UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTOBAL DE HUAMANGAFACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y METALURGIAESCUELA DE FORMACIN PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA

PROCESOS INDUSTRIALES (IQ-547)

TRABAJO SEMESTRAL

INDUSTRIA DEL AGUA

PROFESOR: Mg. Ing. GARCIA BLASQUEZ MOROTE, Jorge S.

PRESENTADO POR: MALLCCO VELARDE, Mery C.

SEMESTRE: 2015-I

AYACUCHO- PERU2015

Introduccin

El agua es vital e importante en la vida, sin este recurso indispensable para el mundo no se podra existir ya que se necesita de el para muchas y grandes cosas.En la industria el agua es importante ya que de esto depende las producciones, si es una industria de alimentos, depende la buena produccin dela energa elctrica, si es una planta hidroelctrica.En este trabajo se describe los procesos de como se realiza el tratamiento de agua potable iniciando desde la entrada del agua a la planta, luego pasando por la coagulacin, floculacin, decantacin, sedimentacin, filtracin y terminando con la limpieza con cloro.Tambin se describe como funciona una planta de tratamiento de aguas residuales, inicindose con el tratamiento primario, desbaste, tratamiento secundario y terminando con el tratamiento terciario en el cual el agua residual es limpiada con cloro.Estos procesos se explican en el siguiente trabajo que es realizado con la finalidad de conocer la industria del agua en el mundo y sus beneficios.

ANTECEDENTES HISTORICOS.

Una de las mayores preocupaciones en la historia de la humanidad ha sido el procurarse agua lo ms pura y limpia posible. El tratamiento del aguaoriginalmente se centraba en mejorar lascualidades estticas deesta.La historia del agua potable es muy remota. En Siria y Babilonia se construyeron conducciones de albailera y acueductos para acercar el agua desde sus fuentes a lugares prximos a lasviviendas. Los antiguos pueblos orientales usaban arena y barro poroso para filtrar el agua, tambinenEuropa los romanos construyeron una red de acueductos y estanques,podan traer agua desde distancias prximas a los 90 km.,instalaron filtros para obtener agua de mayor calidad, llegaban a separar el agua de buena calidad que usaban para beber y cocinar del agua de peor calidad, obtenida de otras fuentes, que utilizaban para riegos y limpiezas, hecho que hoy da en la mayor parte de las ciudades an no se separa y la misma agua que se emplea para beber se emplea para usos tales como la limpieza de inodoros.Hay registrados mtodos para mejorar el sabor y el olor del agua 4.000 aos antes de Cristo. Escritos griegos recomendaban mtodos detratamiento tales como filtracin a travs de carbn, exposicin a los rayos solares y ebullicin. En el antiguo Egipto dejaban reposar el agua en vasijas de barro durante varios meses para dejar precipitar las partculas e impurezas, y mediante un sifn extraan el aguade la parte superior (decantacin), en otras ocasiones incorporaban ciertas sustancias minerales y vegetales para facilitar la precipitacin de partculas y clarificar el agua (coagulacin). En los comienzos del 1500 antes de Cristo, se tiene referencias de que los egipcios usaban ya un producto,que hoy se emplea para el mismo fin,el alumbre para lograr precipitaras partculas suspendidas enel agua. (Sedimentacin y decantacin- 1450 Antes de CristoFuente:H2O'C Biblioteca de Ingeniera de John T. O`Connor y TomEl primer sistema de suministro de agua potable a toda una ciudad, fu llevado a cabo por John Gibb, en 1804, quien logr abastecer de agua filtrada a la ciudad de Glasgow, Escocia.En 1806 se pone en funcionamiento en Paris una gran planta de tratamiento de agua, en esta planta se dejaba sedimentar el agua durante 12 horas y a continuacin se proceda a su filtracin mediante filtros de arena y carbn y en 1827 James Simpln construye en Inglaterra un filtro de arena para tratar y el agua potable. Ya en el siglo XX de nuestra poca se estableci la filtracin como un efectivo medio para eliminar partculas del agua aunque el grado de claridad conseguido no era medible en esta poca. Al comienzo del siglo XX en Europase establecide forma ms regular la filtracin lenta sobre arena. Durante la segunda mitad de este siglo XX los cientficos alcanzaron grandes conocimientos sobre las fuentes y efectos de loscontaminantes del agua potable (en 1855 se prob que el clera era unaeenfermedad de transmisin hdrica al relacionarse con un brote surgido en Londres a consecuencia de la contaminacin de un pozo pblico por aguas residuales). En 1880 Pasteur expliccmoorganismos microscpicos podrian transmitir enfermedades a travs del agua. En el siglo XX se descubri que la turbiedad del agua noera solo un problema esttico;las partculas en las fuentes del agua tales como la materia fecal, podra servir de refugio a los patgenos.As como la filtracin se mostr como un mtodo de tratamiento efectivo para reducir la turbiedad, desinfectantes como el cloro jugaron un gran papel en la reduccin del nmero de brotes epidmicos en los comienzos del siglo XX. En 1908 se emple el cloro por primera vez como un desinfectante primario del agua potable de New Jersey. Otro desinfectante como el ozono, tambin empez a emplearse por estas fechas en Europa. A continuacin aparecieron otras sustancias qumicas procedentes de vertidos, generalmente industriales, contaminando las aguas objeto de abastecimiento pblico (mayoritariamente aguas superficiales) y causando un gran impacto negativo y obligando a la implantacin de tcnicas de tratamiento del agua cada vez ms efectivas y complejas (coagulacin,floculacin , adsorcin con carbn activo, etc.) y a veces no han sido lo efectivas que se esperaban para eliminar algunos de los nuevos y emergentes contaminantes.En 1972 un estudio encontr 36 sustancias qumicas en el agua tratada en Louisiana (U.S) que fue tomada del ro Missisipi. Como consecuencia de estas nuevas y mayores contaminaciones, hubo necesidad de aplicar nuevas legislaciones y requerimientos tcnicos para salvaguardar la salud de los consumidores.Posteriores avances en la desinfeccin han puesto a punto nuevas tcnicas y sustancias en el proceso de desinfeccin del agua como son principalmente el empleo de ozono, dixido de cloro, cloraminas y radiacin ultravioleta.La filtracin y la desinfeccin con cloro del agua potable han sido responsables de gran parte del 50% de aumento de la expectativa de vida en lospases desarrollados durante el siglo XX. Este hecho motiv a la revista Life a citar recientemente a la filtracin y la cloracin del agua potable como probablemente el ms significativo avance en salud pblica del milenio. Antes de la llegada de la cloracin para el tratamiento de agua potable,aproximadamente 25 de cada 100.000 personas moran anualmente los Estados Unidos a causa de la fiebre tifoidea.Los sistemas de abastecimiento de agua potable sin tratar, o con un tratamiento inadecuado, siguen siendo la mayor amenaza para la salud pblica, especialmente en los pases en desarrollo, donde casi la mitad de la poblacin consume agua contaminada.En estos pases, enfermedades como el clera, la tifoidea y la disentera crnica son endmicas y matan a nios y a adultos. En 1990 ms de tres millones de nios menores de cinco aos murieron por enfermedades diarreicas.Los ms recientes avances en el tratamiento del agua han sido las mejoras alcanzadas en el desarrollo de membranas para osmosis inversa y otras tcnicas como la ozonizacin y otras relativas a la eliminacin de los cada vez mayor nmero y cantidad de contaminantes encontrados en el agua potable.Se denomina agua prepotable, al agua antes de ser sometida a los correspondientes tratamientos potabilizadores, agua potable al agua apta para el consumo humano, una vez que ha pasado por el correspondiente tratamiento potabilizador. El agua que es un compuesto natural, para ser consumida requiere hoy da una serie de operaciones que nos aseguren su vuelta a una calidad aceptable desde el punto de vista sanitario. No llega de forma casual y simple al domicilio de los usuarios.Hoy en da, en las estaciones de tratamiento de agua potable (ETAP) se realizan los procesos necesarios para que el agua natural procedente de los embalses y otras captaciones se transforme en agua apta para el consumo humano.

INDUSTRIA DEL AGUA

AGUA EN LA INDUSTRIALa industria por lo general suele necesitar y de hecho consume la mayor parte del agua potable destinado a los seres humanos. Infinidad de productos necesitan de grandes cantidades de agua para ser fabricados. La industria por su parte contamina y necesita del agua para diluir los contaminantes y expulsarlos al mar.La industria de alimentos requiere de grandes cantidades de agua para operar. Desde los procesos de limpieza diaria y lavado de manos, hasta su uso como ingrediente principal de algunos productos, el agua est presente en cualquier establecimiento en donde se preparen alimentos. Debido a su importancia para la inocuidad, se debe asegurar que el agua y su sistema de abastecimiento cumplan con la calidad necesaria.

PROCESAMIENTO DE AGUA EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA:

El agua desempea un papel crucial en la tecnologa de alimentos. El agua es bsica en el proceso de alimentos y las caractersticas de ella influyen en la calidad de estos.

El lavado de las instalaciones y equipos en una industria alimentaria suele requerir gran cantidad de agua, detergente y desinfectante. El tratamiento de estas aguas es complicado, debido a su alto contenido de qumicos y grasas.Se recomienda un anlisis y un rediseo completo de las prcticas de lavado en la empresa, con el doble propsito de disminuir la cantidad de agua necesaria, as como de reducir la carga contaminante y las aguas residuales.Se ha propuesto el siguiente programa de mejoras que, salvo por el cambio a un piso antideslizante y sanitario que requiere una inversin significativa, es un ejemplo de un programa prctico y relativamente barato de ahorro de agua en los procesos de lavado.

Solucin al problema de uso de agua en la industria alimenticia:

Ya que hay muchas industrias alimenticias donde se gastan enormes cantidades de agua para poder producir sus productos, como solucin al problema de gasto extremo de tan importante liquido antes mencionado, se debera buscar alguna forma para tratar el agua en las industrias y de tal forma limpiarla y reciclarla para as poder darle un nuevo uso, y dejar de perder cantidades importantes de esta.

Ejemplos de cmo regenerar el agua ya utilizada:Instalacin de un tanque de 1 m para almacenar y reutilizar 5 veces las aguas cidas de lavado.Instalacin de un tanque de 4 m para almacenar y reutilizar agua con un 1% de sodaCustica.Prelavado de tanques con una pistola de alta presin.Lavado del piso con una pistola de dispersin y de cierre automtico.Cambio del piso de la planta a un piso antideslizante.Instalacin de un dosificador automtico y control del cloro residual en el agua de lavado.

