mismo cuando el indicador pase de un tono verde a naranja, y se

procede a calcular la alcalinidad.

III.4.2.5 Aluminio [5]


Dos balones aforados de 50 mL,

Pipeta graduada de 5 mL para la muestra,

2 Buretas de 50 mL,

Pipetas volumétricas de 1, 10 y 5 mL,

Espectrofotómetro DR2800 marca HACH, véase en el anexo 5, para medir la

absorbancia de las muestras,

Celdas del espectrofotómetro.

Procedimiento

Para la medición de aluminio se emplea el método de eriocromo cianina R, el

que consiste en tomar dos muestras de 2,5 mL cada una y colocarlas en dos

balones aforados de 50 mL,

Añadir la mitad más uno del ácido sulfúrico gastado en la titulación de la

alcalinidad de la misma muestra, para la evitar la interferencia de ésta,

Añadir 1mL de EDTA a una de ellas, esto servirá como blanco por formación

de complejo aluminio que pudiera existir y compensación del color y la

turbidez,

Añadir a ambas muestras, 1mL de ácido ascórbico, para evitar la

interferencia del hierro y el manganeso,

Añadir luego 10mL de reactivo tampón, acetato de sodio (NaC2H3O2•3H2O),

y 5mL de reactivo de tinción de trabajo (eriocromo cianina),

25

Inmediatamente aforar con agua destilada, homogenizar y dejar reposar

durante 5 a 10 minutos (el color empieza a desvanecerse después de los 15

minutos).

Una vez transcurrido el tiempo se procede a trasvasar las soluciones a las

celdas del espectrofotómetro DR2800 marca HACH, véase en el anexo 5,

para medir la absorbancia de las muestras.

Por último se calcula la concentración de aluminio en ppm empleando la

curva de calibración ya realizada.

III.5 Resultados Obtenidos

Durante el período de pasantías se realizaron a diario ensayos de jarra para

determinar la dosis óptima y recomendada para la planta de las sustancias químicas, en

especial del PAC, demostrando los siguientes resultados:

El día 05/11/2010 se efectuó un ensayo de jarra, el cual se realizo usando

combinaciones de los coagulantes Policloruro de Aluminio (PAC) y Sulfato de

Aluminio (Al2(SO4)3) a distintas concentraciones para determinar la dosis óptima en

la Planta Convencional.

Las condiciones de trabajo fueron las siguientes:

Velocidad (rpm) Tiempo (min)

Mezclado rápido 80 1

Mezclado lento 10 15

Sedimentación 0 30

Se midieron las propiedades fisicoquímicas iníciales del agua a tratar, cuyos

resultados se muestran a continuación:

Tabla 4. Propiedades fisicoquímicas de la muestra de agua cruda

pH Color Turbidez (NTU) Aluminio Aspecto

7,36 40 5,6 0 Verdosa

En este ensayo se estudio el comportamiento de los coagulantes cuando se

adicionan altas concentraciones de PAC y bajas concentraciones de Al2(SO4)3 y

viceversa, permaneciendo constante las concentraciones de Al2(SO4)3 en 30 y 70ppm,

baja y alta respectivamente, y variando las concentraciones de PAC de dos en dos desde

24 hasta 28ppm y desde 11 hasta 15ppm, en concentraciones altas y bajas

respectivamente. En el jarro 4 se observó flóculo en la superficie, tardando en sedimentar

el mismo en la mayoría de las jarras. Las propiedades fisicoquímicas de las muestras de

agua tratada se muestran en los siguientes gráficos, véase en el anexo 6 los valores de la

prueba.

26

Gráfico 1. Variación de la turbidez en las jarras analizadas el 5/11/2010

Gráfico 2. Variación del residual de aluminio en las jarras analizadas el 5/11/2010

Gráfico 3. Variación del color en las jarras analizadas el 5/11/2010

Como se puede observar en los gráficos 1, 2 y 3, el mejor resultado con respecto a la

turbidez y al residual de aluminio se obtuvo con la dosis de 70ppm de Al2(SO4)3 y 15ppm

30 ppm S.A.L.

30 ppm S.A.L.

