proyecto de filtro experimental
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República Bolivariana De Venezuela
Ministerios Del Poder Popular Para Defensa
Universidad Nacional Experimental Politécnica De La Fuerza Armada
Bolivariana
UNEFA
Núcleo Guárico - Extensión Camaguán
ELABORACIÓN DE UN FILTRO LENTO PARA DETERMINAR LAS
CARACTERISTICAS DE LAS OPERACIONES UNITARIAS DE
FILTRACION DURANTE EL TRATAMIENTO DEL AGUA POTABLE EN LA
UNEFA, MUNICIPIO ESTEROS DE CAMAGUÁN, ESTADO GUÁRICO.
Tutora:
Ing. Calderón Arnaldo
6to Semestre
Ing.Agroindustrial
Autores:
Sección: 01
Sección: 02
ÍNDICE
Contenido Pág.
Introducción………………………………………………………………… 3
Objetivos………………………………………………………………….... 5
Justificación………………………………………………………………… 6
Metodología………………………………………………………………… 7
Cronograma de
actividades......................................................................…
9
Conclusión…………………………………………………………………… 10
Recomendaciones…………………………………………………………… 11
Referencias
Bibliográficas........................................................................….
12
Anexos………………………………………………………………………. 13
INTRODUCCIÓN
Las diversas actividades agrícolas, ganaderas, industriales y
recreacionales del ser humano ha traído como consecuencia la
contaminación de las aguas superficiales con sustancias químicas y
microbiológicas, además del deterioro de sus características estéticas.
Para hacer frente a este problema, es necesario someter al agua a
una serie de operaciones o procesos unitarios, a fin de purificarla o
potabilizarla para que pueda ser consumida por los seres humanos.
Una operación unitaria es un proceso químico, físico o biológico mediante el
cual las sustancias objetables que contiene el agua son removidas o
transformadas en sustancias inocuas.
La mayor parte de los procesos originan cambios en la concentración
o en el estado de una sustancia, la cual es desplazada o incorporada en la
masa de agua. Este fenómeno recibe el nombre de transferencia de fase.
Son ejemplos de ello la introducción de oxígeno al agua (transferencia de la
fase gaseosa a la líquida) y la liberación de anhídrido carbónico contenido en
el agua (transferencia de la fase líquida a la gaseosa) mediante el proceso
de aereación.
OBJETIVOS
General:
Elaborar un filtro lento para determinar las características de las operaciones
unitarias de filtración durante el tratamiento del agua potable en la unefa,
municipio esteros de Camaguán, estado Guárico.
MALO Objetivos específicos:
Investigar acerca de la realización de filtros convencionales a
gravedad.
Diseñar un modelo de filtro de tipo convencional a gravedad
que contengan material orgánico y minerales.
Instalar el filtro por gravedad en la casona UNEFAB Municipio
Esteros De Camaguan Estado Guárico.
Conocer el proceso de filtración del filtro convencional
mediante sus agentes filtrantes.
MALO JUSTIFICACIÓN
Él porque, de este proyecto de investigación responde a la necesidad
observada en nuestra casa de estudio, en la deficiencia de agua potable para
el consumo de la población estudiantil, por tal motivo se propone Fabricar un
Filtro convencional por gravedad Con Material Orgánico y Minerales De Tipo
Experimental, permitiendo así la solución de esta problemática la cual es
fundamental para el consumo de las personas que hacen vida en dicha casa
de estudio. Ahora bien, la finalidad de esta investigación experimental, es
proporcionar una alternativa confiable, económica y ecológica para el
tratamiento del agua contaminada, que en distintos aspectos acarrea la
escasez del agua potable a través del diseño y construcción de un prototipo
purificador de agua que permitiera la mayor calidad de agua potable, de una
fuente económicamente factible.
