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Reporte de Laboratorio Nº3
Fundamentos de Ingeniería Ambiental I
1
Universidad Nacional de Ingeniería Recinto Universitario Simón Bolívar
REPORTE DE LABORATORIO #3 Prueba de Jarras.
Elaboración:
Br. Javier Pavón Gaitán 2005-20863 Br. Mariela Hernández 2005-20795 Br. Edgard Sandoval Carillo 2000-10499
Tutor: TknL. Indiana García.
Grupo: 6N2Q
Managua, Junio 5, 2009
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Fundamentos de Ingeniería Ambiental I 2
I. INTRODUCCIÓN
Las pruebas de jarra se utilizan tanto en plantas de tratamiento de agua potable
existentes como en la etapa de proyecto con el objeto de definir la dosis de coagulante.
La coagulación/floculación es un proceso químico unitario empleado en el tratamiento
de aguas que persigue alterar el estado de los sólidos filtrables y en suspensión para
facilitar su separación mediante sedimentación.
Una suspensión coloidal es un conjunto de partículas de pequeña dimensión (del orden
de mili- y decena de micras) que soportan cargas eléctricas del mismo signo repartidas
en su superficie. Estas partículas en suspensión forman parte de las impurezas del agua
causantes de turbidez y color (por ejemplo arenas, arcillas, cienos, partículas
orgánicas...) y se caracterizan por su gran estabilidad ya que las repulsiones
electrostáticas entre los coloides impiden su agregación en partículas mayores
sedimentables.
La coagulación en una operación consistente en neutralizar las cargas eléctricas de una
suspensión coloidal. De esta forma dejan de actuar las fuerzas de repulsión y las
partículas coloidales comienzan a agregarse. Los productos químicos que suelen
utilizarse para favorecer la coagulación de las partículas coloidales suelen ser sales de
hierro y aluminio ([(Al2(SO4)3)], [(Fe2(SO4)3)], [FeCl3]) La floculación es una operación
basada en la agregación de las partículas coloidales previamente desestabilizadas en la
etapa de coagulación, formando partículas de mayor tamaño (flóculos) que permitan su
sedimentación.
La formación de estos flóculos se favorece con la adición de polielectrolitos que se
caracterizan por moléculas orgánicas poliméricas que son ionizables. Estos compuestos
forman puentes entre las partículas, dando lugar a fenómeno de floculación con
partículas de mayor tamaño que resultan sedimentables.
El agua presenta varias características necesarias para la adición de coagulantes
En el presente laboratorio se pretende realizar un análisis con la sal de aluminio
Al2(SO4)3*18H2O y comparar los resultados con los obtenidos -por el otro grupo de
laboratorio- con la sal férrica FeCl3*6H2O.
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II. OBJETIVOS
Determinar experimentalmente la combinación óptima de dosis de coagulante y pH de
una muestra de agua cruda.
Desarrollar habilidades en el uso y manejo de equipos de laboratorio utilizados en el
análisis del agua.
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III. RESULTADOS
Con la guía de laboratorio previamente leída y las instrucciones de la profesora se procedió a
realizar la prueba de jarra a una muestra de agua (para éste caso: agua no potable, agua cruda)
Se tomaron 6 beakers grandes y se llenaron con 1000ml de agua cruda cada uno, seguido de
un agitamiento por 3 minutos. Se le dosificó Al2(SO4)3*18H2O en 1, 3, 5, 7, 9 y 11 mL
respectivamente
Del mismo modo se hizo para el FeCl3*6H2O, pero con dosis de 1, 5, 9 y 11 mL en 4 beakers.
La agitación inicial-en ambos casos-fue de 100 rpm luego se redujo a 15 rpm por 20 minutos.
A mayor dosis mayor cantidad de flóculos aparecían (a medida que el tiempo avanzaba), con
aspecto lodoso o fangoso-color pardo-, partículas que se aglomeraban unas con otras para
formar un terrón de floc.
Para la sal de aluminio, las dosis de 7 y 11 mL fueron las más efectivas, pues presentaban
mayor cantidad de precipitado. En tanto que la sal férrica lo fue en las dosis de 9 y 11 mL.