EL AGUA EN LA AGRICULTURA Y LAS INDUSTRIASEl agua en la agriculturaLa mayor parte del agua se destina a la agricultura, y es utilizada para irrigar los cultivos. La relacin directa entre recursos hdricos y produccin de alimentos es crtica por tanto para una poblacin humana en constante crecimiento. La irrigacin absorbe hasta el 90% de los recursos hdricos de algunos pases en desarrollo. La agricultura es un sistema de produccin tan antiguo que se ha sabido adaptar a los diferentes regmenes hdricos de cada pas: As, en zonas donde se den abundantes precipitaciones suelen realizarse cultivos de regado, mientras que en zonas ms secas son comunes los cultivos de secano. Ms recientemente, y en entornos ms adversos, como el desierto se ha experimentado con nuevas formas de cultivo, centradas en minimizar el consumo de agua. En la actualidad una de las vertientes ms activas de la investigacin gentica intenta optimizar las especies que el hombre usa como alimento. Tambin se ha empezado a hablar de agricultura espacial para referirse a los experimentos destinados a difundir la agricultura por otros planetas.Actualmente la agricultura supone una importante presin sobre las masas naturales de agua, tanto en cantidad como en calidad. As, el agua que precisan los regados supone una disminucin de los caudales naturales de los ros y un descenso de los niveles de las aguas subterrneas que ocasionan un efecto negativo en los ecosistemas acuticos. Por ejemplo, en Espaa se riegan 3,4 millones de hectreas que supone el 7% de la superficie nacional y emplea el 80% de los recursos hdricos disponibles.Tambin el uso de nitratos y pesticidas en las labores agrcolas suponen la principal contaminacin difusa de las masas de agua tanto superficial como subterrnea. La ms significativa es la contaminacin por nitratos que produce la eutrofizacin de las aguas. En Espaa el consumo anual de fertilizantes se estima en 1.076.000 toneladas de nitrgeno, 576.000 toneladas de fsforo y 444.000 toneladas de potasio. La mayor parte de los abonos son absorbidos por los cultivos, el resto es un potencial contaminante de las aguasEl uso del agua en la industriaLa industria precisa el agua para mltiples aplicaciones, para calentar y para enfriar, para producir vapor de agua o como disolvente, como materia prima o para limpiar. La mayor parte, despus de su uso, se elimina devolvindola nuevamente a la naturaleza. Estos vertidos, a veces se tratan, pero otras el agua residual industrial vuelve al ciclo del agua sin tratarla adecuadamente. La calidad del agua de muchos ros del mundo se est deteriorando y est afectando negativamente al medio ambiente acutico por los vertidos industriales de metales pesados, sustancias qumicas o materia orgnica. Tambin se puede producir una contaminacin indirecta: residuos slidos pueden llevar agua contaminada u otros lquidos, el lixiviado, que se acaban filtrando al terreno y contaminando acuferos si los residuos no se aslan adecuadamente.Los mayores consumidores de agua para la industria en el ao 2000 fueron: EE.UU. 220,7 km; China 162 km; Federacin Rusa 48,7 km; India 35,2 km; Alemania 32 km; Canad 31,6 km y Francia 29,8 km. En los pases de habla hispana, Espaa 6,6 km; Mxico 4,3 km; Chile 3,2 km y Argentina 2,8 km.En algunos pases desarrollados y sobre todo en Asia Oriental y en el frica subsahariana, el consumo industrial de agua puede superar ampliamente al domstico.El agua es utilizada para la generacin de energa elctrica. La hidroelectricidad es la que se obtiene a travs de la energa hidrulica. La energa hidroelctrica se produce cuando el agua embalsada previamente en una presa cae por gravedad en una central hidroelctrica, haciendo girar en dicho proceso una turbina engranada a un alternador de energa elctrica. Este tipo de energa es de bajo coste, no produce contaminacin, y es renovable.El agua es fundamental para varios procesos industriales y maquinarias, como la turbina de vapor, el intercambiador de calor, y tambin su uso como disolvente qumico. El vertido de aguas residuales procedentes de procesos industriales causan varios tipos de contaminacin como: la contaminacin hdrica causada por descargas de solutos y la contaminacin trmica causada por la descarga del refrigerante.Otra de las aplicaciones industriales es el agua presurizada, la cual se emplea en equipos de hidrodemolicin, en mquinas de corte con chorro de agua, y tambin se utiliza en pistolas de agua con alta presin para cortar de forma eficaz y precisa varios materiales como acero, hormign, hormign armado, cermica, etc. El agua a presin tambin se usa para evitar el recalentamiento de maquinaria como las sierras elctricas o entre elementos sometidos a un intenso rozamiento.

TRATAMIENTO DEL AGUA POTABLE

COAGULACIN Y FLOCULACININTRODUCCINLa turbiedad y el color del agua son principalmente causados por partculas muy pequeas, llamadas partculas coloidales. Estas partculas permanecen en suspensin en el agua por tiempo prolongado y pueden atravesar un medio filtrante muy fino. Por otro lado aunque su concentracin es muy estable, no presentan la tendencia de aproximarse unas a otras.Para eliminar estas partculas se recurre a los procesos de coagulacin y floculacin, la coagulacin tiene por objeto desestabilizar las partculas en suspensin es decir facilitar su aglomeracin. En la prctica este procedimiento es caracterizado por la inyeccin y dispersin rpida de productos qumicos. La floculacin tiene por objetivo favorecer con la ayuda de la mezcla lenta el contacto entre las partculas desestabilizadas. Estas partculas se aglutinan para formar un floc que pueda ser fcilmente eliminado por los procedimientos de decantacin y filtracin.Es muy importante que los procedimientos de coagulacin y floculacin sean utilizados correctamente, ya que la produccin de un floc muy pequeo o muy ligero produce una decantacin insuficiente; mientras que el agua que llega a los filtros contiene una gran cantidad de partculas de floc que rpidamente ensuciarlos filtros y necesitan lavados frecuentes. Por otro lado cuando el floc es frgil, este se rompe en pequeas partculas que pueden atravesar el filtro y alterar la calidad del agua producida.Las aguas superficiales pueden contener una gran variedad de materias, el tamao de las partculas de estas materias y su naturaleza determinan los tipos de tratamiento dentro de las plantas de agua. Las partculas de tamao muy grande como el detritus orgnico, algas protozoarios, grava, arena, limo, etc. los bichos en la materia en suspensin del tamao de 10 micrmetros a 10 mm y ms, pueden ser eliminados por los tratamientos de separacin fsica que conlleva aproximadamente los siguientes:10 a 100 mm son separados por medio de los sistemas de rejillas.0.2 a 10 mm pueden ser separados por desarenacin, sedimentacin, decantacin y flotacin.0.01 a 0.1 mm son separados por filtracin (macro y microtamizado).Las partculas muy finas son una parte de las materias solubles y de las materias coloidales como: protenas, virus; molculas y los iones pueden ser separados por adsorcin o intercambio de iones.

II. PARTCULAS EN SUSPENSIN.Las partculas en suspensin de una fuente de agua superficial provienen de la erosin de suelos, de la disolucin de sustancias minerales y de la descomposicin de sustancias orgnicas. A este aporte natural se debe adicionar las descargas de desages domsticos, industriales y agrcolas. En general la turbiedad del agua es causado por las partculas de materias inorgnicas (arcillas, partculas de lo), en tanto que el color est formado por las partculas de materias orgnicas e hidrxidos de metal (hierro por ejemplo).

La fuente de abastecimiento del agua para el tratamiento es el ro Rmac; cuyas caractersticas principales de turbiedad y caudal son:- Alta Turbiedad, se presenta durante los meses de lluvia (Diciembre a Marzo), por lo tanto hay una alta concentracin de partculas en suspensin como consecuencia del arrastre de los sedimentos durante el trayecto del ro hacia la bocatoma de la planta.En esta poca la turbiedad del ro vara de valores superiores de 50 a 50000 NTU, con un valor promedio de 300 NTU (para el ao 1999).Durante estos meses el caudal del ro tambin es variable; para el presente ao se encontr como caudal mximo 106 m3/s., y un caudal mnimo de 23 m3/s. La calidad fisicoqumica del agua tambin vara en su composicin: mayor cantidad de metales disueltos (plomo, aluminio, hierro); mayor cantidad de compuestos orgnicos, etc.- Baja Turbiedad, se presenta en los meses de Abril a Noviembre, donde la cantidad de las partculas en suspensin es muy baja y los valores de turbiedad en el ro varan entre 6 a 50 NTU, con valor promedio de 15 NTU. El caudal del ro vara aproximadamente de 18 a 25 m3/s.Las caractersticas de las partculas en suspensin son las siguientes:2.1 . Tamao de las partculas en Suspensin.Las partculas se clasifican de acuerdo a su tamao; as las partculas con dimetro inferior a 1 micrmetro ( mmu) que corresponden a partculas de materias orgnicas o inorgnicas, se depositan muy lentamenteLa tabla siguiente indica los tiempos de decantacin de las diferentes partculas en funcin de : sus dimensiones; densidad y de la temperatura del agua.Tipo de PartculasDimetro (mm) Tiempo de CadaDensidad 2.65 Densidad 1.1Grava 10 0.013 s. 0.2 s.Arena Gruesa 1.0 1.266 s. 20.9 s.Arena fina 0.1 126.66 s. 34.83 min.Lodo fino 0.01 3.52 h. 58 h.Bacterias 0.001 14.65 d. 249.1 d.Coloides 0.0001 4.12 a. 66.59 d.Se observa fcilmente que a la misma densidad, las partculas ms pequeas tienen un tiempo de duracin de cada ms grande, esto imposibilita la decantacin sin la adicin de un factor externo.Los Coloides son suspensiones estables, por lo que es imposible sus sedimentacin natural, son sustancias responsables de la turbiedad y del color del agua.Los sistemas coloidales presentan una superficie de contacto inmensa entre la fase slida y la fase lquida, por ejemplo 1 cubo de 1 cm3, tiene una superficie total de 6cm2; si est dividido en pequeos cubos elementales, la superficie total de todos aquellos es mucho ms grande.2.2. Afinidad de las Partculas Coloidales por el AguaLas partculas coloidales se caracterizan por ser hidroflicos (tienen afinidad por el agua) e hidrfobos (es decir que rechazan al agua), los primeros se dispersan espontneamente dentro del agua y son rodeados de molculas de agua que previenen todo contacto posterior entre estas partculas; las partculas hidrofbicas no son rodeados de molculas de agua, su dispersin dentro del agua no es espontneo por lo que requiere de la ayuda de medios qumicos y fsicos.Las partculas hidrofobas son en general partculas de materias inorgnicas mientras que las hidrofilicas son materias orgnicas; en realidad solo un poco son las partculas que son exclusivamente hidrofilicas o hidrofbicas; se obtienen ms bien partculas hidratadas a los diferentes grados.La carga elctrica y la capa de agua que rodean las partculas hidrfilas tienden a desplazar las partculas unas de otras y, en consecuencia los estabiliza entro de la solucin.2.3. Carga Elctrica y Doble Capa.Dentro del Agua Superficial, las partculas coloidales, son las causantes de la turbiedad y del color por lo que el tratamiento del agua est orientado a la remocin de estas partculas; estas poseen normalmente una carga elctrica negativa situado sobre su superficie.

