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OPTIMIZACIÓN DEL FLOCULADOR TIPO ALABAMA EN LA PLANTA DE

TRATAMIENTO DE ACUANAMAY CON LA INCORPORACIÓN DE MALLAS EN

CADA UNA DE SUS CÁMARAS

ERIKA JAZMIN CARREÑO CARVAJAL

CRISTOPHER JOHAN MIGUEL CASTIBLANCO TORRES

UNIVERSIDAD CATOLICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

BOGOTÁ DC.

2016

OPTIMIZACIÓN DEL FLOCULADOR TIPO ALABAMA EN LA PLANTA DE

TRATAMIENTO DE ACUANAMAY CON LA INCORPORACIÓN DE MALLAS EN

CADA UNA DE SUS CÁMARAS

ERIKA JAZMIN CARREÑO CARVAJAL

CRISTOPHER JOHAN MIGUEL CASTIBLANCO TORRES

Trabajo de grado para optar al título de

Ingeniero Civil

Director

JESUS ERNESTO TORRES

INGENIERO CIVIL

UNIVERSIDAD CATOLICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

BOGOTA DC.

2016

Nota de aceptación

___________________________________________

___________________________________________

___________________________________________

__________________________________

Director de investigación

Ing. Jesús Ernesto Torres

__________________________________

Asesor Metodológico

Ing. Felipe Santamaria

__________________________________

Firma del jurado

Bogotá DC., Noviembre de 2016

AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan sus agradecimientos:

Al Ingeniero Jesús Ernesto Torres, Tutor del trabajo y al Ingeniero Felipe

Santamaría, Asesor metodológico, personas sabias e inteligentes, quienes nos

guiaron y nos dieron su tiempo, sus conocimientos y su amistad para llevar a

cabalidad este proyecto.

Los grandes retos nos hacen más fuertes y solo se logran cuando se cuenta con

un apoyo leal y confiable, como los es el de mi familia; mi hermano, mis padres y

mi mayor motivación… Mis sobrinos Santiago y Luciana, sin ustedes no habría

sido posible este logro. Solo me queda decir gracias a todas aquellas personas

que hacen parte de este sueño hecho realidad, siempre los llevare en mi corazón

y estaré eternamente agradecida.

Con gratitud llevaré en alto el nombre de la Universidad Católica De Colombia

ejerciendo mi profesión con dedicación, amor y pasión.

Erika Jazmin Carreño Carvajal

Agradezco a mis padres, especialmente a mi madre, por ser mi apoyo constante

durante mis estudios universitarios.

No ha sido fácil llegar a este punto, pero el acompañamiento de mi esposa y mi

hija han sido de gran ayuda, día a día me llenaron de fuerzas para poder culminar

con esta etapa de mi vida.

Cristopher Johan Miguel Castiblanco

6

Contenido

INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………...12

1. ANTECEDENTES……………………………………………………………………13

1.1. FLOCULACIÓN POR MEDIOS POROSOS…………………………..13

1.2. FLOCULACIÓN CON MALLAS O TELAS…………………………….15

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA……………………………………………..17

2.1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA……………………………………..17

2.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA…………………………………….17

3. OBJETIVOS…………………………………………………………………………..18

3.1. OBJETIVOS GENERALES……………………………………………..18

3.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS……………………………………………18

4. JUSTIFICACIÓN……………………………………………………………………..19

5. DELIMITACIÓN…………………………………..................................................20

5.1. ESPACIO………………………………………………………………….20

5.2. TIEMPO…………………………………………………………………...20

5.3. CONTENIDO……………………………………………………………..20

5.4. ALCANCE………………………………………………………………...20

6. MARCO REFERENCIAL……………………………………………………………21

6.1. MARCO TEÓRICO………………………………………………………21

6.2. MARCO CONCEPTUAL………………………………………………...30

6.3. MARCO LEGAL………………………………………………………….33

7. METODOLOGÍA……………………………………………………………………..34

7.1. TIPO DE ESTUDIOS…………………………………………………….34

7.2. FUENTES DE INFORMACIÓN………………………………………...34

8. UBICACIÓN DEL PROYECTO…………………………………………………….36

9. DESCRIPCIONES…………………………………………………………………..37

9.1. DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA……………………………………….37

9.2. DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES……………………………...39

10. RESULTADOS Y ANÁLISIS………………………………………………………..42

11. ANÁLISIS DE ARTÍCULOS………………………………………………………...50

12. CONCLUSIONES……………………………………………………………………57

13. RECOMENDACIONES……………………………………………………………...58

14. ANEXOS……………………………………………………………………………...59

15. BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………………63

7

LISTA DE TABLAS

Pág.

Tabla 1. Proceso de cálculo de un floculador de medio poroso…………………....14

Tabla 2. Proceso de cálculo de un floculador de medio poroso (Continuación)…15

Tabla 3. Dimensionamiento de una malla para floculación…………………………16

Tabla 4. Dimensionamiento de una malla para un canal de mezcla rápida………16

Tabla 5. Tipos de sedimentación………………………………………………………31

8

LISTA DE FIGURAS

Pág.

Ilustración 1. Clasificación de los coloides……………………………………………23

Ilustración 2. Coagulación – Floculación……………………………………………..25

Ilustración 3. Floculador tipo Alabama…………………………...……………………26

Ilustración 4. Coagulación – Floculación……………………………………………..30

Ilustración 5. Curva dosificación de Sulfato tipo B Vs Turbiedad…………………..38

9

GLOSARIO

AGLUTINACIÓN: Es un agregado de células o partículas debido a una formación

entrelazada. El fundamento de la aglutinación es una reacción de partículas o

células recubiertas de antígeno o anticuerpo. 1

AGUA: Líquido transparente, incoloro, inodoro e insípido en estado puro, cuyas

moléculas están formadas por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, y que

constituye el componente más abundante de la superficie terrestre y el mayoritario

de todos los organismos vivos. 2

COAGULACIÓN: Proceso de desestabilización química de las partículas

coloidales que se producen al neutralizar las fuerzas que los mantienen

separados, por medio de la adición de los coagulantes químicos y la aplicación de

la energía al mezclado. 3

COAGULANTE: Sustancia que, al introducirse en el agua, induce el agrupamiento

de las partículas para la fácil eliminación. 4

COLOIDES: Sistema físico químico formado por dos o más fases, principalmente

estas son: una continua, normalmente fluida, y otra dispersa en forma de

partículas; por lo general sólidas. La fase dispersa es la que se halla en menor

proporción. 5

__________________________

1 AGLUTINAR. [En línea]. Día de acceso 15 de Julio de 2016. Disponible.

http://inmunomesa.blogspot.com.co/2012/03/definicion-la-aglutinacion-es-un-de.html?m=1

2 RAE. AGUA. [En línea]. Día de acceso 15 de Julio de 2016. Disponible. http://dle.rae.es/?id=9WMDA0f.

3 COAGULACIÓN. [En línea]. Día de acceso 15 de Julio de 2016. Disponible.

http://www.sedapal.com.pe/c/document_library/get_file?uuid=2792d3e3-59b7-4b9e-ae55-

56209841d9b8&groupId=10154.

4 COAGULANTE. [En línea]. Día de acceso 15 de Julio de 2016. Disponible. https://www.koshland-science-

museum.org/water/html/es/glossary.html#gloss161.

5 COLOIDES. [En línea]. Día de acceso 15 de Julio de 2016. Disponible.

https://es.scribd.com/doc/223905279/Coloides-pdf

http://dle.rae.es/?id=9WMDA0f

http://www.sedapal.com.pe/c/document_library/get_file?uuid=2792d3e3-59b7-4b9e-ae55-56209841d9b8&groupId=10154

http://www.sedapal.com.pe/c/document_library/get_file?uuid=2792d3e3-59b7-4b9e-ae55-56209841d9b8&groupId=10154

10

FLOCULACIÓN: La aglomeración (aglutinación) de partículas suspendidas en

agua para formar partículas de mayor tamaño (flóculos) que se pueden eliminar

por medio de sedimentación o flotación. 6

FLOCULADOR: Existen dos tipos de floculador, el floculador mecánico que

realiza su funcionamiento por medio de equipos mecánicas; paletas, turbinas,

entre otros, y el floculador hidráulico que trabaja por disipación de energía

hidráulica, diferencia de nivel o pérdida de cargas. 7

POTABILIZACIÓN: Proceso que permite que el agua pueda ser bebida por el ser

humano sin que se presente un riesgo para la salud. 8

TURBIDEZ: Es una medida del grado en el cual el agua pierde su transparencia

debido a la presencia de partículas en suspensión; mide la claridad del agua. 9

______________________________ 6

FLOCULACIÓN. [En línea]. Día de acceso 15 de Julio de 2016. Disponible. https://www.koshland-science-

museum.org/water/html/es/glossary.html#gloss161.

7 FLOCULADOR. [En línea]. Día de acceso 15 de Julio de 2016. Disponible.

http://www.aguasdetumbes.com/pdf/mof/CO%20-%20POT.12%20Floculador%20-

%20Operacion%20Control%20y%20Matto.pdf.