30 ppm S.A.L.

70 ppm S.A.L.

70 ppm S.A.L.

70 ppm S.A.L.

Agua cruda

24ppm PAC

26ppm PAC

28ppm PAC

11ppm PAC

13ppm PAC

15ppm PAC

Turbidez 5,6 3,1 2,83 2,77 3,32 3,23 2,59

0

1

2

3

4

5

6

T(N

TU)

Turbidez

30 ppm S.A.L.

30 ppm S.A.L.

30 ppm S.A.L.

70 ppm S.A.L.

70 ppm S.A.L.

70 ppm S.A.L.

24ppm PAC

26ppm PAC

28ppm PAC

11ppm PAC

13ppm PAC

15ppm PAC

Aluminio 0,321 0,15 0,158 0,214 0,209 0,139

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

Alu

min

io (

pp

m)

Aluminio

30 ppm S.A.L.

30 ppm S.A.L.

30 ppm S.A.L.

70 ppm S.A.L.

70 ppm S.A.L.

70 ppm S.A.L.

Agua cruda

24ppm PAC

26ppm PAC

28ppm PAC

11ppm PAC

13ppm PAC

15ppm PAC

Color 40 12,5 12,5 10 15 12,5 12,5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Co

lor

Color

27

de PAC, es decir las máximas concentraciones, mientras que el color resulto mejor con la

dosis 30ppm de Al2(SO4)3 y 28ppm de PAC. Por lo tanto la dosis óptima y recomendada

para ese día en la planta era la correspondiente a la jarra 6.




la Planta Degremont.





Sedimentación 0 30




pH Color Turbidez (NTU) Aluminio (ppm) Aspecto

7,20 40 2,25 0,0098 Verdosa


adicionan bajas concentraciones de PAC y de Al2(SO4)3, permaneciendo constante las

concentraciones de Al2(SO4)3 en 30 y 40ppm, y variando las concentraciones de PAC de

dos en dos desde 10 hasta 14ppm. Las propiedades fisicoquímicas de las muestras de

agua tratada se muestran en los siguientes gráficos, véase en el anexo 7 los valores de la

prueba.


30 ppm

S.A.L.

30 ppm

S.A.L.

30 ppm

S.A.L.

40 ppm

S.A.L.

40 ppm

S.A.L.

40 ppm

S.A.L.

Agua cruda

10ppm PAC

12ppm PAC

14ppm PAC

10ppm PAC

12ppm PAC

14ppm PAC

Turbidez 2,25 0,782 0,617 0,728 0,787 0,667 0,637

0

0,5

1

1,5

2

2,5

T(N

TU

)

Turbidez

28



Como se puede observar en los gráficos 4, 5 y 6, el mejor resultado con respecto a

la turbidez se obtuvo con la dosis de 30ppm de Al2(SO4)3 y 12ppm de PAC, el aluminio

residual resulto mejor con la dosis 30ppm de Al2(SO4)3 y 14ppm de PAC, mientras que el

color se mantuvo igual en ambas dosificaciones. Por lo tanto la dosis óptima y

recomendada para ese día en la planta era la correspondiente a la jarra 3 por

concentración de aluminio residual.




la Planta Convencional.

30 ppm S.A.L.

30 ppm S.A.L.

30 ppm S.A.L.

40 ppm S.A.L.

40 ppm S.A.L.

40 ppm S.A.L.

10ppm PAC

12ppm PAC

14ppm PAC

10ppm PAC

12ppm PAC

14ppm PAC

Aluminio 0,2426 0,2015 0,1028 0,2632 0,1398 0,2509

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

Alu

min

io (

pp

m)

Aluminio

30 ppm S.A.L.

30 ppm S.A.L.

30 ppm S.A.L.

40 ppm S.A.L.

40 ppm S.A.L.

40 ppm S.A.L.