Terminada la agitación se dejó reposar por 30 minutos las disoluciones, para luego determinar
los parámetros siguientes: turbiedad, oxígeno disuelto, conductividad, salinidad, color, pH y
temperatura.
Las mediciones en los parámetros se detallan a continuación:
AGUA CRUDA
Parámetro Instrumentación Lectura
Temperatura (C°) Termómetro ≈ 27
pH pH-metro 6.68
Color (mg/L Pt-Co) Aparente
Espectrofotómetro 1160
Real 138
Turbiedad (NTU) Turbidímetro 99.9
Conductividad (μS/cm)
Conductivímetro
498
Sólidos Totales Disueltos (mg/L) 237
Salinidad ‰ 0.2
PARA LA SAL FÉRRICA (FeCl3*6H2O)
Parámetro
Instrumentación Lectura
1mL 5mL 9mL 11mL
Temperatura (C°) Termómetro ≈ 27
pH pH-metro 7.02 6.62 6.21 5.69
Color (mg/L Pt-Co) Aparente
Espectrofotómetro 78 -1 8 12
Real -3 -46 -37 -56
Turbiedad (NTU) Turbidímetro 6.7 2.2 1.1 1.2
Conductividad (μS/cm)
Conductivímetro
495 525 563 585
Sólidos Totales Disueltos (mg/L) 237 257 271 281
Salinidad ‰ 0.2 0.3 0.3 0.3
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PARA LA SAL DE ALUMINIO (Al2(SO4)3*18H2O)
Parámetro
Instrumentación Lectura
1mL 3mL 5mL 7mL 9mL 11mL
Temperatura (C°) Termómetro ≈ 27°C
pH pH-metro 6.68 6.78 6.74 6.79 6.41 6.47
Color (mg/L Pt-Co)
Aprent Espectrofotómetr 54 30 -1 2 10 20
Real -2 -9 -26 -30 -17 -4
Turbiedad (NTU) Turbidímetro 13.2 1.8 1.2 0.9 0.8 0.3
Conductividad (μS/cm)
Conductivímetro
480 409 476 530 537 546
Sólidos Tot. Disueltos (mg/L) 229 129 150 253 257 260
Salinidad ‰ 0.2 0.2 0.2 0.3 0.3 0.3
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IV. DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Se observó mayor precipitación de flóculos por parte de la sal férrica, en comparación con la
de aluminio.
Del gráfico # 1:
Se aprecia que a medida que la dosis de la sal de aluminio aumenta el pH disminuye- Con
ligeros picos en las dosis de 1 y 5 mL- Las dosis de 9 mL y 11 mL presentan los menores
valores, dosis en los cuales se observó mayor precipitación de flóculos.
Del gráfico # 2:
La turbiedad se mantiene relativamente estable a partir de la tercera dosis de aluminio (3 mL)
Del gráfico # 3:
El pH disminuye al igual que en el caso de la sal de aluminio- con un ligero aumento en la
dosis de 1 mL de hierro. El valor más bajo corresponde a 11 mL, dosis que presentó más
flóculos.
Del gráfico # 4:
La turbiedad se comporta de la misma forma que en la sal de aluminio.
Del gráfico # 5:
Al comparara ambos resultados en el pH, la sal férrica varía- o ajusta- más el mismo que la de
aluminio. Y como ha de esperarse es la que más flóculos forma.
Del gráfico # 6:
Ambas sales tienen casi iguales resultados, sólo que ligeramente la sal férrica sigue siendo la
que tiene más acción contra la turbidez.
En general, los valores de los otros parámetros es mayor en la sal férrica, esto debido a su
mayor capacidad para desestabilizar la carga de las partículas en suspensión o coloides (mayor
capacidad de neutralización).
La dosis de 9 mL de la sal férrica al beaker # 4 no es segura, ya que al adicionársele, una parte
se regó fuera del contenedor. Esto pudo incidir en la aparente igualdad de flóculos
sedimentados en la dosis de 9 mL y 11 mL.