8 POTABILIZACIÓN. [En línea]. Día de acceso 15 de Julio de 2016. Disponible.

http://definicion.de/potabilizacion/.

9 TURBIDEZ. [En línea]. Día de acceso 15 de Julio de 2016. Disponible.

http://academic.uprm.edu/gonzalezc/HTMLobj-859/maguaturbidez.pdf.

https://www.koshland-science-museum.org/water/html/es/glossary.html#gloss161


http://definicion.de/potabilizacion/

http://academic.uprm.edu/gonzalezc/HTMLobj-859/maguaturbidez.pdf

11

RESUMEN

El presente trabajo se realizó con la finalidad de buscar la optimización de un

Floculador tipo Alabama por medio de la incorporación de mallas. Para ello,

realizamos la práctica en la Planta de Tratamiento Acuanamay, ubicada en Namay

- Cundinamarca. Inicialmente se había planteado entregar un modelo a escala de

un floculador tipo Alabama, se consideró conveniente hacer más real y más

práctico hacerlo en una planta existente; para así obtener resultados confiables.

Se midieron Unidades de Turbiedad sin las mallas, para determinar si el uso de

ellas optimiza o no el funcionamiento del floculador. Después de haber realizado el

proceso anteriormente mencionado se procedió a incorporar las mallas en cada

una de las cámaras, para esto se utilizaron cinco (5) mallas de diferentes tipos

para determinar cuál de ellas brindaba mejores resultados. Nuevamente se

tomaron muestras paras ser llevadas al Laboratorio De Plantas de Tratamiento de

Agua Potable de la Universidad Católica de Colombia y con el acompañamiento

de la Laboratorista Wendy se tomaron las Unidades de Turbiedad del Agua

después de haber incorporado las mallas en el Floculador.

Finalmente se determinó que el funcionamiento de todas las mallas no es el

mismo; y por tanto, no brindan los mismos beneficios para el Floculador. La malla

que brinda un óptimo rendimiento en cuanto a reducir Unidades de Turbiedad en

el Floculador tipo Alabama de la Planta Acuanamay es la malla Icapool azul; ya

que, su porcentaje de optimización fue del 14.64%, siendo el más alto.

12

INTRODUCCIÓN

La floculación es la agitación lenta con el fin de aumentar la posibilidad de

contacto entre partículas, después de la adición de productos químicos. Un mayor

contacto entre partículas favorece la formación de flóculos; sin embargo, si la

agitación fuese demasiado fuerte, los esfuerzos cortantes que se producen

romperán el flóculo en las partículas más pequeñas. La agitación debe controlarse

con mucho cuidado de modo que los flóculos sean del tamaño adecuado y se

depositen rápidamente.

Las características esenciales a tener en cuenta en toda floculación son: La forma

de producir agitación, el gradiente de velocidad y el tiempo de detención.

Los floculadores se clasifican de acuerdo a la energía utilizada para producir la

agitación en mecánicos e hidráulicos. Los floculadores hidráulicos, según el

sentido del flujo se clasifican en: de flujo horizontal, de flujo vertical y de flujo

helicoidal. Los floculadores mecánicos, según el sentido del movimiento, se

clasifican en reciprocantes y rotatorios. 9

El floculador tipo Alabama, está constituido por compartimentos ligados entre sí

por la parte inferior a través de curvas de 90° volteadas hacia arriba. El flujo es

ascendente y descendente en el interior del mismo compartimento. Las boquillas

permiten ajustar la velocidad a las condiciones de cálculo o de operación. Estas

unidades son muy vulnerables a las variaciones de caudal. Fácilmente se pueden

generar espacios muertos y cortocircuitos. 10

En el presente informe se hace referencia a un floculador tipo Alabama con malla.

En primera instancia, se pensaba realizar un modelo a escala de un floculador tipo

Alabama, pero por cuestión de práctica y de economía, decidimos cambiar la

situación a algo más real. En la Planta de Tratamiento de Agua Potable de Namay

se incorporaron diferentes tipos de mallas; esto con el fin de optimizar el

rendimiento del floculador y observar los cambios.

_____________________________ 10

Tesis de la Uson. [En línea] Bogotá [Citado: 13, Mayo, 2016] Disponible en internet: URL

<http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/913/Capitulo3.pdf>.

11 Manual II: Diseño de Plantas de Tecnología apropiada. [En línea] Bogotá [citado: 13, Mayo,

2016] Disponible en internet: URL

<http://bibliotecavirtual.minam.gob.pe/biam/bitstream/id/5676/BIV00014.pdf>.

http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/913/Capitulo3.pdf

http://bibliotecavirtual.minam.gob.pe/biam/bitstream/id/5676/BIV00014.pdf

13

1. ANTECEDENTES

Este tipo de floculador fue propuesto inicialmente por Riddick en 1969. Este tipo

de floculadores no han sido muy utilizados ya que no existe un adecuado soporte

científico que permita su desarrollo. En 1982 Snell y Arboleda presentaron los

conceptos básicos sobre el funcionamiento de este tipo de floculadores y desde

allí se siguieron realizando diversas investigaciones. 11

1.1. FLOCULACIÓN CON MEDIOS POROSOS

Se ensayó hacerlo por medio poroso, el cual dejaba que el agua pasara por

espacios y poros de una materia granulada.

De acuerdo a la teoría de Harris y Kaufman explica una gran eficiencia en este

sistema, el material granulado que se puede utilizar son las piedras, bolas de

plástico o cualquier otro tipo de material similar no putrescible.

Las investigaciones realizadas por la CEPIS / OPS arroja que hasta el momento

solo se permiten diseñar solo con piedras de ½ pulgada a ¾ de pulgada diámetro

medio de 15.9 mm, con diámetros mayores no garantiza el rango de gradientes

para velocidad de floculación.

Recomiendan escalonar los gradientes de velocidad, manteniendo el tamaño del material constante.

El tiempo de retención debe ser de 5 a 10 minutos.

Solo se permite diseñar para caudales de 10 a 15 L/s.

_______________________________ 12

FLOCULACIÓN CON MALLAS. Disponible. Teoría y práctica de la purificación del agua – Jorge Arboleda

Valencia.

14

Cálculos para un floculador por medio poroso.

Tabla 1. Proceso de cálculo de un floculador de medio poroso.

Fuente: Manual II: Diseño de Plantas de Tecnología apropiada.

15

Continuación – Cálculos para un floculador por medio poroso.

Tabla 2. Proceso de cálculo de un floculador de medio poroso (Continuación)


1.2. FLOCULACION POR MALLAS O TELAS

Las telas o mallas intercaladas que oponen resistencia al flujo. Las posibilidades

de empleo son para optimizar plantas existentes.

Parámetros recomendados por la Cepis para la implementación de mallas.

El proceso utilizando mallas de nailon, las que son atravesadas por el flujo y se produce el gradiente de velocidad.

La velocidad óptima en cm/s es de 2(e), teniendo que (e) es el espaciamiento entre mallas.

El espaciamiento de los hilos (e) deje ser de 5 a 15 cm.

El grosor de los hilos debe ser de 1.5 a 4 mm los hilos más delgados de 1.5 mm se tienen a romper.

16

Criterios de dimensionamiento para mallas.

Tabla 3. Dimensionamiento de una malla para floculación


Continuación – Criterios de dimensionamiento para mallas.

Tabla 4. Dimensionamiento de una malla para un canal de mezcla rápida 12


____________________________________ 13 Manual II: Diseño de Plantas de Tecnología apropiada. [En línea] Bogotá [citado: 13, Mayo,

2016] Disponible en internet: URL

<http://bibliotecavirtual.minam.gob.pe/biam/bitstream/id/5676/BIV00014.pdf>


17

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

2.1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

Mejoramiento del floculador tipo Alabama incorporando mallas de diferentes tipos,

en la Planta de Tratamiento de Agua Potable de Namay (Acuanamay).

2.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

¿Se puede mejorar la eficiencia de un floculador tipo Alabama por medio de la

incorporación de mallas en cada una de sus cámaras?

18

3. OBJETIVOS

3.1. GENERAL

Determinar la eficiencia del floculador tipo Alabama de la Planta de Acuanamay,

para conocer los beneficios o desventajas que genera la incorporación de las

mallas en cada cámara.

3.2. ESPECÍFICOS.

Determinar caudal de la planta, dimensiones del Floculador y verificar con Reglamentación RAS 2000.

Realizar análisis de calidad de agua con floculador Alabama convencional y floculador Alabama con mallas

Realizar Diagnostico de caudal de diseño y resultados de eficiencia con o sin mallas en el floculador Alabama.

19

4. JUSTIFICACIÓN

La importancia del presente trabajo, es realizar un estudio para optimizar el

rendimiento de las plantas convencionales, se realizó la incorporación de mallas

en el floculador; de este modo, podrá retener materiales gruesos en las

captaciones antes de que pasen a la planta de tratamiento.

