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REPÚBLICA DEL ECUADOR

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

TEMA:

Diseño y evaluación de la eficiencia de un filtro mixto a base de (cáscara de

plátano verde, cáscara de piña y material litológico) para reducir la dureza y

turbidez de las aguas de un pozo en el Cantón Naranjito.

AUTOR:

Thalia Yomira Chanaluisa Toapanta

TUTOR:

Ing. Sandra Fajardo Muñoz, Msc.

GUAYAQUIL - ECUADOR

JUNIO - 2020



TESIS DE GRADO PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE

INGENIERO QUÍMICO

TEMA:




AUTOR:


TUTOR DE TESIS:

Ing. Sandra Fajardo Muñoz, Msc.

GUAYAQUIL - ECUADOR

JUNIO - 2020

III

ANEXO XI.- FICHA DE REGISTRO DE TRABAJO DE TITULACIÓN

REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA

FICHA DE REGISTRO DE TESIS/TRABAJO DE GRADUACIÓN

TÍTULO Y SUBTÍTULO:

Diseño y evaluación de la eficiencia de un filtro mixto a base de

(cáscara de plátano verde, cáscara de piña y material litológico)

para reducir la dureza y turbidez de las aguas de un pozo en el

Cantón Naranjito.

AUTOR(ES) (apellidos/nombres): Chanaluisa Toapanta Thalia Yomira

REVISOR(ES)/TUTOR(ES) (apellidos/nombres) Ing. Sandra Fajardo Muñoz, Msc.

INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil

UNIDAD/FACULTAD: Ingeniería Química

MAESTRÍA/ESPECIALIDAD

GRADO OBTENIDO:

FECHA DE PUBLICACIÓN: No. DE

PÁGINAS:

116

ÁREAS TEMÁTICAS: Tratamiento de Agua, Diseño de un Filtro

PALABRAS CLAVES/ KEYWORDS: Agua Subterránea, Filtro, Lechos Filtrantes, Turbidez y Dureza

RESUMEN/ABSTRACT:

The Project evaluatess the efficiency of a water filter designed base don pineapple, Green banana peel and lithological material as a filter bed. The water is coming from an underground well of the Naranjito Canton, with high levels of turbidity and hardness that will be reduced. Organic water was collected from places near the Canton and lithological material was collected from the Alborada sector in the city Guayaquil. 3 combinations were made (pineappple peel and lithological material); (Green banana peel and lithological material) and (pineapple peel, Green banana peel, lithological material). The most efficient combinations is the Green Shell and the lithological material giving a turbidity of 3,14 NTU and a hardness of 6,78 mg/L of CaCO3, that are in the range of the LMP of the INEN Ecuadorian Technical Standard of driking water, getting a reduction of the 80 %.

ADJUNTO PDF: Si No

CONTACTO CON AUTOR/ES: Teléfono: 0980968997

E-mail:

[email protected]

CONTACTO CON LA INSTITUCIÓN: Nombre: Universidad de Guayaquil

Teléfono: (04) 228-7072, 228-7258, 222-8695, 228-4505

E-mail: [email protected]

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

IV


CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA

Guayaquil,

Sr.

Ing. Luis Bonilla Abarca, Msc.

DIRECTOR DE LA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA



Ciudad.-

De mis consideraciones:

Envío a Ud. el Informe correspondiente a la tutoría realizada al Trabajo de Titulación denominado:

“Diseño y evaluación de la eficiencia de un filtro mixto a base de (cáscara de plátano verde,

cáscara de piña y material litológico) para reducir la dureza y turbidez de las aguas de un

pozo en el Cantón Naranjito” del estudiante Thalia Yomira Chanaluisa Toapanta, indicando

que cumplió con todos los parámetros establecidos en la normativa vigente:

El trabajo es el resultado de una investigación.

El estudiante demuestra conocimiento profesional integral.

El trabajo presenta una propuesta en el área de conocimiento.

El nivel de argumentación es coherente con el campo de conocimiento.

Adicionalmente, se adjunta el certificado de porcentaje de similitud y la valoración del trabajo de

titulación con la respectiva calificación.

Dando por concluida esta tutoría de trabajo de titulación, CERTIFICO, para los fines pertinentes,

que el estudiante está apto para continuar con el proceso de revisión final.

Atentamente,

C.I.0908631641

FECHA: 06/03/20

ANEXO VI.- ACUERDO DEL PLAN DE TUTORÍA DE TRABAJO DE TITULACIÓN

V

ANEXO VII.- CERTIFICADO DE PORCENTAJE DE SIMILITUD Habiendo sido nombrado ING. SANDRA FAJARDO MUÑOZ MSC., tutor del trabajo de titulación

certifico que el presente trabajo de titulación ha sido elaborado por THALIA YOMIRA

CHANALUISA TOAPANTA, C.I.0928182138, con mi respectiva supervisión como requerimiento

parcial para la obtención del título de INGENIERO QUÍMICO.