MARCO TEORICO:
Filtro de agua:
Un filtro de agua es un dispositivo que trata de mejorar la calidad del
agua mediante sistemas que separan y retienen las partículas indeseadas
que pueda contener, pero que dejan pasar el líquido. Se trata de una
definición general, porque la utilidad práctica de estos dispositivos es muy
diversa, así como los distintos modelos. Una persona que desee adquirir un
filtro de agua debe de tener en cuenta que la mayoría no purifican el agua
sino que simplemente mejoran su sabor.
Purificación del agua en el filtro:
El agua que se distribuye en ciudades o las comunidades es tratada
extensivamente. Las medidas específicas de purificación del agua se toman
para hacer que el agua alcance los estándares actuales de calidad
requeridos.
Los métodos de purificación se pueden dividir en la deposición de
materia suspendida, tratamiento físico/químico de coloides y el tratamiento
biológico. Todos estos métodos de tratamiento tienen varias aplicaciones
diferentes.
La purificación se divide en:
1. Purificación física del agua:
La purificación física del agua se refiere sobre todo a técnicas de
filtración. La filtración es un instrumento de purificación para quitar los sólidos
de los líquidos. Hay varios tipos de técnicas de filtración. Un filtro típico
consiste en un tanque, los medios de filtro y un regulador para permitir la
expulsión.
a) Pantallas: La filtración a través de las pantallas se hace
generalmente al principio del proceso de la purificación del agua. La forma de
las pantallas depende de las partículas que tienen que ser eliminadas.
b) Filtración de la arena: La filtración de la arena es un método usado
con frecuencia, muy robusto para quitar los sólidos suspendidos del agua. El
medio de filtro consiste en una capa múltiple de arena con una variedad de
tamaño y gravedad específica. Cuando el agua atraviesa el filtro, los sólidos
suspendidos en el agua precipitan en la arena donde quedan como residuo y
en el agua se reduce los sólidos suspendidos, esta fluye del filtro. Cuando los
filtros se cargan con las partículas se invierte la dirección de filtración, para
regenerarlo. Los sólidos suspendidos más pequeños tienen la capacidad de
pasar a través de un filtro de arena, a menudo se requiere la filtración
secundaria.
c) Filtración de flujo cruzado: La filtración de membrana con flujo
cruzado quita las sales y materia orgánica disuelta, usando una membrana
permeable que impregne solamente los contaminantes. El concentrado
permanece mientras que el flujo pasa adelante a través de la membrana.
Hay diversas técnicas de filtración con membranas, estas son: microfiltración,
ultrafiltración, nanofiltración y osmosis inversa (OI).
2. Purificación con productos químicos:
La purificación química del agua se refiere a muchos y diversos
métodos. Qué método aplicar depende de la clase de contaminación hay en
el agua. Abajo se resumen muchas de estas técnicas químicas de
purificación.
a) Desinfección: La desinfección es uno de los pasos más
importantes de la purificación del agua de ciudades y de
comunidades. Responde al propósito de matar a los actuales
microorganismos indeseados en el agua; por lo tanto los
desinfectantes se refieren a menudo como biocidas. Hay una gran
variedad de técnicas disponibles para desinfectar los líquidos y
superficies, por ejemplo: desinfección con ozono, desinfección con
cloro y desinfección UV.
El cloro cuando es dejado caer: puede reaccionar las cloraminas y los
hidrocarburos tratados con cloro, que son agentes carcinógenos peligrosos.
Para prevenir este problema el dióxido de cloro puede ser aplicado. El
dióxido de cloro es un biocida eficaz a bajas concentraciones tales como 0,1
PPM y excelentes en una gama ancha de pH. El ClO2 penetra la pared de la
célula de las bacterias y reacciona con aminoácidos vitales en el citoplasma
de la célula para matar al organismo. El subproducto de esta reacción es
clorito. Los estudios toxicológicos han demostrado que el subproducto de la
desinfección del dióxido de cloro, clorito, no tiene ningún riesgo adverso
significativo para la salud humana.