El uso de un floculador tipo Alabama con mallas, brinda el beneficio de utilizar la

floculación, remplazando o sustituyendo las paletas de un floculador mecánico.

Esto brindara una operación con menor velocidad incrementando su vida útil

según el Manual II: Diseño de plantas de tecnología apropiada. Con el uso de las

mallas estaremos proporcionando un dispositivo de floculación eficiente de bajo

costo.

20

5. DELIMITACIÓN

5.1. ESPACIO

La comparación de la eficiencia del floculador tipo Alabama con malla y sin malla

se realizó en la Planta de Tratamiento Acuanamay, (Namay – Cundinamarca).

5.2. TIEMPO

Este trabajo de investigación se llevó a cabo en un periodo de cuatro (4) meses,

que comprende desde el mes de Julio hasta el mes de Noviembre, en relación al

segundo periodo académico del 2016.

5.3. CONTENIDO

Es importante conocer el contenido establecido en este proyecto. Para esto, se

registrara el seguimiento de las actividades realizadas por los autores de este, se

adjuntaran todos los datos necesarios, como registros fotográficos, pruebas de

laboratorio y resultados obtenidos. Finalmente se harán las observaciones

pertinentes en el proceso que se llevó a cabo.

5.4. ALCANCE

El mejoramiento a los floculadores de tipo Alabama se desarrolló una práctica en

la Planta de Tratamiento Acuanamay, junto con las respectivas pruebas de

laboratorio. Esto nos arrojó los resultados de eficiencia en cuanto al rendimiento

de un floculador tipo Alabama incorporando diferentes tipos de mallas comparado

con el rendimiento del mismo sin las mallas.

21

6. MARCO REFERENCIAL

6.1. MARCO TEORICO

Potabilización del agua.

Para que el agua pueda ser apta para el consumo humano, requiere de un

minucioso análisis químico, para ella se debe tratar el agua que obtenemos de los

ríos, para luego pasar por todo un largo proceso en donde el agua sufre diversos

cambios. Para potabilizar el agua, se tienen nueve pasos fundamentales:

1. Captación: Las aguas llegan a las compuertas radiales, también llamadas

compuertas de represamiento, que embalsan al agua y la obligan a entrar a

la planta.

2. Desarenado: El agua captada pasa bajo el río por un sifón invertido, siendo

conducido a los desarenadores. Es entonces que inicia la operación de

sedimentar las partículas que tienen peso; en este caso serían las arenas,

es por esto que se llama desarenador.

3. Pre cloración: El agua sobrenadante recibe una dotación de cloro en

cantidad suficiente, tiempo de contacto, temperatura y volumen; para ir

bajando la carga de bacterias y es almacenada en el embalse regulador.

4. Embalses reguladores: El objetivo de este estanque regulador es recibir

las aguas desarenadas y tener un cierto caudal de respaldo para cuando se

necesite dar agua sostenida a la población.

5. Unidades de tratamiento convencional: El sulfato de cobre antiguamente

se le aplicaba a toda la masa de agua para eliminar las aguas, hoy en día

se le aplica a la superficie de 10 cm. El tratamiento tradicional es tratarla

con alguicida, claro está que llega un momento en el que la especie se va a

querer sobreponer y es allí cuando se necesitará de dosis mayores para

matar algas. Entonces se le aplica directamente una sal inorgánica. Hasta

este punto es flujo horizontal.

6. Decantación: Se tiene una tubería con un caudal constante en posición

horizontal ascendente, en este punto se le agrega el coagulante, al

agregarlo está reaccionando y formando el floc. Éste floc, que tiene peso, al

bajar la velocidad del agua, comienza a descender y se produce una

separación. El agua limpia sube y el lodo se queda en la parte inferior.

22

Se forma una interface llamada manto de lodos, por eso esta unidad se

llama ¨Decantador de manto de lodos¨. El manto de lodos siempre se va

incrementando, periódicamente va siendo evacuado por los extractores de

fangos.

En la parte inferior hay una especie de colchón de nubes, el cual es el lodo

que está debajo en movimiento. Al salir el agua aparentemente está limpia,

pero los sensores indican que tiene flóculos; es decir, ligeramente turbia.

7. Filtración: El agua se infiltra a través de la capa de arena, que retiene

partículas más pequeñas que los poros entre los granos de arena,

produciendo una importante reducción de la turbiedad y el contenido

bacterial del agua.

8. Cloración: Recibe una cloración de desinfección final, para destruir toda

contaminación que pueda haber quedado después de todos los procesos

anteriores.

9. Depósitos de regulación: El cliente del río son los estanques. El cliente de

los estanques es la planta. El cliente de la planta son los decantadores. El

cliente de los decantadores son los filtros. El cliente de los filtros son los

reservorios. El cliente de los reservorios es la población. 14

________________________

14 POTABILIZACIÓN DEL AGUA. [En línea Bogotá] [Citado: 13, Mayo, 2016] Disponible en internet

<http://es.slideshare.net/uchuya_5/potabilizacion-del-agua-28788003>

23

Los coloides, clasificación y propiedades.

Sin pretender dar una clasificación completa de los sistemas coloidales podríamos

dividirlos como se indica en la figura 1 en: moleculares y no moleculares

(micelares); liofílicos y liofóbicos, diuturnos y caducos, orgánicos e inorgánicos.

Ilustración 1. Clasificación de los coloides.

El término coloide significa originalmente ¨gelatinoso¨ y fue dado por Graham a las

dispersiones de proteínas, al comprobar que no se comportaban como verdaderas

soluciones.

Algunas de las propiedades más importantes de los colides son las siguientes:

Propiedades cinéticas Movimiento browniano, difusión y presión osmótica.

Propiedades ópticas Efecto Tyndall-Faraday, coloración.

Propiedades de superficie (adsorción).

Electrocinetismo.

24

Teoría de la coagulación del agua.

Impurezas del agua.

El agua en su forma molecular pura no existe en la naturaleza, por cuanto

contiene sustancias que pueden estar en suspensión o en solución verdadera

según el tamaño de disgregación del material que acarrea. Por otra parte, de

acuerdo con el tipo de impurezas presentes, el agua puede aparecer como turbia

o coloreada, o ambas.

La turbiedad, que no es más que la capacidad de un líquido de diseminar un haz

luminoso, puede deberse a partículas de arcilla provenientes de la erosión de

suelo, a algas o a crecimientos bacterianos.

El color está constituido por sustancias químicas, la mayoría de las veces

provenientes de la degradación de la materia orgánica, tales como hojas y plantas

acuáticas con las cuales entra en contacto. El conocimiento de la naturaleza y

característica de estos contaminantes es básico para poder entender los procesos

de remoción.

Coagulación – Floculación de las impurezas del agua.

Se llama Coagulación – Floculación al proceso por el cual las partículas se

aglutinan en pequeñas masas con peso específico superior al del agua llamadas

floc. Dicho proceso se usa para:

a. Remoción de turbiedad orgánica o inorgánica que no puede sedimentar rápidamente.

b. Remoción de color verdadero y aparente. c. Eliminación de bacterias, virus y organismos patógenos susceptibles de ser

separados por coagulación. d. Destrucción de algas y plantación en general. e. Eliminación de sustancias productoras de sabor y olor en algunos casos y

de precipitados químicos suspendidos o compuestos orgánicos en otros.

Coagulación

Comienza en el mismo instante en que se agregan los coagulantes al agua y dura

solamente fracciones de segundos. Básicamente consiste en una serie de

reacciones físicas y químicas entre los coagulantes, la superficie de las partículas,

la alcalinidad del agua y el agua misma.

25

Floculación.

Es el fenómeno por el cual las partículas ya desestabilizadas chocan unas con

otras para formar coágulos mayores.

Tres mecanismos pueden actuar en el primer fenómeno: el de Adsorción -

Desestabilización basada en las fuerzas electrostáticas de atracción y repulsión. El

del puente químico que establece una relación de dependencia entre las fuerzas

químicas y la superficie de los coloides. Y el de sobresaturación de la

concentración de coagulantes en el agua.

En el segundo aspecto debe distinguirse entre: Floculación ortocinética y

pericinética, o con escala de turbulencia por encima o por debajo de la micro

escala de Kolmogoroff n.

Ilustración 2. Coagulación – Floculación.

Floculador de flujo helicoidal

Los floculadores de flujo helicoidal consisten en una serie de cámaras (más de

seis y preferiblemente de ocho a doce) en las cuales el agua entra por el fondo de

la esquina de la celda y sale por encima de la esquina opuesta, de forma que se

induce un movimiento rotacional del agua que crea un vórtice amplio, cuyo centro

se desplaza frecuentemente de un ligar a otro proporcionando así el desarrollo de

vórtices menores.

Este tipo de floculador es de unidad en estos casos en que se requiera bajo en

gradiente de la velocidad, pero las turbiedades sean moderadas y no contengan

partículas pesadas. La colocación de las aberturas en las cámaras debe hacerse

en forma cuidadosa para que agua adquiera el movimiento rotatorio que se busca.