Se informa que el trabajo de titulación: “Diseño y evaluación de la eficiencia de un filtro mixto a

base de (cáscara de plátano verde, cáscara de piña y material litológico) para reducir la dureza

y turbidez de las aguas de un pozo en el Cantón Naranjito”, ha sido orientado durante todo el

periodo de ejecución en el programa antiplagio (URKUND) quedando el 0% de coincidencia.

https://secure.urkund.com/old/view/63000984-573011-

149258#q1bKLVayio7VUSrOTM/LTMtMTsxLTlWyMqgFAA==

C.I.0908631641 FECHA: 06/03/20

https://secure.urkund.com/old/view/63000984-573011-149258#q1bKLVayio7VUSrOTM/LTMtMTsxLTlWyMqgFAA

https://secure.urkund.com/old/view/63000984-573011-149258#q1bKLVayio7VUSrOTM/LTMtMTsxLTlWyMqgFAA

VI

ANEXO VIII.- INFORME DEL DOCENTE REVISOR

Guayaquil,

Sr. Ing. Luis Bonilla Abarca, Msc. DIRECTOR DE LA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL Ciudad.- De mis consideraciones: Envío a Ud. el Informe correspondiente a la REVISIÓN FINAL del Trabajo de Titulación “DISEÑO Y EVALUACIÓN DE LA EFICIENCIA DE UN FILTRO MIXTO A BASE DE (CÁSCARA DE PLÁTANO VERDE, CÁSCARA DE PIÑA Y MATERIAL LITOLÓGICO) PARA REDUCIR LA DUREZA Y TURBIDEZ DE LAS AGUAS DE UN POZO EN EL CANTÓN NARANJITO” del estudiante THALIA YOMIRA CHANALUISA TOAPANTA. Las gestiones realizadas me permiten indicar que el trabajo fue revisado considerando todos los parámetros establecidos en las normativas vigentes, en el cumplimento de los siguientes aspectos: Cumplimiento de requisitos de forma:

El título tiene un máximo de 20 palabras. La memoria escrita se ajusta a la estructura establecida. El documento se ajusta a las normas de escritura científica seleccionadas por la Facultad. La investigación es pertinente con la línea y sub líneas de investigación de la carrera. Los soportes teóricos son de máximo 5 años. La propuesta presentada es pertinente. Cumplimiento con el Reglamento de Régimen Académico:

El trabajo es el resultado de una investigación. El estudiante demuestra conocimiento profesional integral. El trabajo presenta una propuesta en el área de conocimiento. El nivel de argumentación es coherente con el campo de conocimiento. Adicionalmente, se indica que fue revisado, el certificado de porcentaje de similitud, la valoración del tutor, así como de las páginas preliminares solicitadas, lo cual indica el que el trabajo de investigación cumple con los requisitos exigidos. Una vez concluida esta revisión, considero que el estudiante THALIA YOMIRA CHANALUISA TOAPANTA está apto para continuar el proceso de titulación. Particular que comunicamos a usted para los fines pertinentes.

Atentamente,

DOCENTE TUTOR REVISOR

ING. LUIS VELAZQUEZ ARAQUE

C.I. 0960523512

VII

ANEXO XII.- DECLARACIÓN DE AUTORÍA Y DE AUTORIZACIÓN DE

LICENCIA GRATUITA INTRANSFERIBLE Y NO EXCLUSIVA PARA EL USO

NO COMERCIAL DE LA OBRA CON FINES NO ACADÉMICOS


CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA

LICENCIA GRATUITA INTRANSFERIBLE Y NO COMERCIAL DE LA OBRA CON FINES NO

ACADÉMICOS

Yo THALIA YOMIRA CHANALUISA TOAPANTA con C.I. No. 0928182138, certificó que

los contenidos desarrollados en este trabajo de titulación, cuyo título es “DISEÑO Y

EVALUACIÓN DE LA EFICIENCIA DE UN FILTRO MIXTO A BASE DE (CÁSCARA DE

PLÁTANO VERDE, CÁSCARA DE PIÑA Y MATERIAL LITOLÓGICO) PARA REDUCIR

LA DUREZA Y TURBIDEZ DE LAS AGUAS DE UN POZO EN EL CANTÓN

NARANJITO” son de mi absoluta propiedad y responsabilidad y en conformidad al Art.

114 del CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS,

CREATIVIDAD E INNVACIÓN*, autorizo la utilización de una licencia gratuita

intransferible para el uso no comercial de la presente obra a favor de la Universidad de

Guayaquil.