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V. CALCULOS
1. Liste los resultados, pHf y turbiedad residual en la siguiente tabla.
Dosis de
Aluminio (mg/L)
pHin= 7.72 Dosis de
Hierro (mg/L)
pHin= 7.72
pHin Turbiedad pHin Turbiedad
0 6.68 99.9 NTU 0 6.68 99.9 NTU
1 6.78 13.2 NTU 1 7.02 6.7 NTU
3 6.74 1.8 NTU 3 ** - -
5 6.79 1.2 NTU 5 6.62 2.2 NTU
7 6.59 0.9 NTU 7 ** - -
9 6.41 0.8 NTU 9 6.21 1.1 NTU
11 6.47 1.3 NTU 11 5.69 1.2 NTU
** No se llevaron a cabo.
2. Basados en estos resultados, prepare las figuras de: turbiedad residual y pH
final como función de la dosis del coagulante para ambos coagulantes.
Gráfico # 1
Dosis de Al2(SO4)3*18H2O vs pH
6.35
6.4
6.45
6.5
6.55
6.6
6.65
6.7
6.75
6.8
6.85
0 2 4 6 8 10 12Dosis (mL)
pH
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Gráfico # 2
Dosis de Al2(SO4)3*18H2O vs Turbiedad
0
20
40
60
80
100
120
0 2 4 6 8 10 12
Dosis (mL)
Tu
rbie
dad
(N
TU
)
Gráfico # 3
Dosis de FeCl3*6H2O vs pH
5.5
5.7
5.9
6.1
6.3
6.5
6.7
6.9
7.1
0 2 4 6 8 10 12Dosis (mL)
pH
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Gráfico # 4
Dosis de FeCl3*6H2O vs Turbiedad
-2
18
38
58
78
98
0 2 4 6 8 10 12Dosis (mL)
Tu
rbie
dad
(N
TU
)
Gráfico # 5
Comparación de pH
5.6
5.8
6
6.2
6.4
6.6
6.8
7
0 2 4 6 8 10 12Dosis (mL)
pH
Aluminio
Hierro
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Gráfico # 6
3. Prepare un reporte por grupo e incorpore los gráficos realizados. El reporte
deberá contener lo siguiente: discusión e resultados y comparación entre la
eficiencia de las sales de aluminio y las sales férricas como coagulantes.
Véase la discusión de resultados y el punto 2
.
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VI. CONCLUSIONES
Se determinó que la concentración óptima para la sal de hierro FeCl3*6H2O está en
9mL (a un pH próximo de 6.21) y para la sal de aluminio Al2(SO4)3*18H2O a los
9mL (a un pH próximo a los 6.41). Siendo la primera la más efectiva, puesto que se
obtuvo mayor cantidad de flóculos sedimentados, en comparación con la misma dosis
de aluminio. Esto en lo que a cantidad de flóculos se obtienen.
Gráficamente a una dosis próxima a 2mL de las sales- para ambos casos- se obtiene el
pH más neutro y el inicio en la estabilidad de la turbidez (próxima al rango idóneo).
Se afianzó el uso y manejo de materiales y reactivos del laboratorio, en lo que a análisis
de agua se refiere.
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VII. RECOMENDACIONES
El análisis de todos los datos obtenidos en la práctica de laboratorio: conductividad,
salinidad, sólidos totales disueltos y color como función de las dosis de los coagulantes,
nos hubiera dado el comportamiento de esos parámetros según la concentración de las
sales.
Haciendo un análisis rápido: la salinidad, STD (sólidos totales disueltos) y la
conductividad aumentan a medida que lo hace la dosis, ya sea del hierro o del aluminio.
En cambio el color (para ambas sales) tiende a disminuir y estabilizarse a valores
cercanos al rango permitido.
.
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VIII. BIBLIOGRAFÍA
Guía de Laboratorio N°3. Fundamentos de Ingeniería Ambiental I. 2009. Indiana
García Granados.
Sistema de tratamiento de agua potable. Gerardo Ahumada Theoduloz. Material
extraído de U_CURSOS:
https://www.u-cursos.cl/ingenieria/2007/1/CI51K/1/material_docente/objeto/120072
http://www.madrimasd.org/experimentawiki/feria/Tratamientos_de_coagulaci%
C3%B3n/floculaci%C3%B3n el día 4 de Junio del 2009