III. COAGULACIN3.1. Objetivo PrincipalEl objetivo principal de la coagulacin es desestabilizar las partculas coloidales que se encuentran en suspensin, para favorecer su aglomeracin; en consecuencia se eliminan las materias en suspensin estables; la coagulacin no solo elimina la turbiedad sino tambin la concentracin de las materias orgnicas y los microorganismos.3.2. Qu es la Coagulacin.Es un proceso de desestabilizacin qumica de las partculas coloidales que se producen al neutralizar las fuerzas que los mantienen separados, por medio de la adicin de los coagulantes qumicos y la aplicacin de la energa de mezclado.En la siguiente figura 3 se muestra como las sustancias qumicas anulan las cargas elctricas de la superficie del coloide permitiendo que las partculas coloidales se aglomeren formando flculos.La coagulacin es el tratamiento ms eficaz pero tambin es el que representa un gasto elevado cuando no est bien realizado. Es igualmente el mtodo universal porque elimina una gran cantidad de sustancias de diversas naturalezas y de peso de materia que son eliminados al menor costo, en comparacin con otros mtodos.El proceso de coagulacin mal realizado tambin puede conducir a una degradacin rpida de la calidad del agua y representa gastos de operacin no justificadas. Por lo tanto que se considera que la dosis del coagulante condiciona el funcionamiento de las unidades de decantacin y que es imposible de realizar una clarificacin, si la cantidad de coagulante est mal ajustada.En esta figura se muestra como las sustancias qumicas anulan las cargas elctricas sobre la superficie del coloide, permitiendo que las partculas coloidales se aglomeren formando flculos.Absorcin y Neutralizacin de CargasLas partculas coloidales poseen carga negativa en su superficie, estas cargas llamadas primarias atraen los iones positivos que se encuentran en solucin dentro del agua y forman la primera capa adherida al coloide.El potencial en la superficie del plano de cizallamiento es el potencial electro cintico potencial ZETA, este potencial rige el desplazamiento de coloides y su interaccin mutua.Despus de la teora de la doble capa la coagulacin es la considerada como la anulacin del potencial obtenido por adicin de productos de coagulacin floculacin, en la que la fuerza natural de mezcla debido al movimiento browniano no es suficiente requirindose una energa complementaria necesaria; por ejemplo realizar la agitacin mecnica o hidrulica.Cuando se adiciona un exceso de coagulante al agua a tratar, se produce a la reestabilizacin de la carga de la partcula; esto se puede explicar debido a que el exceso de coagulante son absorbidos en la superficie de la partcula, produciendo una carga invertida a la carga original. FRAGMENTOS DE FLOC REESTABLECIDOAtrapamiento de Partculas dentro de un PrecipitadoLas partculas coloidales desestabilizadas, se pueden atrapar dentro de un floc, cuando se adiciona una cantidad suficiente de coagulantes, habitualmente sales de metales trivalentes como el sulfato de aluminio Al2 (SO4)3, o Cloruro Frrico FeCl3, el floc est formado de molculas de Al (OH (3 o de Fe (OH)3. La presencia de ciertos aniones y de las partculas coloidales acelera la formacin del precipitado. Las partculas coloidales juegan el rol de anillo durante la formacin del floc; este fenmeno puede tener una relacin inversa entre la turbiedad y la cantidad de coagulante requerida. En otras palabras, una concentracin importante de partculas en suspensin puede requerir menor cantidad de coagulante.Adsorcin y PuenteEn cualquier caso, se obtiene el tratamiento ms econmico utilizando un polmero aninico, cuando las partculas estn cargadas negativamente. Este fenmeno es explicado por la teora del puente. Las molculas del polmero muy largas contienen grupos qumicos que pueden absorber las partculas coloidales. La molcula de polmero puede as absorber una partcula coloidal en una de sus extremidades, mientras que los otros sitios son libres para absorber otras partculas.Por eso se dice que las molculas de los polmeros forman el puente entre las partculas coloidales. Esto puede tener una restabilizacin de la suspensin, por una excesiva carga de polmeros.Coagulantes UtilizadosLos componentes son productos qumicos que al adicionar al agua son capaces de producir una reaccin qumica con los componentes qumicos del agua, especialmente con la alcalinidad del agua para formar un precipitado voluminoso, muy absorbente, constituido generalmente por el hidrxido metlico del coagulante que se est utilizando.Los principales coagulantes utilizados para desestabilizar las partculas y producir el floc son :a) Sulfato de Aluminio.b) Aluminato de Sodio.c) Cloruro de Aluminio.d) Cloruro Frrico.e) Sulfato Frrico.f) Sulfato Ferroso.g) Polielectrolitos (Como ayudantes de floculacin).Siendo los ms utilizados las sales de Aluminio y de Hierro; cuando se adiciona estas sales al agua se producen una serie de reacciones muy complejas donde los productos de hidrlisis son ms eficaces que los iones mismos; estas sales reaccionan con la alcalinidad del agua y producen los hidrxidos de aluminio o hierro que son insolubles y forman los precipitados.Alcalinidad.- Es un mtodo de anlisis, con el que se determina el contenido de bicarbonatos (HCO3 -); carbonatos (CO3 -2) e hidrxidos de un agua natural o tratada. La alcalinidad tiene relacin con el pH del agua.Factores que Influyen en la Coagulacin.Es necesario tener en cuenta los siguientes factores con la finalidad de optimizar el proceso de coagulacin: pH. Turbiedad. Sales disueltas. Temperatura del agua. Tipo de coagulante utilizado. Condiciones de Mezcla. Sistemas de aplicacin de los coagulantes. Tipos de mezcla y el color.La interrelacin entre cada uno de ellos permiten predecir cules son las cantidades de los coagulantes a adicionar al agua.Influencia del pH.El pH es una medida de la actividad del ion hidrgeno en una solucin, y es igual a:Ph = -log{H+}El pH es la variable ms importante a tener en cuenta al momento de la coagulacin, para cada agua existe un rango de pH ptimo para la cual la coagulacin tiene lugar rpidamente, ello depende de la naturaleza de los iones y de la alcalinidad del agua.El rango de pH es funcin del tipo de coagulante a ser utilizado y de la naturaleza del agua a tratar; si la coagulacin se realiza fuera del rango de pH ptimo entonces se debe aumentar la cantidad del coagulante; por lo tanto la dosis requerida es alta.Para sales de aluminio el rango de pH para la coagulacin es de 6.5 a 8.0 y para las sales de hierro, el rango de pH ptimo es de 5.5 a 8.5 unidades.Caso Ro Rmac.- El pH del ro vara entre 7.5 a 8.2 unidades y el agua de entradaa las plantas tiene un pH promedio 7.3 a 7.8 unidades.Influencia de las Sales DisueltasLas sales contenidas dentro del agua ejercen las influencias siguientes sobre la coagulacin y floculacin:- Modificacin del rango de pH ptimo.- Modificacin del tiempo requerido para la floculacin.- Modificacin de la cantidad de coagulantes requeridos.- Modificacin de la cantidad residual del coagulante dentro del efluente.

Influencia de la Temperatura del AguaLa variacin de 1C en la temperatura del agua conduce a la formacin de corrientes de densidad (variacin de la densidad del agua) de diferentes grados que afectan a la energa cintica de las partculas en suspensin, por lo que la coagulacin se hace ms lenta; temperaturas muy elevadas desfavorecen igualmente a la coagulacin.Una disminucin de la temperatura del agua en una unidad de decantacin conlleva a un aumento de su viscosidad; esto explica las dificultades de la sedimentacin de un floc.Influencia de la Dosis del CoagulanteLa cantidad del coagulante a utilizar tiene influencia directa en la eficiencia de la coagulacin, as: Poca cantidad del coagulante, no neutraliza totalmente la carga de la partcula, la formacin de los microflculos es muy escaso, por lo tanto la turbiedad residual es elevada. Alta cantidad de coagulante produce la inversin de la carga de la partcula, conduce a la formacin de gran cantidad de microflculos con tamaos muy pequeos cuyas velocidades de sedimentacin muy bajas, por lo tanto la turbiedad residual es igualmente elevada. La seleccin del coagulante y la cantidad ptima de aplicacin; se determina mediante los ensayos de pruebas de jarra.La seleccin del coagulante y la dosis juegan un rol muy importante sobre :- La buena o mala calidad del agua clarificada.- El buen o mal funcionamiento de los decantadores.PH:UnidadesAlcalinidad Dosis Op. FeCl3Soluc.Dosis Op. Al2(SO4)3Soluc.7.46 91 p.p.m CaCO3 14 p.p.m 26 p.p.m.7.29 85 p.p.m CaCO3 16 p.p.m 30 p.p.m.Influencia de MezclaEl grado de agitacin que se da a la masa de agua durante la adicin del coagulante, determina si la coagulacin es completa; turbulencias desiguales hacen que cierta porcin de agua tenga mayor concentracin de coagulantes y la otra parte tenga poco o casi nada; la agitacin debe ser uniforme e intensa en toda la masa de agua, para asegurar que la mezcla entre el agua y el coagulante haya sido bien hecho y que se haya producido la reaccin qumica de neutralizacin de cargas correspondiente.En el transcurso de la coagulacin y floculacin, se procede a la mezcla de productos qumicos en dos etapas. En la primera etapa, la mezcla es enrgica y de corta duracin (60 seg., mx.) llamado mezcla rpida; esta mezcla tiene por objeto dispersar la totalidad del coagulante dentro del volumen del agua a tratar, y en la segunda etapa la mezcla es lenta y tiene por objeto desarrollar los microflculos.La mezcla rpida se efecta para la inyeccin de productos qumicos dentro de la zona de fuerte turbulencia, una inadecuada mezcla rpida conlleva a un incremento de productos qumicos.Tipos de MezclaLas unidades para producir la mezcla pueden ser: Mezcladores Mecnicos: - Retromezcladores (agitadores) Mezcladores Hidrulicos: - Resalto Hidrulico: Canaleta Parshall yVertedero Rectangular- En lnea: Difusores (tuberas y canales)Inyectores, etc.Ventajas y Desventajas de los Mezcladores Hidrulicos y MecnicosEl gradiente de velocidad en un mezclador mecnico no vara con el caudal, tiene la ventaja adicional de controlar el grado de agitacin, haciendo variar la velocidad de rotacin del impulsor; sin embargo tiene la limitante de depender de la energa externa que una falla hace que el proceso de mezcla se perjudique.Los mezcladores hidrulicos se caracterizan por presentar poca flexibilidad a las variaciones de caudal, no depende de una energa externa. Por lo general se utilizan como mezcladores rpidos las canaletas parshall y vertederos.

Influencia de la TurbiedadTurbiedad.- Es una forma indirecta de medir la concentracin de las partculas suspendidas en un lquido; mide el efecto de la dispersin que estas partculas presentan al paso de la luz; y es funcin del nmero, tamao y forma de partculas.La turbiedad del agua superficial es gran parte debido a partculas de lodos de slice de dimetros que varan entre 0.2 a 5 um. La coagulacin de estas partculas es muy fcil de realizar cuando el pH se mantiene dentro del rango ptimo. La variacin de la concentracin de las partculas permite hacer las siguientes predicciones:- Para cada turbiedad existe una cantidad de coagulante, con el que se obtiene la turbiedad residual ms baja, que corresponde a la dosis ptima.- Cuando la turbiedad aumenta se debe adicionar la cantidad de coagulante no es mucho debido a que la probabilidad de colisin entre las partculas es muy elevada; por lo que la coagulacin se realiza con facilidad; por el contrario cuando la turbiedad es baja la coagulacin se realiza muy difcilmente, y la cantidad del coagulante es igual o mayor que si la turbiedad fuese alta.- Cuando la turbiedad es muy alta, conviene realizar una presedimentacin natural o forzada, en este caso con el empleo de un polmero aninico. - Es siempre ms fcil coagular las aguas de baja turbiedad y aquellas contaminadas por desages domsticos industriales, porque requieren mayor cantidad de coagulante que los no contaminados.