La formación de vórtices está influida por las fuerzas de coriolis.

26

Floculador tipo Alabama

El floculador Alabama está constituido por compartimentos ligados entre sí por la

parte inferior a través de curvas de 90° volteadas hacia arriba. El flujo es

ascendente y descendente en el interior del mismo compartimento. Las boquillas

permiten ajustar la velocidad a las condiciones de cálculo o de operación

(Ilustración 3 – 5). Estas unidades son muy vulnerables a las variaciones de

caudal. Fácilmente se pueden generar espacios muertos y cortocircuitos.

Ilustración 3. Floculador tipo Alabama.

Floculador de mallas o telas.

Las telas intercaladas en un canal oponen una resistencia localizada al flujo y

tienden a uniformarlo, reducen la incidencia de cortocircuitos y actúan

como elementos de compartimentalización. Sus posibilidades de empleo están

principalmente orientadas a la ampliación y optimización de unidades de mezcla

rápida y floculación en plantas existentes.

Parámetros de diseño. Las telas intercaladas en un canal oponen una resistencia localizada al flujo y

tienden a uniformarlo, reducen la incidencia de cortocircuitos y actúan

como elementos de compartimentalización. Sus posibilidades de empleo

están principalmente orientadas a la ampliación y optimización de unidades de

mezcla rápida y floculación en plantas existentes.

La velocidad óptima en cm/s es igual al doble del espaciamiento (e) entre los hilos de nylon (V = 2e).

El espaciamiento entre hilos (e) recomendado es de 5 a 15 cm. El grosor de hilos (d) más adecuado es de 1,5 a 4 mm. Hilos más delgados (d £ 1 mm) tienden a romper el flóculo rápidamente.

27

Se recomiendan velocidades del flujo del orden de 2 a 5 cm/s para evitar la sedimentación excesiva de los flóculos. Cuando las mallas se emplean en canales de mezcla rápida, los parámetros de

diseño recomendados son los siguientes:

1. Velocidades de flujo (V) de 1,0 a 1,5 m/s. 2. Diámetro de los hilos (d) de 1 a 3 mm. 3. Espaciamiento entre hilos (e) de 1 a 3 cm.

Criterios de dimensionamiento.

El criterio para determinar el gradiente de velocidad en mallas está dado por la

siguiente expresión:

Donde la pérdida de carga (h) está dada por la expresión:

h = K V2 / 2 g

Donde Ves la velocidad media de aproximación (Q/A) y K el coeficiente de

Pérdida de carga, una función de la porosidad (ɛ) de la malla:

K = 0.55 [1 - ɛ2] / ɛ2

Esta expresión es válida para altos valores de (ɛ) y Re £ 500.

La porosidad (ɛ) de la malla en función de sus características está dada por:

ɛ = (1 n*d)2

Dónde:

d = diámetro de los hilos

n = número de hilos por cada metro de ancho de canal.

El volumen (∀) en el que se da el proceso se considera como:

∀ = 4 A e

28

Dónde:

A = área de la malla atravesada por el flujo

Por lo que la expresión específica para calcular el gradiente de velocidad en

función de las características de las mallas es la siguiente:

Para temperaturas de 20 °C la ecuación 18 se transforma en:

En unidades del sistema métrico. 15

Tipos de mallas utilizadas en el Floculador Tipo Alabama en la Planta de

Tratamiento Acuanamay.

Malla tipo 1: Tela galvanizada MESH 40 CAL.

Su principal característica, es ser una malla muy tupida, tiene sus hilos más

delgados; estos fueron utilizados para el ensayo, D=0.24 mm, L= 0.39, y s% =

38.7 en donde L es la distancia entre hilos, D diámetro del alambre y S

porcentaje de área útil.


Se caracteriza por tener D=0.16 mm, L=0.26 y s%=38.3.

Malla tipo 3: Malla anti- insectos (BLANCA).

Este tipo de malla ya es un tipo de malla plástica que tiene todos sus cuadros

regulares un calibre de hilo aproximado de 2 mm y distancia entre hilos de 3 mm ,

esta es la malla más económica utilizada en el proyecto.

__________________________________ 15

MARCO TEORICO. Bogotá [Citado: 13, Mayo, 2016] Disponible. Teoría y práctica de la purificación del

agua – Jorge Arboleda.

29

Malla tipo 4: Malla tejida antiafidos 10/20 cristal. (Agujeros no simétricos e hilos

de diferentes diámetros).

Este tipo de malla tiene una característica que la hace diferente a las otras mallas

utilizadas. Esta no es simétrica en los agujeros, los poros son totalmente

diferentes, ni su distancia entre hilos ni el diámetro de los hilos son simétricos.

Malla tipo 5: Malla Icapool azul.

Esta malla es utilizada en el encerramiento de piscinas. Esta tiene un hilo

aproximado de 4 mm y una distancia entre hilos de 7 mm.

30

6.2. MARCO CONCEPTUAL

Coagulación

Comienza en el mismo instante en que se agregan los coagulantes al agua y dura

solamente fracciones de segundos. Básicamente consiste en una serie de

reacciones físicas y químicas entre los coagulantes, la superficie de las partículas,

la alcalinidad del agua y el agua misma.

Floculación

Es el fenómeno por el cual las partículas ya desestabilizadas chocan unas con

otras para formar coágulos mayores.

Tres mecanismos pueden actuar en el primer fenómeno: el de Adsorción -

desestabilización basada en las fuerzas electrostáticas de atracción y repulsión. El

del puente químico que establece una relación de dependencia entre las fuerzas

químicas y la superficie de los coloides. Y el de sobresaturación de la

concentración de coagulantes en el agua.

En el segundo aspecto debe distinguirse entre: Floculación ortocinética y

pericinética, o con escala de turbulencia por encima o por debajo de la micro

escala de Kolmogoroff n.

Ilustración 4. Coagulación – Floculación

31

Sedimentación

Consiste en la separación de solidos suspendidos en el líquido por asentamiento

gravitacional. La velocidad de asentamiento de las partículas está determinada por

su tamaño, forma y densidad, así como la naturaleza del líquido a través del cual

se asientan.

Tipo de

Sedimentación.

Características de los

sólidos en suspensión.

Descripción del proceso.

Tipo 1 Partículas discretas y aisladas

en soluciones diluidas.

No hay interacción entre las

partículas y entre las partículas

y el resto del fluido.

Tipo 2 Partículas aglomérables en

soluciones relativamente

diluidas.

Las partículas se aglomeran

agrupándose en partículas de

mayor tamaño.

Tipo 3 Soluciones de concentración

intermedia.

Las partículas interfieren entre

sí en si descenso manteniendo

posiciones estables.

Tipo 4 Soluciones de alta

concentración.

Se forma una estructura entre

las partículas que va

modificándose lentamente con

el tiempo

Tabla 5. Tipos de sedimentación.

Fuente: Tomado del libro Teoría y práctica de la purificación del agua, 3ra Ed.

Jorge Arboleda, Mc Graw Hill-Interamericana, Colombia.

CONCEPTOS BASICOS SOBRE QUIMICA DEL AGUA

Antes de entrar a estudiar el fenómeno de la coagulación – floculación del agua,

es indispensable explicar algunos conceptos básicos, sin cuyo conocimiento no

sería posible entender los procesos que se describirán posteriormente.

Inicialmente se dará un repaso a puntos importantes como lo son:

32

1. La estructura química y propiedades del agua. 2. La naturaleza de las dispersiones coloidales. 3. Las impurezas del agua.

Estructura química y propiedades del agua.

Composición química del agua

Fueron Cavendish y Lavoisier en 1780 los primeros en demostrar que el agua

estaba compuesta de Oxigeno e Hidrogeno. Posteriormente Humboldt y Gay-Lus

– sac, en 1805, determinaron que la relación volumétrica entre H y O era de 2 a I.

Por último, Dumas en 1842 comprobó que la relación al peso entre estos

elementos era de aproximadamente de 2 a 16. Fue así como quedo establecido

que la molécula de agua estaba constituida por H2O.

La simplicidad de este concepto tan ampliamente conocido es, sin embargo, solo

aparente, pues en realidad la estructura molecular del agua es

extraordinariamente compleja, y aun no bien comprendida.

Densidad Es la masa de la unidad de volumen. En el agua es máxima a 4°C y disminuye a

partir de allí con la temperatura, lo que hace que la densidad del hielo sea inferior

a la del agua líquida y, por tanto, flote en ella. Esta aparente anomalía se debe a la

forma de la estructura molecular del agua.

Viscosidad

Es la resistencia al cambio de forma. Existen dos sistemas de referirse a ella: el

absoluto que se expresa en g masa/cm/s, lo cual se llama poises y el cinemático

que se expresa en cm2/s, lo cual se llama Stokes. En el agua la viscosidad

disminuye regularmente con la temperatura.