2. Purificación biológica del agua:
La purificación de biológica del agua se realiza para bajar la carga
orgánica de compuestos orgánicos disueltos. Los microorganismos,
principalmente bacterias, hacen la descomposición de estos compuestos.
Hay dos categorías principales de tratamiento biológico: tratamiento aerobio
y tratamiento anaerobio. La demanda biológica de oxígeno (DBO) define la
carga orgánica. En sistemas aerobios el agua se airea con aire comprimido
(con oxígeno en algunos casos simplemente), mientras que los sistemas
anaerobios funcionan bajo condiciones libres de oxígeno.
Nosotros hemos elegimos este proyecto para saber cómo podemos
descontaminar el agua de sus bacterias. Para poder demostrarlo como un
experimento. El Filtro de Agua; ejerce esa función de limpiar el agua que
consumimos. Para que se convierta en agua potable.
Principales operaciones unitarias empleadas en el tratamiento del
agua:
Los principales procesos de transferencia utilizados en el
tratamiento del agua para consumo humano son los siguientes:
Transferencia de sólidos:
Se consideran en esta clasificación los procesos de cribado,
sedimentación, flotación y filtración.
Cribado o cernido: Consiste en hacer pasar el agua a través de
rejas o tamices, los cuales retienen los sólidos de tamaño
mayor a la separación de las barras, como ramas, palos y toda
clase de residuos sólidos. También está considerado en esta
clasificación el microcernido, que consiste básicamente en
triturar las algas reduciendo su tamaño para que puedan ser
removidas mediante sedimentación.
Sedimentación: Consiste en promover condiciones de reposo
en el agua, para remover, mediante la fuerza gravitacional, las
partículas en suspensión más densas. Este proceso se realiza
en los desarenadores, presedimentadores, sedimentadores y
decantadores; en estos últimos, con el auxilio de la
coagulación.
Flotación: El objetivo de este proceso es promover condiciones
de reposo, para que los sólidos cuya densidad es menor que la
del agua asciendan a la superficie de la unidad de donde son
retirados por desnatado. Para mejorar la eficiencia del proceso,
se emplean agentes de flotación. Mediante este proceso se
remueven especialmente grasas, aceites, turbiedad y color. Los
agentes de flotación empleados son sustancias espumantes y
microburbujas de aire.
Filtración: Consiste en hacer pasar el agua a través de un
medio poroso, normalmente de arena, en el cual actúan una
serie de mecanismos de remoción cuya eficiencia depende de
las características de la suspensión (agua más partículas) y del
medio poroso. Este proceso se utiliza como único tratamiento
cuando las aguas son muy claras o como proceso final de
pulimento en el caso de aguas turbias. Los medios porosos
utilizados además de la arena son: la arena, la antracita, el
granate, la magnetita, el carbón activado, la cáscara de arroz, la
cáscara de coco quemada y molida y también el pelo de coco
en el caso de los filtros rápidos. En los filtros lentos lo más
efectivo es usar exclusivamente arena; no es recomendable el
uso de materiales putrescibles.
Transferencia de iones:
La transferencia de iones se efectúa mediante procesos de
coagulación, precipitación química, absorción e intercambio iónico.
Coagulación química: La coagulación química consiste en
adicionar al agua una sustancia que tiene propiedades
coagulantes, la cual transfiere sus iones a la sustancia que se
desea remover, lo que neutraliza la carga eléctrica de los
coloides para favorecer la formación de flóculos de mayor
tamaño y peso.
Los coagulantes más efectivos son las sales trivalentes de
aluminio y fierro.
Las condiciones de pH y alcalinidad del agua influyen en la
eficiencia de la coagulación. Este proceso se utiliza principalmente para
remover la turbiedad y el color.
Precipitación química: La precipitación química consiste en
adicionar al agua una sustancia química soluble cuyos iones
reaccionan con los de la sustancia que se desea remover,
formando un precipitado. Tal es el caso de la remoción de
hierro y de dureza carbonatada (ablandamiento), mediante la
adición de cal.