Sistema de Aplicacin del CoagulanteSe considera que una reaccin adecuada del coagulante con el agua se produce cuando:- La dosis del coagulante que se adicione al agua es en forma constante y uniforme en la unidad de mezcla rpida, tal que el coagulante sea completamente dispersado y mezclado con el agua.- El sistema de dosificacin debe proporcionar un caudal constante y fcilmente regulable; en las siguiente fig. 7 se observan las condiciones de mezcla del coagulante con el agua; se observa que la mejor mezcla es cuando el coagulante adicionado cae en su totalidad a la masa de agua. Esta condicin se obtiene por medio de los equipos de dosificacin tanto para los coagulantes al estado slido y estado lquido, que deben encontrarse calibrados y comprobados en la prctica por medio de las pruebas de aforamiento.

4. FLOCULACIN.4.1. Objetivo de la FloculacinEn la segunda etapa de la mezcla que corresponde a una mezcla lenta tiene por objeto permitir los contactos entre los flculos, la turbiedad y el color, la mezcla debe ser lo suficiente para crear diferencias de velocidad del agua dentro de la unidad pero no muy grande, ya que los flculos corren el riesgo de romperse; an si el tiempo es no ms del tiempo ptimo de floculacin.

DefinicinLa floculacin es el proceso que sigue a la coagulacin, que consiste en la agitacin de la masa coagulada que sirve para permitir el crecimiento y aglomeracin de los flculos recin formados con la finalidad de aumentar el tamao y peso necesarios para sedimentar con facilidad.Estos flculos inicialmente pequeos, crean al juntarse aglomerados mayores que son capaces de sedimentar.Suceden que los flculos formados por la aglomeracin de varios coloides no sean lo que suficientemente grande como para sedimentar con 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 partculas individuales en aglomerados, tal como se est mostrando en la Figura 19.La floculacin es favorecida por el mezclado lento que permite juntar poco a poco los flculos; un mezclado demasiado intenso los rompe y raramente se vuelven a formar en su tamao y fuerza ptimos. La floculacin no solo incrementa el tamao de las partculas del flculo, sino que tambin aumenta su peso.La floculacin puede ser mejorada por la adicin de un reactivo de floculacin o ayudante de floculacin.

4.3. Tipos de Floculacin.Hay 2 tipos de floculacin:Floculacin PericinticaEsta producido por el movimiento natural de las molculas del agua y esta inducida por la energa trmica, este movimiento es conocido como el movimiento browniano.

4.3.2. Floculacin OrtocinticaSe basa en las colisiones de las partculas debido al movimiento del agua, el que es inducido por una energa exterior a la masa de agua y que puede ser de origen mecnico o hidrulico.Despus que el agua es coagulada es necesario que se produzca la aglomeracin de los microflculos; para que esto suceda se produce primero la floculacin pericintica luego se produce la floculacin ortocintica.

4.4. Parmetros de la FloculacinLos parmetros que se caracterizan la floculacin son los siguientes:- Floculacin Ortocintica (Se da por el grado de agitacin proporcionada: Mecnica o Hidrulica).- Gradiente de Velocidad (energa necesaria para producir la mezcla).- Nmero de colisiones (choque entre microflculos).- Tiempo de retencin (tiempo que permanece el agua en la unidad de floculacin).- Densidad y tamao de floc.- Volumen de lodos (los flculos formados no deben sedimentar en las unidades de floculacin).4.5. FloculantesLos floculantes son polmeros o polielectrolitos con pesos moleculares muy elevados molculas orgnicas solubles en agua formadas por bloques denominados monmeros, repetidos en cadenas larga.Estos floculantes pueden ser de naturaleza: mineral, orgnico natural y orgnico de sntesis.a) Floculantes Minerales.- Se encuentra la slice activada, que es el primer floculante empleado, que debe ser preparado antes de emplear, su preparacin es tan delicada y presenta el riesgo de la gelatinizacin; produce la neutralizacin parcial de la alcalinidad de silicato de sodio en solucin. b) Floculantes Orgnicos Naturales.- Son polmeros naturales extrados de sustancias animales o vegetales.Los alginatos, cuya estructura polimrica son:- Los cidos manurnicos y.- Los cidos glucnico.c) Floculantes Orgnicos de Sntesis.- Son los ms utilizados y son macromolculas de una gran cadena, obtenidos por asociacin de monmeros sintticos con masa molecular elevada de 106 a 107 gr./mol, estos se clasifican de acuerdo a la ionicidad de los polmeros:- Aninicos (generalmente copolmeros de la acrilamida y del cido acrlico).- Neutros o no ionicos (poliacrilamidas).- Catinicos (copolmero de acrilamidas + un monmero catinicoFLOCULANTES

5.1. Requisitos PrincipalesLa aplicacin de los coagulantes desde el punto de vista prctico en la operacin de una Planta de Tratamiento, requieren de:- Verificacin del caudal de tratamiento.- La dosificacin de los productos qumicos.- El manejo de los Equipos / Aparatos de medida y los medios de medicin.5.1.1 Verificacin del Caudal de Tratamiento.Se deben considerar 2 aspectos fundamentales:- Calibracin del Equipo de Medicin (caudalmetro; correntmetros; etc.)- Ajuste de las Curvas de Calibracin para el Punto de Medicin y verificacin de las curvas de medicin para cada condicin de flujo.Dosificacin de Productos Qumicos.a) Estados de Presentacin Productos Qumicosa.1. Productos Qumicos Slidos.- Deben ser utilizados despus de haber sido puestos en solucin y pueden ser aplicados de la siguiente manera: En Continuo: la dosis es calibrado por medio de un dosificador en seco del tipo volumtrico, la disolucin se debe realizar dentro de un tanque de nivel constante provisto de un agitador. Por lotes o Batch: el operador prepara puntualmente una solucin o una suspensin de cierta cantidad de producto y luego realiza la dosificacin. a.2. Productos Lquidos: son utilizados puros o diluidos por medio de equipos de bombeo o por sistemas de gravedad.b) Aplicacin de Productos QumicosLa aplicacin de productos qumicos en la planta requiere de las siguientes precauciones fundamentales:b.1. Concentracin de las soluciones, se deben tener en cuenta los lmites de solubilidad y la naturaleza del agua de dilucin. No realizar diluciones sin control, ya que se produce la hidrlisis antes de la aplicacin adems de presentar dificultad en la determinacin del consumo real de los productos qumicos.b.2. La dispersin, se debe realizar por un sistema de dispersin a fin de evitar la formacin de los aglomerados que son difciles de disolverse.b.3. Agitacin necesaria, para conseguir la mezcla completa de los productos qumicos, en el caso de los polielectrolitos es recomendable agitar 30 minutos ms despus de haber sido preparado, requerido para el desarrollo completo de la cadena polimerica.c) Medida de la Concentracin de una Solucin o Suspensin.La utilizacin de un densmetro y la curva correspondiente entre la densidad y la concentracin de la solucin considerada, permite conocer la concentracin real en el momento de la medicin; en cada recepcin del Sulfato de Aluminio Solucin se mide la densidad de la solucin. d).-Medida de Caudal Inyectadod.1. Si la aplicacin del coagulante es por gravedad, la variacin de la altura en el tanque de almacenamiento as como las pruebas de aforamiento permiten conocer rpidamente el caudal del producto qumico aplicado.d.2 Si la aplicacin es realizada por medio del sistema de bombeo, se debe verificar las curvas de calibracin de las bombas, establecer dentro de las condiciones de concentracin, viscosidad, presin para los cuales se pueden utilizar y deben ser verificados por las pruebas de aforamiento.Los siguientes dispositivos permiten realizar mejor el control de la dosificacin : Un rotmetro, es utilizado para medir el volumen de agua de dilucin. Un cronmetro y un recipiente graduado, son utilizados para las pruebas de aforamiento. La medida puede ser hecho sea en la descarga inmediata de la bomba o en el punto de aplicacin.e) Distribucin del Coagulante en La Unidad de Mezcla Rpida.La distribucin de la solucin debe ser uniforme en la mesa de agua, al mismo tiempo debe recibir igual cantidad del coagulanteManejo de Equipos de Medida y Medios de Medicin.Equipos de Medida.- Involucra a todos los medios de medicin, patrones, materiales de referencia, aparatos auxiliares que son necesarios para realizar una medicin.Medio de Medicin.- Dispositivo destinado a realizar una medicin, solo o en conjunto con otros dispositivos complementarios.a) Equipos para la Aplicacin de los Productos QumicosPara el buen funcionamiento de los equipos de distribucin; la aplicacin continua y conservacin adecuada de los productos qumicos, entre otros; condicionan el buen funcionamiento de la planta su cuidado es una parte importante del trabajo del operador y de los responsables de la produccin de agua; para lo cual se deben prestar atencin a los siguientes puntos:a.1. Stock de productos Qumicos, La cantidad de los productos qumicos disponibles deben ser, el mnimo requerido para la operacin continua de la planta, teniendo en cuenta: Importancia del producto; Procedencia : Nacional o Importacin : Tiempo de Adquisicin y Costos.a.2. Todos los productos Qumicos, deben ser almacenados en ambientes que tengan temperaturas requeridas para el producto considerando: naturaleza del producto slido o lquido, vida til, etc.a.3. Bombas dosificadoras, se debe tener en cuenta las consignas de mantenimiento preventivo y de la limpieza peridica de las bombas, de acuerdo a las recomendaciones de los fabricantes tener en cuenta la instalacin recomendadas.a.4. Tanques de preparacin de soluciones, deben ser limpiados peridicamente para eliminar los depsitos que se pueden formar.b) Aparatos de Medida Utilizados.El control de la Operacin de una planta de tratamiento requiere la medicin de ciertos parmetros bsicos que permiten conocer la cantidad y calidad del agua que se est produciendo, para lo cual es necesario contar con los siguientes aparatos o instrumentos de medida: pHmetros. Conductvimetros. Turbidmetros. Analizadores de Oxidantes residual (ejemplo cloro residual). Colormetros. Caudalmetros.La validez de la medida hechos por estos instrumentos estn en funcin de los siguientes factores: Condiciones de Instalacin. Calibracin y Verificacin. Modo de Operacin seguido para la medida. Estados de Mantenimiento requeridos.

5.2. ENSAYOS DE PRUEBAS DE JARRALas pruebas ms representativas para determinar el comportamiento de loscoagulantes y floculantes a escala pequea es el Ensayo de Prueba de Jarra.5.2.1. DefinicinEs un mtodo de simulacin de los procesos de Coagulacin y floculacin, realizado a nivel de laboratorio que permite obtener agua de buena calidad, fcilmente separable por decantacin; los flculos formados con diferentes dosis del coagulante dan como resultado valores de turbiedad deferentes.5.2.2 ObjetivoDeterminar las variables fsicas y qumicas de los procesos de coagulacin; floculacin y sedimentacin; tales como: seleccin del coagulante; seleccin del pH ptimo; gradientes y tiempos de mezcla rpida y floculacin y correlacin de las velocidades de sedimentacin y la eficiencia de remocin.5.2.3. Materiales y Equipos Necesarios Agitador Mltiple o Floculador, equipo provisto de 6 agitadores planos; tiene como elementos adicionales vasos de 2 litros de capacidad, de forma cuadrada con una tubera de 4 mm de dimetro, para la extraccin de muestra. Un turbidmetro. Un pHmetro. Materiales necesarios para medir la alcalinidad.