La viscosidad cambia más rápidamente que la densidad y por eso afecta

notablemente todos los procesos de tratamiento del agua. 16

______________________________ 16

MARCO CONCEPTUAL. Bogotá [Citado: 13, Mayo, 2016] Teoría y práctica de la purificación del agua –

Jorge Arboleda.

33

6.3. MARCO LEGAL INCLUIR NORMATIVIDAD ACTUAL DE

POTABILIZACION DE AGUA

Normatividad Descripción. Fecha de publicación.

Reglamento

técnico del sector

de agua potable y

saneamiento

básico (Ras 2000).

Contiene las normas técnicas para

el diseño, construcción, operación

y mantenimiento de los sistemas

de agua potable y saneamiento

básico.

Modificación de

resolución 1096 de

Noviembre de 2000.

Ley general

ambiental de

Colombia.

Tener conciencia del uso

sostenible de los recursos

naturales y la protección de las

zonas urbanas y rurales.

Publicada en el año

1993.

Constitución

Nacional.

Se eleva a norma constitucional la

consideración, manejo y

conservación de los recursos

naturales y el medio ambiente. (Se

sabe que el ciudadano tiene

derecho a consumir agua

debidamente tratada).

Versión publicada en

1991.

Decreto 1775 El objeto es corroborar y

establecer un sistema para la

buena salud y buen consumo de

las poblaciones.

Publicada en Mayo 9 de

2007.

Decreto 2115 Se encuentran los instrumentos

básicos para el buen uso de un

sistema de agua potable.

Publicada en Junio de

2007.

Fuente: Los autores.

34

7. METODOLOGÍA

En este punto se dará a conocer el trabajo que se realizó a lo largo de cuatro (4)

meses para poder llegar a la culminación de este proyecto. Inicialmente pensamos

en realizar un modelo a escala de un floculador tipo Alabama, pero llegamos a la

determinación, que sería mucho más real y más práctico hacerlo en campo.

Conseguimos una planta de tratamiento (Acuanamay) con floculador tipo

Alabama; allí realizamos los estudios pertinentes para determinar qué tan

conveniente es utilizar mallas en este tipo de floculadores, el objetivo fue saber si

con la incorporación de estas mallas se lograba tener optimización en el

funcionamiento del floculador.

7.1. TIPO DE ESTUDIO

Se realizó la visita de campo, la instalación de cinco tipos de mallas y la toma de

muestras para medir las Unidades de Turbiedad de la Planta de Tratamiento

Acuanamay. La metodología del proyecto se especificara más adelante en el

siguiente orden:

1. Indagación de Plantas de Tratamiento de Agua Potable para ver el tipo de

floculador que manejan.

2. Solicitud de permisos para hacer las visitas pertinentes en la Planta de

Tratamiento de Agua Potable Acuanamay.

3. Visita de campo a la planta en cuestión e instalación de mallas en cada una

de sus cámaras.

4. Toma de muestras después de incorporadas las mallas en el floculador.

5. Comparación de Unidades de Turbiedad (NTU) del floculador con y sin

mallas.

6. Determinación de cuál malla tiene mejores resultados en este tipo de

floculadores.

7.2. FUENTES DE INFORMACIÓN

Lo anterior, se sustenta con los medios de obtención de la información, de los

cuales se enriquece la investigación obtenida para el proyecto, claramente la

información es auténtica y verídica. La información debe ser de fuentes confiables

y sustentadas con estudios reales.

35

Por otra parte, la mayoría de la información útil se obtuvo de libros de bibliotecas

públicas y universitarias, para soportar la investigación de los elaboradores, así

como también puede ser de gran ayuda para solucionar dudad de los lectores.

También, la investigación será sustentada, por medio de artículos existentes en la

vía internet, los cuales son de páginas bibliotecarias en línea o, en su defecto, en

páginas nacionales que contienes información institucional.

36

8. UBICACIÓN DEL PROYECTO

La Planta de Tratamiento Acuanamay se encuentra ubicada en la Vereda de

Namay, en el Municipio de Albán – Cundinamarca. Albán se encuentra ubicado al

Occidente del país en la región del Gualivá vía Bogotá Medellín. Limitado por el

Norte con los Municipios de Villeta y Sasaima, por el Occidente con el Municipio

de Guayabal de Síquima, por el Sur con el Municipio de Anolaima y por el Oriente

con los Municipios de Sasaima y Facatativá. 17

Fuente: Google Maps

___________________________

17 UBICACIÓN DEL PROYECTO.

Bogotá [Citado: 13, Mayo, 2016]. Disponible en internet <URL:

https://mundotextual.wordpress.com/2013/04/21/descripcion-topografica/>.

37

9. DESCRIPCIONES

9.1. DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA

La toma de agua del acueducto de Namay es tomada del Rio Dulce, es un

acueducto veredal que suministra que atiende a las Veredas de Namay Alto y

Namay Bajo; es decir, aproximadamente 1500 viviendas.

La planta de potabilización para el acueducto de la vereda Namay, acueducto

¨Acuanamay¨, es un modelo hidráulico automático, maneja un caudal de 3.3 litros

por segundo.

Dosificación.

Se emplea en la planta sulfato de aluminio tipo B, Aquet como Alcalinizante y

cloro granulado para su desinfección. Para ver las dosis es necesario ver las

tablas suministradas por la persona encarga del Acueducto (Ver Anexo - A).

Mezcla rápida.

Es un canal rectangular, en cual cumple con un número de Froude que es entre

4.5 y 9, lo que garantiza un resalto hidráulico estable.

Mezcla lenta.

Floculador tipo Alabama el cual consta de 6 cámaras cada una de dimensiones

de 0.8 m de ancho por 0.8 de largo, tienen tiempos de retención de 2.5 a 3 min

y un gradiente hidráulico que esta entre 60 y 25 s^-1. El paso se realiza por

cuatro orificios que están ubicados en la parte superior e inferior de cada cámara.

Sedimentador.

Esta unidad es un sedimentador de alta taza el cual permite la separación de

lodos formador por el floculador , hace que el floc se decante. Está formado

por una cámara en las cuales hay laminas onduladas en forma de colmena a

60º en cual ayuda a que el floc se decante de una mejor forma .

38

Filtración.

Se encontró un filtro que trabaja por lechos , este permite que los

mircrofluculos que no se quedaron el sedimentación queden atrapados en este

filtro este filtro contiene grava , gravilla , arena gruesa y arena fina. 18

Curva de dosificación de sulfato tipo B vs turbiedad.

Ilustración 5. Curva dosificación de Sulfato tipo B Vs Turbiedad. 19

_____________________

18 DESCRIPCIÓN PLANTA ACUANAMAY. Bogotá [Citado: 10, Octubre, 2016]. Disponible en: Instrucciones

operación y mantenimiento planta de tratamiento Acuanamay, Cundinamarca.

19 CURVA DE DOSIFICACIÓN.

Bogotá [Citado: 20, Octubre, 2016]. Disponible en: Instrucciones operación y

mantenimiento planta de tratamiento Acuanamay, Cundinamarca.

39

9.2. DESCRIPCIÓN ACTIVIDADES

Las actividades realizadas en la investigación fueron las siguientes:

Reconocimiento del campo de trabajo (Planta de Tratamiento Acuanamay).

Análisis del estado en el que se encontraba el Floculador tipo Alabama.

Medición de profundidades y alturas de cada cámara del floculador.

Toma de muestras del Floculador Tipo Alabama Convencional.

Análisis de parámetros de turbiedad (NTU) del Floculador tipo Alabama

convencional.

Evaluación de las mallas a utilizar en el proceso.

Instalación de las mallas en los pasos de cada cámara del floculador.

Toma de muestras del Floculador Tipo Alabama con el sistema de mallas ya

incorporado.

Análisis de resultados por malla en cada cámara.

40


Vista general del Floculador.

Dimensionamiento de las cámaras del floculador. Medición de profundidades de las cámaras del floculador.

REGISTRO FOTOGRÁFICO DE LAS ACTIVIDADES REALIZADAS EN LA PLANTA DE TRATAMIENTO ACUANAMAY

41

Fuente: Los Autores.

Luego de realizar la visita a la Planta de Tratamiento Acuanamay, de haber

instalado las mallas y de haber tomado las muestras respetivas; se llevan al

laboratorio de la Universidad Católica de Colombia para determinar las Unidades

de Turbiedad y así obtener el resultado del proyecto. En este caso, el resultado no

fue el esperado, aunque si se logró una pequeña optimización se esperaban

mejores resultados. Todas las mallas no dieron el mismo rendimiento, ni

beneficiaron el rendimiento del floculador, la malla más recomendada para este

tipo de procedimientos es la malla Icapool Azul, debido a sus características

brinda un mejor porcentaje de optimización.

Se utilizaron cinco tipos de mallas diferentes como se

observa en la ilustración.



Malla tipo 3: Malla anti - insectos ( BLANCA).

Malla tipo 4: Malla tejida antiafidos 10/20 cristal. (agujeros no

simétricos e hilos de diferentes diámetros).