Intercambio iónico: Como su nombre lo indica, este proceso
consiste en un intercambio de iones entre la sustancia que
desea remover y un medio sólido a través del cual se hace
pasar el flujo de agua. Este es el caso del ablandamiento del
agua mediante resinas, en el cual se realiza un intercambio de
iones de cal y magnesio por iones de sodio, al pasar el agua a
través de un medio poroso constituido por zeolitas de sodio.
Cuando la resina se satura de iones de calcio y magnesio, se
regenera introduciéndola en un recipiente con una solución
saturada de sal.
Absorción: La absorción consiste en la remoción de iones y
moléculas presentes en la solución, concentrándolos en la
superficie de un medio adsorbente, mediante la acción de las
fuerzas de interfaz. Este proceso se aplica en la remoción de
olores y sabores, mediante la aplicación de carbón activado
en polvo.
Transferencia de gases:
Consiste en cambiar la concentración de un gas que se encuentra
incorporado en el agua mediante procesos de aereación, desinfección y
recarbonatación.
Aereación: La aereación se efectúa mediante caídas de agua en
escaleras, cascadas, chorros y también aplicando el gas a la masa de
agua mediante aspersión o burbujeo. Se usa en la remoción de hierro
y manganeso, así como también de anhídrido carbónico, ácido
sulfhídrico y sustancias volátiles, para controlar la corrosión y olores.
Desinfección: Consiste en la aplicación principalmente de gas cloro y
ozono al agua tratada.
Recarbonatación: Consiste en la aplicación de anhídrido carbónico
para bajar el pH del agua, normalmente después del ablandamiento.
Transferencia molecular:
En el proceso de purificación natural del agua. Las bacterias
saprofitas degradan la materia orgánica y transforman sustancias
complejas en material celular vivo o en sustancias más simples y
estables, incluidas los gases de descomposición. También los
organismos fotosintéticos convierten sustancias inorgánicas simples
en material celular, utilizando la luz solar y el anhídrido carbónico
producto de la actividad de las bacterias y, a la vez, generan el oxígeno
necesario para la supervivencia de los microorganismos aeróbicos
presentes en el agua.
Este tipo de transferencia se lleva a cabo en la filtración, en la
cual los mecanismos de remoción más eficientes se deben a la
actividad de los microorganismos.
Otros procesos utilizados:
Además de los procesos de transferencia expuestos, también se
utilizan en el tratamiento del agua para consumo humano la
estabilización de solutos, la desalinización y la fluoruración.
Estabilización de solutos: La estabilización de solutos consiste en
transformar un soluto objetable en una forma inocua, sin llegar a su
remoción. Son ejemplos de este proceso la transformación del
anhídrido carbónico contenido en el agua en bicarbonato soluble
mediante la adición de cal o el pasar el agua a través de lechos de
mármol. También se puede citar la transformación de ácido
sulfhídrico en sulfato.
Desalinización: Proceso mediante el cual se remueve el exceso de
cloruros en el agua, transformando las aguas salobres en dulces.
Este proceso se puede realizar mediante destilación, ósmosis
inversa, etcétera.
Fluoruración: Adición de fluoruros al agua para evitar las caries
dentales, principalmente en los niños menores de 5 años.
MALO MARCO METODOLÓGICO
Según Arias (2012)), define: que “La investigación experimental es un
proceso que consiste en someter a un objeto o grupo de individuos, a
determinadas condiciones, estímulos o tratamiento (variable independiente),
para observar los efectos o reacciones que se producen (variable
dependiente)”.
En cuanto al nivel, la investigación experimental es netamente
explicativa, por cuanto su propósito es demostrar que los cambios en la
variable dependiente fueron causados por la variable independiente. Es
decir, se pretende establecer con precisión una relación causa-efecto.
(pag.34).