5.2.4. Preparacin de Solucin de Coagulantes y Polielectrolitos Ensayos de Pruebas de Jarra.El mtodo que se describe a continuacin es el que se utiliza en las Pruebas de Jarra que a diario realiza el: a)Sulfato de Aluminio Solucin al 10% (solucin madre)Se obtiene a partir de la muestra de Sulfato de Aluminio que se encuentra almacenado en los tanques; para la preparacin se tiene en cuenta la densidad delSulfato de Aluminio que es = 1.32 gr./c.c. Se toma 76 ml. de la muestra de Sulfato de aluminio y se coloca en una fiola de 1,000 ml. Y se procede a enrasar con aguaFiltrada. Esta solucin tiene una duracin de 15 das; despus del cual se desecha y se prepara otra nueva solucin con el mismo procedimiento.Esta solucin debe ser conservada en un recipiente de color oscuro y debe tener una etiqueta en el que se indiquen: la concentracin; fecha de preparacin y fecha de vencimiento.b) Sulfato de Aluminio Solucin al 1%Esta solucin se obtendr tomando una alicuota de 10 ml. de la solucin Madre de sulfato de aluminio solucin al 10 %, se coloca en una fiola de 100ml. luego se enrasa con agua filtrada, se agita y se deja reposar unos 5 minutos antes de utilizarla. Esta solucin se prepara diariamente, la que es utilizada en las pruebas de jarra; la solucin residual se desecha.c) Sulfato de Aluminio Granular al 10 % (solucin madre)Se obtiene a partir de una muestra de Sulfato de Aluminio Granular que se encuentra en los almacenes de las Plantas; se pesa 10gr. De muestra de Sulfato deAluminio granular, en una balanza analtica debidamente calibrada.Se coloca en un recipiente y se procede a disolver con agua filtrada agitando vigorosamente; se coloca en una fiola de 100ml. y se enrasa con agua Filtrada. Esta solucin tiene una duracin de 15 das despus del cul es desechado.d) Sulfato de Aluminio Granular al 1%La Solucin se obtendr tomando una alicuota de 10ml. de la Solucin Madre deSulfato de Aluminio Granular al 10% y se coloca en una fiola de 100ml. luego se enrasa con agua filtrada, se agita y se deja reposar unos 5 minutos antes de utilizarla. Esta solucin se preparar diariamente luego se desecha.e) Cloruro Frrico 10 % (solucin madre)Se obtiene a partir de la muestra de Cloruro Frrico que se deposita en los tanques de almacenamiento de las plantas. Para la preparacin se tendr en cuenta la densidad del Cloruro Frrico que es =1.43 gr./cc.Se toma 70ml. de la muestra de Cloruro Frrico y se coloca en una fiola de 1,000. Y se procede a enrasar con agua Filtrada. Esta Solucin tendr una duracin de 15 das a los cuales se desecha y se prepara otra con el mismo procedimiento.f) Cloruro Frrico 1%La solucin se obtendr tomando una alicuota de 10 ml. de la Solucin Madre deCloruro Frrico al 10%; se coloca en una fiola de 100ml., luego se enrasa con agua filtrada, se agita y se deja reposar unos 5 minutos antes de utilizarla. Esta solucin se prepara diariamente, que luego de ser utilizada se desecha.g) Solucin de Polmero Catinico al 0.1%La muestra se obtiene a partir de la muestra de Polmero Catinico que se extrae de los cilindros almacenados en las Plantas. Se pesa en la Balanza Analtica 0.5 gr. De la muestra de Polmero y se coloca en un vaso con agua y se va agitando hasta obtener una solucin uniforme; luego vaciar en la fiola de 500ml. y enrasar con agua Filtrada. De esta solucin se toman los volmenes a utilizar en las pruebas de jarras; el tiempo de conservacin es no ms de una semana.h) Solucin de Polmero Aninico al 0.1 %Se pesa en la Balanza Analtica 1gr. De la muestra de Polmero (extrada del punto de almacenamiento) y se coloca en un vaso con agua, se procede a disolver con agua filtrada utilizando un equipo de agitacin magntica (en caso de no contar con este equipo se puede realizar manualmente) hasta que la solucin se encuentre homognea y luego se coloca en la fiola de 1000 ml., luego enrasa con agua filtrada. Esta Solucin es la que se utiliza en los ensayos y tiene un tiempo de duracin no mayor de 1 semana.5.2.5. Obtencin de ResultadosPor lo general este ensayo se realiza para la determinacin de la dosis ptima de los coagulantes y floculantes; donde los resultados de turbiedad obtenidos en las diferentes jarras para dosis variables de coagulantes son graficados; colocando los valores de turbiedad en el eje Y y la dosis en el eje X.La dosis ptima se obtiene en el punto de inflexin, que es el punto ms bajo de la curva,

6.-DECANTACIN1 IntroduccinLa decantacin es el proceso mediante el cual se promueve el depsito del material en suspensin por accin de la gravedad.Por lo general, las aguas en movimiento arrastran partculas granulares y materia floculenta que, por su carcter liviano, se mantienen en suspensin.La remocin de materiales en suspensin se obtiene al reducir la velocidad del agua, hasta lograr que las partculas en suspensin se depositen en determinado tiempo de retencin. Este proceso se produce en los decantadores.El decantador es un tanque generalmente de seccin rectangular o circular, cuyo fondo muchas veces est inclinado hacia uno o ms puntos de descarga. Este tanque posee dispositivos de entrada y salida del agua, previstos para evitar cortocircuitos y zonas muertas y obtener una mejor distribucin del lquido en el interior de la unidad.2 Mecanismos de la decantacinCada partcula tiene una velocidad mxima por encima de la cual no hay decantacin.Esta velocidad depende de la forma y, principalmente, de la densidad de la sustancia considerada.Una partcula dentro de la masa de agua del decantador est sujeta a la accin de dos fuerzas:1) fuerza horizontal resultante del movimiento del agua en el decantador, que origina la velocidad horizontal (VH);2) fuerza vertical debida a la accin de la gravedad, que causa la velocidad de sedimentacin (Vs).En consecuencia, la partcula avanza en el decantador y baja simultneamente hasta aproximarse al fondo. Si en el decantador la partcula solo posee tales movimientos, entonces el tiempo necesario para que el agua lo atraviese sera igual al tiempo que demora en llegar al fondo, pero esto, en la prctica, no sucede, porque existen movimientos ascendentes del agua que se deben a las variaciones de temperatura, a la accin de los vientos, etcteraEl periodo terico de retencin en un decantador equivale al volumen del tanque dividido por el caudal. Como en todo decantador existen espacios muertos, cortocircuitos, etctera, el periodo real de retencin siempre es inferior al terico (el tiempo normal de travesadel agua en el decantador es de 4 a 6 horas).3 Zonas del decantadorLa conformacin de esta estructura depende del tipo de decantador.En la prctica, los ms usuales son los convencionales, los decantadores de placas y los clarificadores de manto de lodos.a) Decantador convencional de flujo horizontalEste decantador se puede dividir en cuatro zonas:1) zona de turbulencia o de entrada;2) zona de sedimentacin o de decantacin;3) zona de recoleccin o de salida;4) zona de depsito de lodos.1) Zona de entrada. En esta zona las partculas se encuentran en turbulencia. Se caracteriza por cierta agitacin; la ubicacin de las partculas vara y las nubes de flculos cambian de lugar constantemente (fenmeno de entrada).2) Zona de decantacin. Es la zona donde las nubes de flculos se mantienen aparentemente inmviles o estacionarias. En esta zona no hay agitacin y las partculas avanzan de manera longitudinal y simultnea y descienden lentamente en direccin a la zona de reposo o zona de depsito de lodos.3) Zona de recoleccin o de salida. Esta zona es relativamente tranquila, como la segunda. Sin embargo, en la salida, los flculos que no llegaron a depositarse en la zona de reposo siguen el movimiento ascendente del agua y traspasan la estructura de salida (efecto de salida).4) Zona de depsito de lodos o tolvas de almacenamiento de lodos. Es la zona de reposo, donde finalmente se acumula el lodo. Esta zona no sufre la influencia de la corriente de agua del decantador, a no ser que ocurran anormalidades (inversin de las capas de agua por un cambio brusco de temperatura, fermentacin del lodo, etctera).Cuando el lodo llena las tolvas de almacenamiento de lodos y comienza a alcanzar otras zonas, se debe lavar el decantador para que la corriente de agua ascendente no arrastre los flculos fuera de la unidad.

Tal aumento de flculos se observa en el canal de salida del decantador (zona de recoleccin). Sin embargo, la fermentacin (putrefaccin) del lodo inferior puede comenzar antes de que se produzca dicha situacin y puede darse un desprendimiento de gases que provocan olor y sabor desagradables en el efluente de la planta.b) Decantador laminar de placas paralelasEn estas unidades la estructura de entrada est constituida por un canal de altura variable, ubicado en el nivel inferior del canal central de la unidad. Este canal tiene orificios a ambos lados del fondo, por donde sale el agua floculada y se eleva por el mdulo de placas y, finalmente, alcanza el sistema de tuberas de recoleccin de agua decantada, que descargan en el nivel superior del canal central.La capacidad de produccin de estas unidades es muy superior a la de una unidad convencional de la misma rea, debido a la serie de placas paralelas inclinadas a 60, colocadas en la zona de decantacinLavado del decantadorSe realiza por dos motivos:a) cuando la tolva de almacenamiento de lodo se llena;b) cuando comienza la fermentacin del lodo almacenado.El primer caso ocurre cuando el agua presenta alta turbidez y se produce gran cantidad de lodo.El segundo caso se produce cuando el tratamiento es discontinuo o el agua cruda est clara y se forma poco lodo. En este caso, la fermentacin se inicia antes de que el lodo llegue a llenar las tolvas.En la zona de turbulencia, se sabe que hay fermentacin cuando aparecen unas pequeas burbujas de gas en su superficie.Si el operador no observa este fenmeno y la fermentacin contina, no solo se van a producir sabor y olor desagradables sino que adems, van a aparecer grandes placas de lodo en la zona de decantacin (lo que producir un aspecto similar a la piel de un reptil).Por lo general, la capa espesa de lodo o el inicio de fermentacin se produce despus de tres o cuatro meses de usar el decantador, segn la calidad del agua y la temperatura ambiental.En este caso, se debe proceder con el lavado del decantador, que, de preferencia, se realiza con una manga de agua.Algunas veces, en las paredes del decantador y en los canales, tanto de entrada como de salida, se forman incrustaciones de algas y de lodo, que dan un mal aspecto y pueden llegar a los filtros e impedir su buen funcionamiento. Cuando esto sucede, se debe realizar una limpieza para retirar tales incrustaciones con ms frecuencia sin tener que vaciar el decantador.Los decantadores de placas estn provistos de sistemas hidrulicos de extraccin de lodo y no es necesario ingresar a la unidad para efectuar la limpieza en forma manual. Por esta razn, las tolvas de almacenamiento no son tan grandes como en el caso de las unidades convencionales. En poca de lluvias, pueden operar sin interrupciones y efectuar descargas de lodo cada cuatro horas. Para ello se proceder del siguiente modo: cerrar la compuerta de ingreso de agua floculada; abrir las vlvulas de los colectores o canales de extraccin de lodo; observar que el nivel del agua sobre las placas baje 30 centmetros, y cerrar la vlvula de lodo y abrir la compuerta de entrada En poca de seca, esta operacin se efectuar cada semana y en climas clidos, como mnimo, cada tres das, para evitar la descomposicin del lodo.5 Sistemas de remocin de lodo Simple: remocin manual, remocin continua. Mecanizado: remocin intermitente, remocin continua.La mecanizacin del decantador para extraer el lodo se puede realizar por dos razones: debido a la gran cantidad de material sedimentable existente en el agua que va a ser tratada y por la naturaleza del lodo, que es rpidamente putrescible.6 ObservacionesLa decantacin es una operacin de preparacin del agua para la filtracin. Cuanto mejor sea la decantacin, ms eficiente ser la filtracin.En consecuencia, para tener una decantacin perfecta, se deben tomar las siguientes precauciones:1) correcta aplicacin de coagulantes al pH ptimo (incluye la aplicacin de alcalinizante, en caso de que sea necesario);2) mezcla rpida eficaz;3) mezcla lenta suficiente para producir buenos flculos, grandes y pesados;4) limpieza rutinaria de los decantadores