Malla tipo 5: Malla Icapool azul.

Mallas seleccionadas para incorporar en las diferentes

cámaras del floculador.

42

10. RESULTADOS Y ANALISIS

Se analizó y se tomaron las medidas respectivas para la floculación de la planta

de tratamiento de la vereda Namay.

FLOCULADOR TIPO ALABAMA

(l/s) (m^3/s)

Caudal 3 0.03

s min

Tiempo 2.5 26.00

Según el RAS el tiempo debe estar entre 20 y 40 min (Cumple)

Cámaras 6

Dimensiones Floculador

Longitud (m) 2.4

Ancho (m) 1.6 Vcámara = ancho * largo * longitud

Altura Util (m) 1.89

VOLUMEN Q/floculador (l/s) 0.50

V/floculador (m^3) 7.26 No. Cámaras 1

Vtotal (m^3) 43.55 Vol. Floc (m^3) 1.25

Vol/cámara (m^3) 1.25

Si cumple

43


FLOCULADOR

Temperatura 18.4

Q(m³/s) 0.03

tr(min) 30

tr c/cámara (s) 180

Ncamaras 6

ɥd(kg/m*s) 1.39E-06 Cd 0.40

Vol. c/cámara (m^3) 4.45 A (m^2) 0.05

h'f (m) 0.115

Profundidad(m) 1.89

Ancho (m) 0.80 h'f: Perdidas de carga en pasa muro.

Largo (m) 0.80 Cd: Coeficiente de orificio.

Vcámara(m³) 1.21 A: Área del orificio.

Perdidas en las 6 cámaras (m) 0.69

ɥc (m²/s) 1.39E-06

G (s-1) 67.06

El gradiente debe estar entre 20 y 70 s−1

SI CUMPLE

44

A continuación se muestran los resultados arrojados por las muestras que se

tomaron en la Planta de Tratamiento Acuanamay.

UNIDADES DE TURBIEDAD (NTU) DEL FLOCULADOR TIPO ALABAMA

INCORPORANDO LAS MALLAS EN LA PLANTA DE TRATAMIENTO

ACUANAMAY.

TIPOS DE MALLAS NTU FINALES

MALLA 1 2,4

MALLA2 2,05

MALLA 3 2,07

MALLA 4 2,5

MALLA 5 2,04

NTU SIN MALLAS LINEA BASE DE UNIDADES DE TURBIEDAD

2.39

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

MALLA 1 MALLA2 MALLA 3 MALLA 4 MALLA 5

NTU FINALES

45


MALLA 1 0,41%

MALLA 2 14,22% OPTIMIZÓ

MALLA 3 13,38% NO OPTIMIZÓ

MALLA 4 4,40%

MALLA 5 14,64%

PORCENTAJES DE OPTIMIZACIÓN INCORPORANDO EL SISTEMA DE

MALLAS EN EL FLOCULADOR

PORCENTAJE DE EFICIENCIA DE LAS MALLAS

MALLA 1 MALLA 2 MALLA 3 MALLA 4 MALLA 5

46

ANÁLISIS COMPARATIVO DE RESULTADOS

NTU (SIN MALLAS) NTU MALLA 1 NTU MALLA 2 NTU MALLA 3 NTU MALLA 4 NTU MALLA 5

2,39 2,4 2,05 2,07 2,5 2,04

UNIDADES DE TURBIEDAD FINAL

NTU MALLA 1 NTU MALLA 2 NTU MALLA 3 NTU MALLA 4 NTU MALLA 5

CAMARA 1 4,16 4,3 4,09 4,21 4,01

CAMARA2 3,74 3,86 3,65 4,17 3,8

CAMARA 3 3,56 3,67 3,45 4,12 3,65

CAMARA 4 3,05 3,2 3,15 3,34 3,29

CAMARA 5 2,39 2,52 2,54 2,54 2,58

CAMARA 6 2,27 2,48 2,44 2,42 2,35

EN LA TABLA ANTERIOR, ESTÁN LOS DATOS GENERALES DE UNIDADES DE TURBIEDAD (NTU) CORRESPONDIENTES AL FINAL DEL PROCESO DE FLOCULACIÓN CON LA INCORPORACIÓN DE MALLAS.

Fuente: Los Autores

47

Se compararon los resultados de NTU de cada malla con el resultado de NTU sin malla obteniendo los siguientes resultados :

NTU (SIN MALLAS) NTU (MALLA1 ) NTU AUMENTADAS NTU REDUCIDAS

2,39 2,4 0,01 0

NTU (SIN MALLAS) NTU (MALLA 2) NTU AUMENTADAS NTU REDUCIDAS

2,39 2,05 0 0,34


2,39 2,07 0 0,32


2,39 2,5 0,11 0


2,39 2,04 0 0,35

NOTA: La incorporación de las mallas en el floculador arrojo reducción en las Unidades de Turbiedad (NTU); sin embargo, no fueron las esperadas.


Estas graficas están dadas para cada una de las cámaras 1, con los 5 tipos

de mallas que se utilizaron.

Se puede observar en los gráficos, que las Mallas Tipo 1 (Tela galvanizada MESH

40 CAL) y Tipo 4 (Malla tejida antiafidos 10/20 cristal) no arrojan resultados

favorables, esto tal vez a las características que maneja cada malla.

48

CÁMARA 1 NTU

MALLA 1 4,16

MALLA 2 4,3

MALLA 3 4,09

MALLA 4 4,21

MALLA 5 4,01

CÁMARA 2 NTU

MALLA 1 3,74

MALLA 2 3,86

MALLA 3 3,65

MALLA 4 4,17

MALLA 5 3,8

CÁMARA 3 NTU

MALLA 1 3,56

MALLA 2 3,67

MALLA 3 3,45

MALLA 4 4,12

MALLA 5 3,65

ANÁLISIS DE LAS UNIDADES DE TURBIEDAD (NTU) CON EL SISTEMA DE

MALLAS EN CADA CÁMARA DEL FLOCULADOR TIPO ALABAMA.

3,8

3,9

4

4,1

4,2

4,3

MALLA1

MALLA2

MALLA3

MALLA4

MALLA5

CÁMARA 1

3,2

3,4

3,6

3,8

4

4,2

MALLA

1

MALLA

2

MALLA

3

MALLA

4

MALLA

5

CÁMARA 2

3

3,2

3,4

3,6

3,8

4

4,2

MALLA

1

MALLA

2

MALLA

3

MALLA

4

MALLA

5

CÁMARA 3

49

Fuente: Los autores

Los datos anteriormente mencionados, indican el comportamiento de cada malla

por el recorrido en cada una de las cámaras.

CÁMARA 4 NTU

MALLA 1 3,05

MALLA 2 3,2

MALLA 3 3,15

MALLA 4 3,34

MALLA 5 3,29

CÁMARA 5 NTU

MALLA 1 2,39

MALLA 2 2,52

MALLA 3 2,54

MALLA 4 2,54

MALLA 5 2,58

CÁMARA 6 NTU

MALLA 1 2,56

MALLA 2 2,48

MALLA 3 2,44

MALLA 4 2,42

MALLA 5 2,272,1

2,2

2,3

2,4

2,5

2,6

MALLA1

MALLA2

MALLA3

MALLA4

MALLA5

CÁMARA 6

2,9

3

3,1

3,2

3,3

3,4

MALLA1

MALLA2

MALLA3

MALLA4

MALLA5

CÁMARA 4

2,25

2,3

2,35

2,4

2,45

2,5

2,55

2,6

MALLA1

MALLA2

MALLA3

MALLA4

MALLA5

CÁMARA 5

50

11. ARTÍCULOS – FLOCULACIÓN

ANÁLISIS DE LOS ARTÍCULOS

Se presenta una serie de fichas, las cuales se generaron al realizar la lectura de

diferentes artículos y diferentes autores. Se han escogido estos artículos ya que

han sido de gran apoyo para la realización del proyecto. Los artículos son de

Universidades y entidades que han hecho investigaciones sobre la floculación.

Las fichas se hicieron con el fin de hacer un resumen de los artículos junto con sus

respectivas conclusiones de las lecturas que se hicieron semana a semana.

No. Artículo

Nombre Artículo Fecha Consulta

1 El agua potable y el saneamiento básico en los planes de desarrollo.

15/07/2016

2 Evaluación y optimización de la planta de tratamiento de agua potable del municipio de Purificación del

Departamento del Tolima.

23/09/2016

3 Comportamiento de un floculador hidráulico de flujo helicoidal.

27/09/2016

4 Diseño de plantas de tecnología apropiada 05/10/2016

5 Floculadores de mallas. 12/10/2016

6 Floculadores. 18/10/2016


51

Fuente formato: Fandiño Jimmy, Camargo Carlos.

Fuente análisis artículo: Los autores.