Materiales: los materiales utilizados en la elaboración de la base estructural
del filtro son los siguientes:
4 tubos estructurales de ½ pulgada.
1 esmeril.
1 metro.
1 máquina de soldar.
1 prensa.
2 electrodos.
1 segueta.
1 pintura base.
2 brochas.
Procedimiento de la elaboración de la base estructural:
Paso 1: analizar el modelo de la base estructural.
AF=3,14.282cm
AF=3,94.784
AF=2461,76cm3
1)V=π r2. hV=3,14.784.5cm
V=12308,8cm
2)V=π r2. h
V=3,14.784.10cm
V=24617,6cm
3)V=π r2. h
V=3,14.784.15cm
V=36926,4cm
4)π r2. h
V=3,14.784.20cm
V=49235
MALO CONCLUSIONES
El agua es tan indispensable que los seres humanos siempre estamos
ideando formas de consumir agua completamente potable y segura. Por ello
se hace necesaria La purificación del agua siendo este un proceso de gran
importancia puesto que permite suministrar agua lista para ser consumida a
enormes agrupaciones humanas. Por ende, cabe señalar que nuestro
proyecto llamado filtro convencional por gravedad con material orgánico y
mineral de tipo experimental en la casona Unefab municipio esteros de
camaguan estado Guárico, es un filtro que nos permitirá agua de buena
calidad para consumo humano.
De la misma manera, en referencia al primer y segundo objetivo
específico de este proyecto que fue, investigar acerca de la realización de
un filtro convencional por gravedad, así mismo diseñarlo, permitió la
obtención del conocimiento al alumnado, dado que ,es un método de
filtración utilizado comúnmente en los hogares así como también en
instituciones, por ser fácil de realizar, y económicamente factible, ya que
solo se requiere de un recipiente anexando a él arena fina, arena gruesa,
grava, gravilla y carbón activado; siendo este una sustancia de tipo sólida
que neutraliza el efecto del cloro y en contacto con el líquido elimina olores y
sabores.
Con respecto a los demás objetivos que fueron la instalación del filtro
en la institución y conocer el proceso de filtrado, fue de manera fácil ya que
se obtuvo el conocimiento necesario por medio de investigación y adquisición
de conocimientos prácticos, ahora bien en cuanto a su proceso hace el
mismo efecto que los filtros sofisticados de carbón activado, por ello es
importante que a la hora de realizarse un filtro como este se tome en cuenta
cada paso para así obtener buenos resultados.
Ya para finiquitar, fue de gran importancia la realización de este
proyecto porque nos permitió nuevos conocimientos, para ser aplicados a un
futuro venidero y aportándole a la institución un filtro de buena calidad para el
consumo de agua a todos los que allí residimos cada día.
Conclusiones:
Realizada la investigación se determinó que el filtro convencional a
gravedad es una alternativa factible tanto en el aspecto económico
como ecológico.
Se determinó que mediante la utilización de material orgánico y
minerales como medios porosos en la elaboración de filtros se obtiene
la purificación del agua para su adecuado consumo.
MALO RECOMENDACIONES
A la universidad UNEFA para que ayude fomentar el conocimiento a
sus estudiantes por medio de la realización de APP de tipo
experimental.
A los profesores que imparten materias prácticas que enseñen a los estudiantes la metodología adecuada en la elaboración y construcción de equipos beneficiosos a la comunidad que hace vida en el recinto universitario.
A los estudiantes para que muestren empeño en la realización y ejecución de proyectos experimentales.
REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA
Pérez Carrión, J. M. y Vargas, L. El agua. Calidad y tratamiento para
consumo humano. Manual I, Serie Filtración Rápida. Programa
Regional
Di Bernardo, L. Métodos y técnicas de tratamiento de agua. Volumen II.
Rio de Janeiro, ABES, 1993.
Pérez Carrión, J. M. Selección de procesos en función del grado de
desarrollo de las comunidades. Lima, CEPIS.
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