7.-FILTRACINLa filtracin del agua consiste en hacerla pasar por sustancias porosas que puedan retener o remover algunas de sus impurezas.Por lo general, se utiliza como medio poroso la arena soportada por capas de piedras, debajo de las cuales existe un sistema de drenaje.Con el paso del agua a travs de un lecho de arena se produce lo siguiente: La remocin de materiales en suspensin y sustancias coloidales; La reduccin de las bacterias presentes; La alteracin de las caractersticas del agua, inclusive de sus caractersticas qumicas.Los fenmenos que se producen durante la filtracin son los siguientes:a) la accin mecnica de filtrar;b) la sedimentacin de partculas sobre granos de arena;c) la floculacin de partculas que estaban en formacin, debido al aumento de la posibilidad de contacto entre ellas;d) la formacin de la pelcula gelatinosa en la arena, producida por microorganismos que se reproducen all (filtro lento).8.1 Clasificacin de los filtros1) Segn la tasa o velocidad de filtracin: filtros lentos: funcionan con una tasa media de 4 m3/m2/da; filtros rpidos: con una tasa media de 120 m3/m2/da.2) Segn la presin, los filtros rpidos pueden ser de dos tipos: De presin: cerrados, metlicos, en los cuales el agua que va a ser tratada se aplica a presin (usados en piscinas e industrias); De gravedad: los ms comunes.

2 Filtros lentosSe utilizan para la remocin de concentraciones poco elevadas de color y turbidez (color + turbidez = 50 ppm) sin ayuda de la coagulacin.Por lo general, se aplican en comunidades pequeas.Tienen forma rectangular y, por lo general, debido a la baja tasa de filtracin, son relativamente grandes.Estn conformados por una caja de mampostera o concreto en el fondo de la cual existe un sistema de drenaje cubierto por piedras y sobre este hay arena (ms fina y menos uniforme que la de los filtros rpidos).Tamao efectivo: 0,25 a 0,35 mm. Coeficiente de uniformidad entre 2 y 3.Operacin del filtro lento. Al iniciar la puesta en marcha del filtro lento, la operacin de llenado debe hacerse en forma ascendente, con el agua de otro filtro en funcionamiento.Despus de llenar el filtro, se abre el ingreso y el desage.Como el agua producida al inicio de la operacin no es de buena calidad, se debe desechar hasta que se presente con la calidad deseada.Periodo de maduracin del filtro lento. A medida que el filtro funciona, la arena retiene el material ms grueso en suspensin (algas, protozoarios, etctera), que forman sobre esta una capa de lodo(capa biolgica).A medida que se forma esta capa gelatinosa, absorbe partculas menores (coloides, emulsoides, etctera) y mejora la calidad del agua.Solo cuando el agua est en buenas condiciones por el tratamiento, se cierra el desage y se abre el efluente para enviar el agua al reservorio de distribucin despus de que haya sido clorada y el pH se haya corregido.La operacin de maduracin puede durar de dos a tres semanas y el filtro operado de esta manera puede proporcionar agua de buena calidad por un lapso de dos a tres meses.Prdida de carga. Durante el proceso de filtracin, la capa de lodo aumenta y ofrece mayor resistencia al paso del agua (prdida de carga) y el filtro pierde caudal. Cuando la prdida de carga alcanza de 0,90 a 1,50 m (lmite comn: 1,20 m), se debe lavar el filtroporque el caudal ya no es econmico.Limpieza del filtro lento (Figura 3). Cuando se alcanza el lmite de la prdida de carga, se cierra el ingreso y se deja al filtro operando con la capa de agua que tiene sobre el lecho. Esta operacin debe iniciarse al atardecer y se debe dejar que el filtro opere toda la noche de esta manera. A la maana siguiente, apenas hay luz, debe iniciarse el raspado del filtro. Es necesario abrir la vlvula de desage del fondo y dejar que el nivel descienda alrededor de 0,20 m por debajo del nivel de la arena.La operacin de limpieza debe efectuarse en el menor tiempo posible para que los microorganismos benficos que constituyen la capa biolgica no perezcan por efecto de los rayos del Sol y por falta de nutrientes. Se retira una capa de uno a dos centmetros de arena con el lodo de toda la superficie filtrante.Despus de extraer la capa de arena de dos centmetros, se rastrilla el lecho para esponjar la superficie y se le pasa un emparejador.El filtro se llena por debajo. Cuando el filtro no estuvo fuera de funcionamiento por ms de 24 horas, el periodo de maduracin es prcticamente nulo.Observacin: por lo general, una instalacin de filtros lentos posee ms de una unidad filtrante. Mientras uno est lavado y maduro, los otros estn en funcionamiento.

3 Filtros rpidos de gravedadLos filtros rpidos de gravedad se utilizan en las plantas de tratamiento para la filtracin de grandes volmenes de agua previamente coagulada.Tienen forma rectangular y se lavan con agua tratada que se introduce de abajo hacia arriba (sistema que se denomina de retrolavado).Debido a ello, se construyen en reas ms pequeas.Estn conformados por una caja de concreto en el fondo de la cual hay un sistema de canalizacin central y canales laterales cubiertos por varias capas y dimetros de grava que sostienen la capa de arena gruesa y la de arena preparada

Tambin pueden estar construidos con un sistema de fondo falso (de concreto) donde se ha colocado un drenaje cuya finalidad es distribuir el agua filtrada y el agua de lavado de manera uniforme en toda el rea filtrante.Al inicio de la filtracin, como la arena est expandida, el agua arrastra parte del material en suspensin y el filtrado no es de buena calidad.Los materiales en suspensin en el agua, que son ms grandes que los espacios intergranulares de la arena, quedan retenidos en la superficie filtrante. Los que son ms pequeos se van adhiriendo a la superficie interna de los granos y, de esa manera, disminuyen los espacios por donde pasa el agua. As, a medida que el filtro se ensucia, hay una mayor resistencia al paso del agua.El aumento de resistencia al paso del agua por la arena corresponde a una reduccin del caudal del filtro. Cuando el filtro est limpio, es posible filtrar un volumen de agua mayor (tasa: 120 m3/m2/da); a medida que el filtro se obstruye por la suciedad (lo que se denominacolmatacin), la tasa disminuye.Para evitar que esto suceda, los filtros de tasa y nivel constante estn provistos de un aparato controlador de caudal que mantiene la tasa de filtracin constante de 120 m3/m2/da (desde el inicio de la filtracin hasta el momento del lavado del filtro). En los filtros de tasa declinante y nivel variable no se controla el caudal de operacin del filtro sino que se deja que cada filtro tome buenamente lo que su estado de colmatacin le permita.El fenmeno que se produce con la obstruccin del filtro por la suciedad retenida se llama prdida de carga, que puede ser medida rpidamente de la siguiente maneraEl canal de descarga del filtro se conecta a un tubo (piezomtrico) transparente, para que cuando el agua suba por este, indique el nivel de agua en el filtro. Se adhiere otro tubo (piezomtrico) transparente a la tubera de salida del agua filtrada, de manera que cuando la vlvula del efluente est cerrada, indique tambin el nivel de agua en el filtro. Cuando el filtro est en funcionamiento, el nivel del agua es ms bajo en el tubo piezomtrico unido a la tubera del agua filtrada, debido a que la arena ofrece cierta resistencia al paso del agua. La diferencia en metros entre los niveles del agua de los dos tubos es la medida de la prdida de carga. En los filtros limpios recin lavados la diferencia de nivel se ubica alrededor de 0,50 metros, segn la configuracin del filtro y la granulometra de la arena.Lavado de los filtrosa) Filtros convencionales de tasa y nivel constantePara lavar los filtros se invierte la corriente (el agua se introduce de abajo hacia arriba). A este proceso se le denomina de retrolavado.En el lavado, la arena que constituye el lecho filtrante se debe expandir en el agua.La velocidad ascendente del agua de lavado debe ser suficiente para expandir la arena entre 25% y 30%, pero no tanta como para conducirla hacia la canaleta de recoleccin del agua de lavado.Cuando la prdida de carga del filtro alcanza 1,80 a 2,50 m (usualmente 2 m), se debe lavar de la siguiente manera:Cerrar el ingreso de agua decantada.2. Cerrar la salida de agua filtrada.3. Abrir el desage.4. Abrir la vlvula de lavado (al principio, lentamente). Cuando el agua comience a caer en la canaleta de agua de lavado, iniciar el conteo de tiempo (tiempo de lavado).5. Cerrar el ingreso de agua de lavado cuando el filtro est limpio (lo cual se sabe por la clarificacin y la ausencia de flculos en el agua que rebalsa por la canaleta). Cuando el agua deja de correr en la canaleta, verificar el tiempo transcurrido entre el inicio y este instante (tiempo de lavado de cuatro a siete minutos, segn la poca del ao: estiaje o creciente).6. Cerrar el desage.7. Abrir el ingreso de agua decantada.8. Cuando el filtro este lleno, abrir el drenaje de fondo por un lapso de 2 a 3 minutos.9. Cerrar el drenaje.10. Llenar el filtro primero por el fondo; dejar una capa de agua de 0,10 m sobre la arena.11. Cerrar el desage.12. Abrir la salida de agua filtrada. El filtro est en uso.Tiempo de lavado. Se cuenta desde el instante en que comenz a caer el agua por las canaletas de agua de lavado (operacin 4) hasta el instante en que el agua de lavado dej de caer en la canaleta (operacin 5).Dado:Tiempo = t minutos.rea del lecho filtrante = A m2.Velocidad ascendente del agua de lavado = 0,60 m/minutos.Clculo del agua de lavado:A x 0,60 x t = m3 de agua usada en el lavado del filtro (prdida). El tiempo de lavado de un filtro depende de varios factores y puede variar de cuatro a siete minutos. El tiempo en el que un filtro queda fuera de funcionamiento durante las operaciones de lavado oscila entre 8 y 15 minutos. El volumen de agua empleado para lavar un filtro se puede determinar de manera emprica: tomando un tiempo para el lavado equivalente a seis minutos, se multiplica el caudal de agua mximo en un minuto por seis (caudal mximo de agua = velocidad ascendente del agua de lavado en metros por minuto x rea del lecho filtrante). En una instalacin debidamente proyectada y operada, el volumen que se gasta con el lavado de los filtros debe ir de 2 a 2,5% del volumen de agua filtrada en la instalacin.Volumen gastado para el lavado de los filtros (da, mes o ao) m3 x 100 = 2 a 2,5%Volumen total del agua filtrada (da, mes o ao) m3Tiempo de drenaje. Por lo general, se acostumbra drenar un filtro durante dos o tres minutos, inmediatamente despus del lavado. El drenaje se realiza para acomodar el lecho filtrante y preparar el filtro para el proceso.Como la arena est expandida debido al lavado, en los primeros instantes, el agua que atraviesa el filtro arrastra partculas en suspensin (turbidez). La turbidez se reduce conforme disminuyen los espacios intergranulares de la arena (por el acomodamiento de esta).Para determinar el tiempo necesario de drenaje, se deben recolectar muestras continuas del agua del drenaje (de 10 en 10, de 20 en 20 de 30 en 30 segundos) y determinar la turbidez de tales muestras. El tiempo transcurrido entre la abertura del drenaje y el instante de recoleccin de la muestra que present turbidez en el lmite usual del agua filtrada en la planta corresponde al tiempo de drenaje necesario para la preparacin del filtro.La velocidad ascendente del agua de lavado vara de acuerdo con el tamao de la arena; si, por ejemplo, fuera de 0,60 m por minuto, querra decir que en un minuto el agua de lavado debe subir en el rea filtrante con una velocidad de 0,60 metros.La expansin de la arena durante el lavado del filtro (expresada en porcentajes de la altura de la capa de arena preparada) debe ser de25 a 30%; es decir, si la capa de arena preparada es, por ejemplo, de 0,60 metros, la expansin de la arena debe ser de 0,15 a 0,18 metros adicionales a su nivel normal.En el caso de filtros con sistema de lavado mediante aire y agua, la expansin solo debe ser de 10%, porque en este caso la friccin de los granos de arena para desprender la suciedad adherida la hace el aire comprimido y no el agua.La tasa de filtracin (velocidad de filtracin) de un filtro rpido clsico, de arena, debe ser de 120 m3/m2/d; es decir, por cada metro cuadrado de rea filtrante debe pasar 120 m3 de agua por da.8.5 Determinacin de la expansin de la arenaEsta determinacin se puede realizar con la ayuda de un sencillo aparato que consiste en una vara metlica (cuya longitud ser la que corresponda a la altura existente entre la superficie del lecho esttico y el borde superior del muro de la caja del filtro), con cajitas intercaladas cada 0,05 metros a partir del extremo inferior