ARTÍCULO No. 1

TÍTULO

AUTOR (ES)Bogotá

15/07/2016

ERIKA J. CARREÑO

TITULO DEL PROYECTO

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA

DIRECTOR DEL PROYECTO

OPTIMIZACIÓN DEL FLOCULADOR TIPO ALABAMA EN LA

PLANTA DE TRATAMIENTO DE ACUANAMAY CON LA

INCORPORACIÓN DE MALLAS EN CADA UNA DE SUS

CÁMARAS

ING. JESUS ERNESTO TORRES

FACULTAD DE INGENIERIA AUTORES

PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL CRISTOPHER CASTIBLANCO

BOGOTA DC. 2016

Procuraduria General de la Nación, UNICEF CIUDAD Y FECHA DE CONSULTA:

RESUMEN CONCLUSIONES

El reglamento técnico del sector de agua potable y

saneamiento básico, RAS 2000, establece que el agua para

consumo humano no debe contener

microorganismospatógenos, ni sustancias toxicas o nocivas

para la salud, por lo que debe cumplir con los requisitos de

calidad microbiológicos y fisicoquímicos exigidos en el decreto

475 de Marzo 10 de 1998, expedido por el ministerio de salud.

Además, la calidad del agua no debe deteriorarse ni caer por

debajo de los límites establecidos durante el periodo de tiempo

para el cual se diseño el sistema de abastecimiento.

Teniendo en cuenta las exigencias del reglamento técnico del sectro de agua

potable y saneamiento básico, lo primordial en una Planta de Tratamiento de

Agua Potable es velar por la calidad del agua. Con la instalacion de las mallas

en cada una de las camaras del floculador tipo alabama en la Planta de

Tratamiento Acuanamay, se reducen las Unidades de Tubiedad (NTU); es

decir, se estan reduciendo y/o eliminando en gran cantidad los

microorganismos patógenos, sustancias toxicas o nocivas para la salud.

ANÁLISIS DE ARTICULOS REFERENTES A LA PURIFICACIÓN DEL AGUA Y LA FLOCULACION.

REFERENCIA DEL ARTÍCULO TOMADO

REFERENCIA O

ACCESO:http://www.procuraduria.gov.co/portal/media/file/descargas/publicaciones/parte3_agua.pdf

El agua potable y el saneamiento básico en los planes de desarrollo.

52


Fuente análisis artículo: Los autores

ARTÍCULO No. 2

TÍTULO

AUTOR (ES)Bogotá

23/09/2016

ERIKA J. CARREÑO

TITULO DEL PROYECTO






CÁMARAS




BOGOTA DC. 2016

Evaluación y optimización de la Planta de Tratamiento de Agua Potable del Municipio de Purificación en el Departamento del

Tolima.

Fandiño Jimmy, Camargo Carlos. CIUDAD Y FECHA DE CONSULTA:


Se plantea un mejoramiento para la Planta de Tratamiento de

Agua Potable (PTAP) de Purificación en el Departamemto del

Tolima. En este se establecen mecanismos para una mejor

funcionalidad de la Canaleta Parshall, del Floculador Tipo

Alabama, del Sedimentador y de los Filtros. Esto con el fin de

brindar un mejor servicio a la comunidad, de satisfacer de

manera eficaz y eficiente las necesidades básicas de esta. Se

busca mejorar el sistema teniendo en cuenta que se puede

hacer reduciendo costos y aprovechando los recursos con los

que se cuentan.

El impacto que genera reducir costos en una Planta de Tratamiento de Agua

Potable (PTAP) es muy importante; ya que, se verá beneficiada una

comunidad, con el uso de recursos a su alcance. El proyecto Optimización de la

Planta de Tratamiento Acuanamay con la incorporación de mallas en el

Floculador Tipo Alabama en cada una de sus cámaras, se basa en usar

recursos al alcance de cualquier comunidad, buscando un mejoramiento en la

funcionalidad del Floculador sin elevar los costos.



REFERENCIA O

ACCESO:http://hdl.net/10983/1101

53



ARTÍCULO No. 3

TÍTULO

AUTOR (ES)Bogotá

27/09/2016

ERIKA J. CARREÑO

TITULO DEL PROYECTO






CÁMARAS




BOGOTA DC. 2016

Comportamiento de un floculador hidráulico de flujo helicoidal

P. Martinez, J. Lozano, G. Mendoza, H. Mendoza CIUDAD Y FECHA DE CONSULTA:


Se realizaron distintas investigaciones para poder determinar los parametros a

seguir en la construcción del modelo de un Floculador tipo Alabama; ya que,

inicialmente se pensaba realizar el modelo en fisico, pero decidimos entregar

resultados de algo real; es por esto, que se realizaron las mediciones

Turbiedad en la Planta de Acuanamay.



REFERENCIA O

ACCESO:www.iingenn.unam.mx/es-mx/difusion/congreso/SMBB/Libros/192,pdf

Se determinó el comportamiento hidráulico de un floculador de

flujo helicoidal, unidad que, a pesar de usarse en algunas

plantas potabilizadoras, no se ha estudiado debidamene. Se

construyeron tres modelos en los que se determinaron

velocidades, tiempos de retención y pérdidas de carga para

diferentes gastos, los cuales son resultados básicos para

establecer un diseño racional de aquellas unidades.

54



ARTÍCULO No. 4

TÍTULO

AUTOR (ES)Bogotá

05/10/2016

ERIKA J. CARREÑO

TITULO DEL PROYECTO






CÁMARAS




BOGOTA DC. 2016

Diseño de plantas de tecnología apropiada

CEPIS CIUDAD Y FECHA DE CONSULTA:


Las telas intercaladas en un canal oponen una resistencia

localizada al flujo y tienden a uniformarlo, reducen la incidencia

de cortocircuitos y actuan como elementos de

compartimentalización. Sus posibilidades de empleo están

principalmente orientadas a la ampliación y optimización de

unidades de mezcla rápida y floculación en plantas existentes.

En el Manual de diseño de plantas de tecnologia apropiada se menciona que la

incorporación de mallas para tener una ampliación y optimización de unidades

de mezcla rápida, es mejor realizar pruebas y demas en una planta ya

existente. Se debe tener en cuenta que las mallas de diametro pequeño se

deben utilizar al inicio de la floculación, cuando el flóculo aún no ha alcanzado

tamaño de gran importancia.



REFERENCIA O

ACCESO:www.bvsde.paho.org/bvsatr/fulltext/tratamiento/manualll/ma2_cap3,pdf

55



ARTÍCULO No. 5

TÍTULO

AUTOR (ES)Bogotá

12/10/2016

ERIKA J. CARREÑO

TITULO DEL PROYECTO






CÁMARAS




BOGOTA DC. 2016

Floculadores de mallas.

Clement D., A. CIUDAD Y FECHA DE CONSULTA:


Se diseño un floculador consistente en un canal de sección

rectangular en el que se insertan mallas que producen

turbulencia. Los parámetros que representan este tipo de

floculación son la escala e intensidad de turbulencia y el factor

de utilización de la energia. Se experimentaron distintos

espaciamientos y velocidades para diferentes mallas. De

acuerdo a los resultados de las experiencias para turbiedades

medias y bajas, se concluyo que el floc es de tamaño reducido,

el período de retención es menor al de los floculadores

hidráulicos convencionales, la calidad del agua referida a la

turbiedad residual es comparable a la de los floculadores

tradicionales, a medida que se disminuye la abertura de las

mallas y el espaciamiento entre ellas, el proceso entregar

mejores resultados.

Acogiendonos a las recomendaciones del articulo, se realizo la incorporación

de diferentes tipos de mallas en las cámaras del Floculador Tipo Alabama de la

Planta de Acuanamay, obteniendo distintos resultados. Unas tienen mejores

resultados; es decir, optimizan el funcionamiento del Floculador con su

instalación.



REFERENCIA O

ACCESO:

http://bases.bireme.br/cgi-

bin/wxislind.exe/iah/online/?IsisScript=iah/iah.xis&src=google&base=REPIDISCA&lang=p&nextAction=lnk&exprSearch=141246&index

Search=ID

56


Fuente análisis artículo: Los autor

ARTÍCULO No. 6

TÍTULO

AUTOR (ES)Bogotá

18/10/2016

ERIKA J. CARREÑO

TITULO DEL PROYECTO






CÁMARAS




BOGOTA DC. 2016

Floculadores

Ing. Martin Moros CIUDAD Y FECHA DE CONSULTA:


Se tiene que según el tipo de energía utilizada para producir la

agitación, los floculadore se clasifican en Hidráulicos y

Mecánicos, son los más habituales. En los floculadores

Hidráulicos encontramos los floculadores tipo Alabama. Estos

son los verticales, con codos en el fondo que proyectan el agua

hacia arriba.

Para la selección de las mallas a utilizar, se tuvo en cuenta el espaciamiento de

la malla. Este no puede ser muy pequeño; ya que, esto generaria la rotura del

flóc. Para el diseño de este tipo de floculadores se parte del principio de la

energía para producir la turbulencia adecuada para cada cámara.