Agua cruda

10ppm PAC

12ppm PAC

14ppm PAC

10ppm PAC

12ppm PAC

14ppm PAC

Color 40 17,5 15 15 15 15 15

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Co

lor

Color

29





Sedimentación 0 30




pH Color Turbidez (NTU) Aluminio Aspecto

7,36 40 5,63 0,0185 Verdosa


adicionan altas y bajas concentraciones de PAC y de Al2(SO4)3, permaneciendo constante

las concentraciones de PAC en 10 y 20ppm, baja y alta respectivamente, y variando las

concentraciones de Al2(SO4)3 de veinte en veinte desde 20 hasta 60ppm. En todas las

jarras la mayoría del flóculo flotó. Las propiedades fisicoquímicas de las muestras de agua

tratada se muestran en los siguientes gráficos, véase en el anexo 8 los valores de la

prueba.


20 ppm S.A.L.

40 ppm S.A.L.

60 ppm S.A.L.

20 ppm S.A.L.

40 ppm S.A.L.

60 ppm S.A.L.

Agua cruda

10ppm PAC

10ppm PAC

10ppm PAC

20ppm PAC

20ppm PAC

20ppm PAC

Turbidez 5,63 5,2 3,87 3,38 3,21 2,78 2,46

0

1

2

3

4

5

6

T(N

TU

)

Turbidez

30



Como se puede observar en los gráficos 7, 8 y 9, el mejor resultado con respecto a la

turbidez y al color se obtuvo con la dosis de 60ppm de Al2(SO4)3 y 20ppm de PAC, es

decir las máximas concentraciones, mientras que el aluminio residual resultó mejor con la

dosis 20ppm de Al2(SO4)3 y 20ppm de PAC. Lo que indica que dicho día a pesar de no

tener un aluminio residual dentro de norma, véase en la tabla 3, se puede detallar que el

PAC reduce sus concentraciones cuando se encuentra en altas dosis. Por lo tanto la dosis

óptima y recomendada para ese día en la planta era la correspondiente a la jarra 6.

Demostrando así las ventajas de emplear PAC como coagulante primario en el

tratamiento de agua, en la planta potabilizadora Alejo Zuloaga.

20 ppm S.A.L.

40 ppm S.A.L.

60 ppm S.A.L.

20 ppm S.A.L.

40 ppm S.A.L.

60 ppm S.A.L.

Agua cruda

10ppm PAC

10ppm PAC

10ppm PAC

20ppm PAC

20ppm PAC

20ppm PAC

Aluminio 0,0185 0,9213 1,0118 1,016 0,6376 0,7527 0,8639

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

Alu

min

io (

pp

m)

Aluminio

20 ppm S.A.L.

40 ppm S.A.L.

60 ppm S.A.L.

20 ppm S.A.L.

40 ppm S.A.L.

60 ppm S.A.L.

Agua cruda

10ppm PAC

10ppm PAC

10ppm PAC

20ppm PAC

20ppm PAC

20ppm PAC

Color 40 12,5 12,5 10 10 10 7,5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Co

lor

Color

31

Todas estas pruebas demuestran que el PAC en concentraciones relativamente altas

mejora el residual de aluminio dejado por ambos coagulantes de aluminio (PAC Y

Al2(SO4)3), logrando que cumpla con las especificaciones de la “Normas Sanitarias de

Calidad del Agua Potable”, o que las concentraciones no sean tan elevadas como las

dejadas por el sulfato de aluminio, tal como se puede observar en el anexo 9 y en el

gráfico 10.

Gráfico 10. Variación del residual de aluminio en las jarras analizadas el 03/11/2010 para

la comparación de los coagulantes usados, PAC y S.A.L.

CONCLUSIONES

El uso de PAC en la planta de tratamiento de agua Alejo Zuloaga mejora el

rendimiento de la misma con respecto al aluminio residual que dejan los coagulantes

(base de aluminio) luego de su acción en el proceso de coagulación-floculación.

El PAC elimina considerablemente el color en la aguas, mientras el Sulfato de

Aluminio no genera agua lo suficientemente clarificadas.

La Prueba de Jarras es el ensayo más importante para realizar un seguimiento

efectivo a cualquier coagulante que se desee emplear en el proceso de coagulación-

floculación en una Planta Potabilizadora.

0ppm S.A.L.

9ppm S.A.L.

18ppm S.A.L.

30ppm S.A.L.