La varilla se debe fijar en la parte superior de la caja del filtro para que no se mueva durante la prueba. Las cajas deben quedar en posicin horizontal.1. Colocar la varilla sobre el nivel del lecho esttico (antes de que se inicie el lavado).2. Iniciar la operacin de lavado y dejar dos a tres minutos la varilla en la posicin seleccionada.3. Retirar con cuidado la varilla.4. Volver a colocar la varilla de tal manera que la ltima plataforma quede a 15 centmetros de la superficie anterior de la arena.Para lograrlo se utiliza la medida grabada en la vara en el lado opuesto al extremo en el que estn las cajas y se ajusta con el tornillo de ajuste.5. Se abre nuevamente el lavado en la abertura convencional como para el lavado simple.6. Cerrar el lavado. Cuando el agua deje de correr por la canaleta de lavado, se retira la vara metlica con cuidado y se verifica hasta qu plataforma tiene arena.Si la arena qued retenida en la primera y segunda plataformas y no en la tercera, se sabe que esta se expandi hasta 25 centmetros de la superficie anterior de la arena.De esta manera, con medidas sucesivas, es posible determinar la expansin real de la arena.Varilla para medir la expansin del lechoClculo:capa de arena preparada ...................... 0,575 mexpansin de la arena ......................... 0,25 mexpansin de la arena (en m) x 100 = % expansinaltura de la capa de arena (en m)0,25 x 100 = 43% de expansin0,575El rango de expansin de la arena debe estar entre 30 y 50%.Observacin: cuando el caudal y, por consiguiente, la velocidad del agua de lavado cambian, el porcentaje de expansin de la arena tambin vara.7. Cerrar la descarga de agua de lavado.8. Abrir el efluente.9. Drenar el filtro.10. Abrir el efluente. El filtro est en funcionamiento.Prdida de arena o antracita durante el lavadoSi despus de la operacin de lavado se encuentra material filtrante en las canaletas de lavado, esto es signo de que la expansin es excesiva y si no tomamos medidas para solucionar el problema, el lecho filtrante se ir perdiendo poco a poco. Debemos calibrar el caudal de lavado hasta que la expansin se encuentre en el rango adecuadoDeterminacin de la prdida de cargaPor lo general, los filtros poseen aparatos que indican la prdida de carga.Para calibrar tales aparatos o para los filtros que no los poseen, se pueden adaptar tubos piezomtricos como en la Figura 8.Tales tubos pueden ser de vidrio o de plstico cristal (transparente).Detrs de los tubos se debe colocar una regla de 2,80 metros, graduada en centmetros, para poder medir la diferencia de nivel del agua entre los dos tubos.Dicha diferencia, en metros, es la medida de la prdida de carga.El filtro se debe lavar cuando la diferencia entre los dos niveles es de1,80 a 2,50 metros.8.9 Estado de un filtroEs el conjunto de caractersticas que define las condiciones de funcionamiento de un filtro en un momento determinado.El estado de un filtro vara continuamente en el periodo de filtracin (entre un lavado y otro) y se modifica lentamente con el paso de los aos.El filtro comienza a funcionar mal cuando las condiciones normales no son las correctas.Las causas de las perturbaciones en el lecho filtrante pueden ser causadas por los siguientes factores:a) Dosis incorrectas de coagulantes, mala floculacin y mala decantacin, que hacen que el filtro reciba material gelatinoso y materia orgnica que van a obstruir el lecho filtrante.b) Desprendimiento del aire que normalmente est disuelto en el agua, en forma de burbujas.Este fenmeno se produce debido a la prdida de carga excesiva (es decir, una prdida de carga que sobrepasa el lmite aconsejado) y podr causar efectos nocivos: irregularidades en la filtracin y en el lavado, arrastre del material filtrante durante el lavado, etctera.c) Formacin de bolas de lodo provenientes de material gelatinoso (organismos, hidrxido de aluminio y arena). La dosificacin inadecuada, el lavado deficiente de los filtros y la excesiva prdida de carga durante el funcionamiento producen la compresin del lecho filtrante y la consecuente compactacin de las bolas de lodo.d) Presencia de algas y otros microorganismos que llegan a los filtros y se reproducen en ellos.Colmatacin de la arena. La colmatacin de la arena se produce cuando, debido a la deficiencia en las operaciones, se da alguna de las siguientes situaciones:a) No se usa la dosificacin adecuada de sulfato de aluminio (coagulacin deficiente).b) El pH de floculacin no es ptimo; los cogulos se cargan elctricamente y, al repelerse, no floculan de manera correctaEl tiempo de los floculadores o su agitacin es excesiva o escasa (los flculos no se forman o se forman pero se vuelven a romper).d) Hay corrientes preferenciales en los decantadores, decantadores sucios, alta velocidad del agua en los decantadores, etctera. Gran parte de los cogulos o pedazos diminutos de los flculos atraviesan los decantadores y, al llegar a los filtros,1) se pueden adherir entre s y en los granos de arena debido a la fuerza centrfuga a la que estn sujetos al atravesar la capa filtrante (en zigzag alrededor de los granos de arena);2) debido a la friccin que ejercen al pasar por la arena, descargan su carga elctrica para poder formar flculos en el filtro entre los granos de arena;3) los flculos formados y arrastrados por las corrientes de agua en los decantadores, de tamao mayor que los espacios intergranulares de la arena, quedan depositados en su superficie.Tales fenmenos se producen por la colmatacin de la arena.Los granos de arena quedan revestidos por una capa gelatinosa de hidrxido de aluminio, materia orgnica y otros materiales absorbidos por los cogulos; en la superficie queda una espesa capa gelatinosa y todo esto contribuye a aumentar la prdida de carga.Si el filtro no est adecuadamente lavado, la acumulacin de esa suciedad hace que las condiciones del filtro sean deficientes.Al lavar el filtro, la arena colmatada, por quedar con menor densidad, puede ser arrastrada por el agua de lavado.Al poner a funcionar el filtro nuevamente despus de un lavado, como la presin del agua y los granos estn envueltos con material gelatinoso y adheridos unos a otros, se produce una reduccin de volumen, tanto vertical como horizontal, lo cual puede producir un desplazamiento de la arena contra las paredes del filtro.El agua pasar, de preferencia, por tales retracciones y perjudicar la calidad del efluente. El aparato controlador de la prdida de carga se vuelve irregular. El filtro no se lavar a la hora exacta. El problema tiende a agravarse y la colmatacin de la arena llega a profundidades mayores.Desprendimiento del aire. Cuando el filtro no se lava en el tiempo exacto es decir, cuando la prdida de carga (1,80 a 2,50 m) es correcta, sucede lo siguiente: Si se lava antes de tiempo, se consume mayor cantidad de agua. Si se lava con exceso de prdida de carga, se puede producir lo siguiente:a) La colmatacin de la superficie ofrece mayor resistencia y proporciona al agua una presin negativa en el interior del lecho filtrante. Los gases son solubles en razn directa a la presin y, con la presin negativa, los gases disueltos (O2,CO2, etctera) abandonan el agua, primero en pequeas burbujas que se unen y luego tienden a subir a la superficie del lecho filtrante.Distribucin uniforme de la filtracin y del agua de lavado. Cuando se lava un filtro, al inicio de la operacin de retrolavado, se debe observar si la suciedad retenida en la superficie de la arena sube horizontalmente en toda el rea filtrante.Cuando esto no sucede, es porque el sistema de drenaje del filtro es deficiente, o bien por un error en el lavado: formacin de aire en el lecho filtrante; aire en la cmara bajo el fondo falso; repentina abertura del registro de lavado; las capas de grava se agitaron y no se encuentran en nivel.Es posible comprobar esta imperfeccin con una varilla de fierro de1/4 de pulgada de dimetro y dos metros de largo, graduada de 10 en 10 centmetros.