REFERENCIA O

ACCESO:https://uvirtual.unet.edu.ve/pluginfile.php/306989/mod_resource/content/1/Floculadores%20final.pdf

57

12. CONCLUSIONES

La eficiencia del floculador tipo Alabama de la Planta de Tratamiento

Acuanamay se optimizó con la incorporación de mallas. La malla Icapool Azul

arrojo mejores resultados, por sus características simétricas la optimización en

las Unidades de Turbiedad fue del 14.64%. De este modo se concluye que el

sistema de mallas en el floculador tipo Alabama si funciona; brindando así,

beneficios en cuanto a parámetros de turbiedad nos referimos.

El caudal que trata la Planta de Tratamiento Acuanamay es 3 L/s, manejando

un tiempo de retención de 26 minutos, con una profundidad de 1.89 m. Los

parámetros anteriormente mencionados cumplen con el Reglamento Técnico

del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico (RAS 2000).

Se determinó que la mejor opción para obtener mejores resultados, es hacer

pruebas directamente en una Planta de Tratamiento de Agua Potable (PTAP);

puesto que esto hará que los resultados sean más reales para futuras

investigaciones o implantaciones en las mismas.

Según los análisis de los parámetros de Turbiedad (NTU), se observa que las

mallas 1, 2, 3 y 5 con orificios e hilos simétricos, son de mayor utilidad, unas

más que otras y optimizan el funcionamiento del Floculador Tipo Alabama.

Con el sistema de mallas no solo se ve beneficiado y optimizado el

funcionamiento del Floculador Tipo Alabama; sino que también, ayuda al

mantenimiento del sedimentador alargando su tiempo de limpieza.

El beneficio de las mallas utilizadas en el proyecto, es que no interfieren en las

características físico químicas del agua.

En la malla número 4 (Malla tejida antiafidos 10/20 cristal), se observa que no

optimiza el proceso de floculación. El único factor que la hace diferente a las

demás mallas, es la simetría de los orificios y el diámetro de los hilos.

El floculador de la planta de ACUNAMAY es un floculador tipo Alabama que

se compone de 6 cámaras, las cuales tienen un flujo ascendente –

descendente con un tiempo de retención de 2.5 a 3 min por cada

compartimiento. Con estos parámetros cumple también el gradiente o los

niveles de agitación de 60 y 25 s^-1, un No. de CAMP 72419.64 y las pérdidas

son de 0.69 m en las cámaras. Lo más importante en un floculador tipo

Alabama es observar que la velocidad ascensional sea constante, esto se

garantiza teniendo un caudal de entrada constante.

58

13. RECOMENDACIONES

Se recomienda el uso de mallas en los Floculadores; ya que, brinda mejores

condiciones para el agua potable. Esto sin generar altos costos que estén fuera

del alcance de las comunidades de bajos recursos.

La Universidad Católica de Colombia cuenta con programas de investigación,

los cuales brindan el apoyo necesario para poder llevar a cabo proyectos que

generen beneficios para las comunidades. Es por esto que recomendamos se

siga con esta investigación, son muy pocos los estudios realizados y podría ser

una buena opción para optimizar el rendimiento de una Planta de Tratamiento

de Agua Potable.

Se recomienda para futuras investigaciones, implementar la malla Icapool Azul

en diferentes posiciones y evaluar de este modo, cuál es el indicado para

obtener reducciones más altas en las Unidades de Turbiedad.

59

14. ANEXOS

A. DOSIFICACIÓN SULFATO. TIPO B

B. DOSIFICACIÓN SULFATO. TIPO B

CAUDAL (Lps) 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

1 12 14 17 19 22 24 26 29 31 34

2 24 29 34 38 43 48 53 58 62 67

3 36 43 50 58 65 72 79 86 94 102

4 48 58 67 77 86 96 106 115 125 134

5 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168

APLICADO 12,5 Kg AL TANQUE DE 250 LITROS DE SOLUCIÓN

DOSIS DE QUIMICOS APLICABLE A LA PLANTA DE ACUANAMAY

APLICACIÓN DE SULFATO TIPO B

DOSIS DE ALCALINIZANTE EN GR/M3 Y SU EQUIVALENCIA EN CM3/M

CAUDAL(Lps) 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48

1 36 38 41 43 45 48 50 53 55 58

2 72 77 82 86 46 96 101 106 110 115

3 108 115 122 130 91 144 151 158 166 173

4 144 154 163 173 182 192 202 211 221 230

5 180 192 204 216 228 240 252 264 276 288





60

C. DOSIFICACIÓN SULFATO. TIPO B

D. DOSIFICACION AQUET.

CAUDAL(Lps) 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68

1 60 62 65 67 70 72 74 77 79 82

2 120 125 130 134 139 144 149 154 158 163

3 180 187 194 202 209 216 223 230 238 245

4 240 250 259 269 278 288 298 307 317 326

5 300 312 324 336 348 360 372 384 396 408





CAUDAL(Lps) 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

1 5 7 10 12 14 17 19 22 24 26

2 10 14 19 24 29 34 38 43 48 53

3 14 22 29 36 43 50 56 65 72 79

4 19 29 38 48 58 67 77 86 96 106

5 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132


APLICACIÓN DE AQUET



61

E. DOSIFICACION DESINFECTANTE HIPOCLORITO DE CALCIO.

CAUDAL(Lps) 4,25 4,5 4,75 5 5,25 5,5 5,75 6 6,25

1 20 21 22 23 24 25 27 28 29

2 39 42 44 46 48 51 53 55 68

3 59 62 66 69 63 76 80 83 87

4 78 83 88 92 97 102 106 112 116

5 98 104 110 115 121 127 133 138 141

APLICACIÓN DE DESINFECTANTE (HIPOCLORITO DE CALCIO)


DOSIS DE ALCALINIZANTE EN GR/M3 Y SU EQUIBALENCIA EN CM3/M


62

F. PLANO

Fuente: Los Autores

63

15. BIBLIOGRAFIA

UBICACIÓN DEL PROYECTO. Bogotá [Citado: 13, Mayo, 2016]. Disponible en

internet <URL: https://mundotextual.wordpress.com/2013/04/21/descripcion-

topografica/>.

MARCO TEORICO - CONCEPTUAL. Bogotá [Citado: 13, Mayo, 2016] Teoría y

práctica de la purificación del agua – Jorge Arboleda.

Manual II: Diseño de Plantas de Tecnología apropiada. [En línea] Bogotá [citado:

13, Mayo, 2016] Disponible en internet: <URL

http://bibliotecavirtual.minam.gob.pe/biam/bitstream/id/5676/BIV00014.pdf>.

Tesis de la Uson. [En línea] Bogotá [Citado: 13, Mayo, 2016] Disponible en

internet: URL <http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/913/Capitulo3.pdf>.

REGLAMENTO TÉCNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO

BÁSICO (RAS 2000). Bogotá [Citado: 13, Mayo, 2016]. Disponible en internet

<URL: http://es.slideshare.net/ingjuanvelandia/ras-2000>.

MANUAL DE TRATAMIENTOS DEL AGUA PARA EL CONSUMO HUMANO.

Bogotá [Citado: 13, Mayo, 2016]. Disponible en internet <URL:

http://www.aguasresiduales.info/revista/libros/manual-de-tratamientos-del-agua-

de-consumo-humano>.

EVALUACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA

POTABLE DEL MUNICIPIO DE PURIFICACIÓN EN EL DEPARTAMENTO DE

TOLIMA. Bogotá [Citado: 19, Octubre, 2016]. Disponible en internet <URL:

http://repository.ucatolica.edu.co/simple-search?query=EVALUACION+Y+

OPTIMIZACION+DE+LA+PLANTA+DE+TRATAMIENTO+DE+AGUA+POTABLE+

DEL+MUNICIPIO+DE+PURIFICACION>.

FLOCULACIÓN. [En línea]. Día de acceso 15 de Julio de 2016. Disponible.

https://www.koshland-science-museum.org/water/html/es/glossary.html#gloss161.

CARTILLA GUÍA PARA LA EJECUCIÓN DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO EN

SANEAMIENTO DE AGUA POTABLE. Bogotá [Citado: 15, Agosto, 2016].

Disponible en internet <URL: http://hdl.handle.net/10983/1797>.

https://mundotextual.wordpress.com/2013/04/21/descripcion-topografica/

https://mundotextual.wordpress.com/2013/04/21/descripcion-topografica/


http://es.slideshare.net/ingjuanvelandia/ras-2000

http://www.aguasresiduales.info/revista/libros/manual-de-tratamientos-del-agua-de-consumo-humano

http://www.aguasresiduales.info/revista/libros/manual-de-tratamientos-del-agua-de-consumo-humano

http://repository.ucatolica.edu.co/simple-search?query=EVALUACION+Y+%20OPTIMIZACION+DE+LA+PLANTA+DE+TRATAMIENTO+DE+AGUA+POTABLE+DEL+MUNICIPIO+DE+PURIFICACION




http://hdl.handle.net/10983/1797

optimizaciÓn del floculador tipo alabama … · optimizaciÓn del floculador tipo alabama en la...

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