45ppm S.A.L.

51ppm S.A.L.

57ppm S.A.L.

69ppm S.A.L.

81ppm S.A.L.

93ppm S.A.L.

105ppm

S.A.L.

120ppm

S.A.L.

Agua cruda

40ppm PAC

37ppm PAC

34ppm PAC

30ppm PAC

25ppm PAC

23ppm PAC

21ppm PAC

17ppm PAC

13ppm PAC

9ppm PAC

5ppm PAC

0ppm PAC

Aluminio 0 0,3085 0,4216 0,4895 0,4052 0,6108 0,8

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

Alu

min

io (

pp

m)

Aluminio

32

Durante la Prueba de Jarras se deben tomar en cuenta las características del flóculo

formado (tiempo de aparición del flóculo, tamaño del flóculo e índice de Willcomb),

para tener una estimación de los resultados finales en cada una de las dosis

empleadas en las jarras.

Para seleccionar la dosis óptima y la dosis recomendada de los coagulantes

empleados en la Planta de Tratamiento de Agua Alejo Zuloaga se realiza una

comparación de los valores obtenidos con los establecidos por las “Normas Sanitarias

de Calidad del Agua Potable”, en la Gaceta Oficial de la República de Venezuela,

1998 número S.G.-018-98.

RECOMENDACIONES

Como el equipo de Prueba de Jarras es de 6 puestos, se debe disminuir al mínimo

las diferencias de tiempo entre las adiciones de las sustancias químicas a los beaker,

para que los resultados sean congruentes con los períodos de mezcla rápida, mezcla

lenta y sedimentación.

Se debe procurar que la temperaturas a las cual se hace la Prueba de Jarras sea lo

más cercana posible a la del agua en la planta. Por lo tanto en el caso de laboratorios

con aire acondicionado y temperatura ambiental exterior alta se debe tener todo listo

para realizar la prueba antes de traer el agua cruda al laboratorio.

La adición de las sustancias químicas en la Prueba de Jarras se debe realizar en el

orden específico que tiene la Planta para que las condiciones sean lo más cercanas

posibles a la realidad.

La solución de ácido ascórbico en la determinación de aluminio debe realizarse

diariamente debido a su rápida descomposición, y por ende puede afectar la prueba.

Los instrumentos de vidrio deben lavarse con ácido clorhídrico diluido, abundante

jabón y agua destilada todas las mañanas, para asegurar una limpieza eficaz y libre

de interferencias al instante de realizar las diferentes mediciones.

33

BIBLIOGRAFÍA

1. ANDÍA Yolanda, (2000). Tratamiento de agua, coagulación floculación. Lima.

Evaluación de plantas y desarrollo tecnológico, SEDEPAL, S.A.

2. GÓMEZ Néstor, (2005). Remoción de materia orgánica por coagulación-floculación.

Tesis Ing. Químico. Manizales, Univ. Nacional de Colombia, facultad de ingeniería y

arquitectura, departamento de química.

3. HENRY, J. Glynn y HEINKE, Gary W. (1999). Ingeniería Ambiental. México. Segunda

edición, Pearson Prentice Hall.

4. Manual de tratamiento químico del agua, (2005). LIPESA, S.A.

5. Métodos normalizados para el análisis de aguas potables y residuales, APHA,

AWWA, WPCF, (1992). Madrid. Díaz de Santos, S.A.

34

ANEXOS

Anexo 1. Equipo de jarra de 6 puestos, RPM de 10-100, con base iluminada (Fisher 15-

443-50 y 15-443-55)

Anexo 2. Turbidímetro Digital modelo 2100N marca HACH

35

Anexo 3. Aquatester modelo 661-A con pantalla prismática

Anexo 4. pH-metro marca Hanna

Anexo 5. Espectrofotómetro DR2800 marca HACH

36

Anexo 6. Formato de prueba de jarras referente a los valores del día 05/11/2010 en la

Planta Potabilizadora Alejo Zuloaga.

37



38



39



40


Planta Potabilizadora Alejo Zuloaga. (Continuación)

informe de pasantias: evaluación y análisis del...

Documents