Se introduce dicho instrumento en la arena del filtro seco, hasta percibir que lleg a la grava. La profundidad de la grava en relacin con el nivel de la arena se mide con las marcas del instrumento.Con cambios sucesivos en lneas predeterminadas y a distancias prestablecidas, se puede hacer lo siguiente: concluir si la capa de grava est o no nivelada; levantar el perfil de la superficie de la grava en el filtro.Donde existe depresin en la grava, tambin existen corrientes preferenciales de agua de filtracin o de lavado.Esta imperfeccin se puede corregir con la remocin, separacin (por tamizado) de los diversos tamaos de piedras y arena y su reubicacin adecuada. Las bolas de lodo se pueden acumular en la grava del filtro.Evaluacin de la filtracinEn el control sistemtico del color y turbidez del agua filtrada en cada unidad de filtracin es importante saber lo siguiente:Un aumento del color y de la turbidez en una unidad filtrante puede significar: necesidad de lavado; filtro con grietas o desplazamiento de la arena contra las paredes, etctera.La determinacin de la albmina residual en el agua filtrada es una confirmacin sobre el pH ptimo de floculacin, pero la misma prueba en el agua de salida de cada filtro (albmina soluble e insoluble) puede indicar el paso de flculos por el lecho filtrante y, de esa manera, ayudar a evaluar las condiciones del filtro en estudio.La eficacia del tratamiento se evala mediante la determinacin delO2 consumido o el conteo de colonias de bacterias en una placa de agar patrn. Las mismas determinaciones en las unidades filtrantes pueden controlar la eficacia de la filtracin de cada una de ellas.El tiempo transcurrido entre dos lavados del mismo filtro (controlado por la prdida de carga) muestra la eficacia del tratamiento (coagulacin y decantacin).Cuando ese tiempo comienza a disminuir, ello significa que las condiciones del tratamiento son malas o que el lecho filtrante es deficiente.El control y las determinaciones citadas anteriormente en relacin con la prdida de carga ayudan a evaluar la filtracin y proporcionan al operador los medios para fijar convenientemente el instante de lavado (el lmite de la prdida de carga para cada unidad filtrante) con el fin de producir el mejor efluente.El consumo de agua para el lavado del filtro debe ser del orden de2% a 2,5% del caudal diario (mensual o anual) de la planta de tratamiento de agua. Prdida de carga de 1,80 a 2,50 m; O2 consumido menor que 1,80 ppm; albmina residual total menor que 0,3 ppm, y reduccin conveniente (90%) del conteo de colonias del aguacruda/agua filtrada.

8. DESINFECCIN DEL AGUA (cloracin)8.1 IntroduccinLa desinfeccin del agua en las plantas de tratamiento de agua se realiza con cloro y, por ello, el trmino desinfeccin comnmente se substituye por cloracin.La desinfeccin es una medida que se debe adoptar en todos los sistemas de abastecimiento, bien con carcter correctivo, bien preventivo.Esto se debe a que toda agua pura o purificada en una estacin de tratamiento puede tener un largo recorrido hasta el momento en que es consumida. Del mismo modo, los reservorios pueden ocasionar su contaminacin.La cloracin se puede realizar con los siguientes elementos:a) cloro lquidob) cal cloradac) hipocloritos9.2 Cloro lquidoSe suministra en cilindros especiales, bajo presin, con una pureza de hasta 99,99%, con pesos de 40, 68 y 900 kilogramos.Cuando se retira el gas del recipiente, la presin interior disminuye y se pierde calor. Para conservar el calor y la presin, se necesita una fuente de calor externa que puede ser agua o un irradiador en el caso de temperaturas bajas (fro).La cantidad de cloro que se puede retirar de los cilindros a una temperatura de 25 oC sin congelacin ser:8 kg/da por cilindro de 40 kg;16 kg/da por cilindro de 68 kg;180 kg/da por cilindro de 900 kg.En caso de que se necesiten cantidades mayores, se utilizan bateras de cilindros, pero cada cilindro debe proporcionar solo la cantidad indicada anteriormente.9.3 Precauciones sobre el uso del cloro lquidoCuando el cloro se utiliza sin cuidado, es peligroso para las personas y puede destruir materiales. Por ello, se necesitan cuidados constantes de parte de los operadores de las plantas de tratamiento de agua, as como un mantenimiento eficaz en el equipo de cloracin:Los cloradores se deben mantener en temperatura ambiente entre 10 y 30 oC. En ningn caso se deben mantener sobre 65 oC.Cuando el cloro es altamente txico, es indispensable usar una mscara.El gas seco no es corrosivo; las tuberas que conectan los cilindros a los aparatos dosificadores pueden ser de cobre, pero la solucin concentrada de cloro es altamente corrosiva, por lo cual sus tuberas deben ser de material adecuado (caucho, tuberas de plstico PVC, etctera).Para verificar y localizar pequeas fugas de cloro, se utiliza amoniaco en los cilindros o en los dosificadores. La combinacin de amonio con cloro produce un humo blanco visible.Nunca se debe aplicar agua en la fuga de cloro, porque se formar cido clorhdrico (cloro hmedo), que es muy corrosivo y con lo cual aumentar la fuga.La soda custica puede absorber rpidamente el cloro gaseoso: se necesitan 800 gramos de soda custica para 500 gramos de cloro.Once kilogramos de soda custica pueden disolverse en 38 litros de agua.En resumen, se deben seguir las siguientes indicaciones:1) El cloro puede ser utilizado solamente por una persona preparada y de confianza.2) Se deben evitar los residuos. Tambin se debe garantizar que los recipientes no se golpeen, pues se puede quebrar el tubo y se pueden daar las vlvulas.3) Los recipientes se deben almacenar a temperaturas medias, lejos del calor.4) Nunca hay que hacer una conexin de un recipiente lleno al tubo de enlace con otros recipientes mientras las temperaturas y presiones no sean aproximadamente las mismas.5) Conservar las tapas sobre las vlvulas de los recipientes cuando estos no estn en uso y volver a colocarlas cuando estn vacos.6) Cerrar la vlvula del recipiente cuando este vaco.7) No aplicar fuego o soplete para calentar el recipiente.8) Los cilindros de cloro, antes de ser conectados al aparato, deben tener sus vlvulas probadas al aire libre. Cuando el cilindro no est en buen estado, debe ser rechazado y marcado.9.4 Dosificadores para el cloro lquidoExisten dos tipos:a) Alimentacin directa:El gas se disuelve directamente en el punto de tratamiento.b) Alimentacin por solucin:El gas se disuelve en una corriente de agua menor y la solucin resultante se coloca en el punto de tratamiento.En la operacin y mantenimiento de los dosificadores (cloradores), se debe tomar las siguientes precauciones:a) Cerrar todos los extremos de las tuberas que estn desconectados con la tapa de jebe o plstico para impedir que la humedad entre.b) Mantener siempre ventilado el compartimiento de los cloradores o el del depsito de los cilindros.c) Manejar las vlvulas lentamente y sin forzarlas.d) Controlar el flujo de cloro y la dosificacin de la respectiva aplicacin permanentemente en funcin de los anlisis de cloro residual.e) Prever la reparacin o sustitucin de todas las piezas gastadas o daadas.f) Conservar el equipo limpio, bien preparado y seco.g) Prever la sustitucin inmediata de los cilindros a medida que se vacan y tener siempre un almacn adecuado para ellos.Compuestos de cloro ms utilizadosCal clorada (cloruro de cal). Polvo blanco con una proporcin de25 a 30% de cloro disponible.Cuando se almacena en un lugar seco y fro, se pierde poco cloro, pero cuando el lugar es hmedo y caliente, se deteriora rpidamente.Se utiliza en instalaciones pequeas, en casos de emergencia, fbricas y piscinas, con una solucin de hasta 2,5% de cloro disponible.Hipoclorito de calcio (Perchloron, HTC, etctera). Polvo blanco con aproximadamente 70% de cloro disponible. En su empleo, se deben tomar las mismas precauciones que las del almacenamiento de la cal clorada. Se aplica en una solucin de hasta 2,5% de cloro disponible. Puede estar almacenado durante un ao o ms, siempre y cuando sea en un ambiente bien acondicionado.Hipoclorito de sodio. Se encuentra en forma de solucin a 10% de cloro activo almacenado en reservorios metlicos de 40%.Cuando es una preparacin reciente, dura tres meses y se debe guardar en un lugar oscuro y fresco.9.6 DosificadoresLos dosificadores para la solucin de hipocloritos o de cal clorada son:1) frasco de Mariote;2) hipocloradores, y3) dispositivos simples para instalaciones pequeas y servicios de emergencia.Est formado por un tanque que contiene la solucin que va a ser dosificada. En su interior se encuentra el recolector de la solucin formado por un simple tubo de plstico que atraviesa un extremo situado debajo del nivel de la solucin. El tubo de plstico se une mediante un tubo flexible (jebe) a una vlvula externa para la aplicacin del agua que va a ser tratada.Demanda de cloroLa demanda de cloro se define como la diferencia entre la cantidad de cloro aplicado en el agua y la cantidad de cloro (libre o combinado) que permanece al final de un periodo de contacto especfico.La demanda de cloro es la cantidad de cloro que consumen las impurezas en un determinado lapso.Prctica de la cloracin1. Cloracin simple (marginal). Consiste en la aplicacin de la cantidad mnima de cloro para obtener un residual pequeo.Se aplica una determinada dosis de cloro (segn el pH) y, despus del intervalo recomendado, se verifica el residual; si es necesario, se grada la dosis de cloro.Cuando se trata de aguas filtradas: cloro aplicado: 0,20 a 0,60 mg/L.Cuando se trata de aguas no filtradas: cloro aplicado: 1 mg/L o ms (segn el pH del agua).El examen bacteriolgico frecuente demuestra la eficacia de la desinfeccin.2) Precloracin. Es la aplicacin del cloro en el agua antes de cualquier otro tratamiento.Como vimos en el captulo sobre represas de almacenamiento, el cloro se puede aplicar como alguicida, solo o con sulfato de cobre.La precloracin tambin se puede realizar en agua cruda, a la entrada de la planta, con los siguientes objetivos:a) Para controlar o limitar el desarrollo de microorganismos en los decantadores y filtros (es decir, para evitar la proliferacin de algas y otras plantas en las paredes del decantador y del filtro, adems de retardar la fermentacin del lodo).b) Para mejorar las condiciones de coagulacin; en algunos casos, se utiliza menos coagulantes.c) Para reducir el nmero de bacterias en una instalacin que trata agua muy contaminada (cuando el nmero de bacterias asciende a 5.000 por 100 mililitros, se recomienda la precloracin).d) Reduccin de la concentracin del amonio libre en el agua.e) Reduccin de la concentracin de fierro y manganeso.Por lo general, la precloracin exige dosis elevadas (una ppm o ms) debido a la presencia de grandes cantidades de impurezas concentradas.3) Poscloracin. Consiste en la aplicacin de cloro en el agua despus del tratamiento.Esta aplicacin completa la desinfeccin previa y proporciona el residual que se va a mantener.4) Cloracin adicional. Es la aplicacin de cloro en el agua en uno o ms puntos del sistema de distribucin despus de la poscloracin.Se utiliza para asegurar el mantenimiento de un residual de cloro adecuado en el sistema de distribuc