THALIA YOMIRA CHANALUISA TOAPANTA

C.I. 0928182138

VIII

DEDICATORIA

El presente trabajo de investigación lo dedico en primer lugar a Dios por darme

las fuerzas necesarias para cumplir mis metas, a mis padres por el apoyo y el

trabajo dado durante todos mis estudios, a mi hermana por el apoyo

incondicional, a mi esposo por darme mucho amor, cariño, por sus consejos y

apoyo moral y en especial dedico este trabajo a mi bebe del cielo mi Hijo que

aunque no esté aquí conmigo, él me acompaño durante todo mi último semestre

de mi carrera profesional, fue por quien luché hasta el último instante y seguiré

luchando para que desde el cielo se sienta orgulloso de su madre. Mi padre

Segundo Chanaluisa, mi madre Martha Toapanta, mi hermana Glenda

Chanaluisa, mi esposo Lester Cujilán y mi hijo Sebastián Cujilán Chanaluisa,

ellos son el pilar fundamental para seguir adelante a pesar de los momentos

difíciles que he vivido.


IX

AGRADECIMIENTO

Agradezco a Dios por brindarme salud y sabiduría para culminar otra etapa

académica en mi vida, a mis padres por estar siempre a mi lado dándome su

apoyo y consejos, a mi hermana por darme consejos y técnicas de estudio, a mi

esposo que en momentos difíciles he querido rendirme pero él siempre ha sabido

buscar la manera de ayudarme emocionalmente, a mi tutora la Ing. Sandra

Fajardo Muñoz quien me ayudó durante todo el proceso de Titulación con sus

conocimientos, apoyo moral, consejos y asesorándome con el tema.


X

INDICE

FICHA DE REGISTRO DE TRABAJO DE TITULACIÓN .................................. III

ACUERDO DEL PLAN DE TUTORÍA DE TRABAJO DE

TITULACIÓN………………………………………...……………………………......IV

CERTIFICADO DE PORCENTAJE DE SIMILITUD……..……………………...…V

INFORME DEL DOCENTE REVISOR…………………………………………………………VI

DECLARACIÓN DE AUDITORÍA Y AUTORIZACIÓN DE LICENCIA GRATUITA

INTRANSFERIBLE Y NO EXCLUSIVA PARA EL USO NO COMERCIAL DE LA

OBRA CON FINES NO ACADÉMICOS……………………………………….….VII

DEDICATORIA……………………………………………………………………...VIII

AGRADECIMIENTO .......................................................................................... IX

RESUMEN…………………………………………………………………………..xviii

ABSTRACT ...................................................................................................... xix

INTRODUCCIÓN ............................................................................................... 1

CAPITULO I ....................................................................................................... 3

1.1. Planteamiento del Problema ....................................................................... 3

1.2. Formulación del Problema ........................................................................... 4

1.3. Sistematización del Problema ..................................................................... 4

1.4 Objetivos de la Investigación ........................................................................ 4

1.4.1. Objetivo General ................................................................................... 4

1.4.2. Objetivos Específicos ............................................................................ 4

1.5. Justificación ................................................................................................. 5

1.5.1. Justificación Teórica .............................................................................. 5

1.5.2. Justificación Metodológica .................................................................... 5

1.5.3. Justificación Práctica ............................................................................. 6

1.6. Delimitación del Problema ........................................................................... 6

1.7 Hipótesis de Investigación ............................................................................ 6

1.8. Operacionalización de las Variables ........................................................... 7

1.8.1. Variable independiente: ..................................................................... 7

1.8.2. Variable dependiente: ........................................................................ 7

CAPITULO II ...................................................................................................... 9

2.1. Antecedentes .............................................................................................. 9

2.1.1. Geología de Naranjito ......................................................................... 10

2.2. Marco Teórico ........................................................................................... 10

2.2.1 Ciclo del Agua ...................................................................................... 10

XI

2.2.2. Demanda Hídrica y sus Usos en el Ecuador ....................................... 11

2.2.3. Recursos Hídricos Subterráneos en el Ecuador ................................. 13

2.2.4. Usos a Nivel Internacional................................................................... 13

2.2.5. Modos de Contaminación ................................................................... 14

2.2.6. Formas de Contaminación .................................................................. 14

2.2.7. Contaminación Urbana y Doméstica ................................................... 14

2.2.7.1. Residuos Sólidos Urbanos ............................................................ 15

2.2.7.2. Residuos Líquidos Urbanos .......................................................... 15

2.2.8. Contaminación Agrícola ...................................................................... 16

2.2.9. Contaminación Industrial ..................................................................... 17

2.3. Marco Conceptual ..................................................................................... 18

2.3.1. Pozos Subterráneos ............................................................................ 18

2.3.1.1. Tipos de Pozos Subterráneos (Captación de Agua Subterránea) .... 18

2.3.1.1.1. Pozos Verticales ........................................................................ 18

2.3.1.1.2. Pozos Perforados o tubulares .................................................... 19

2.3.2. Métodos de Perforación ...................................................................... 19

2.3.3. Tipos de Acuíferos .............................................................................. 19

2.3.3.1. Acuíferos Según su Estructura ..................................................... 19

2.3.3.2. Acuíferos Según su Porosidad ..................................................... 20

2.3.4. Material Litológico ............................................................................... 21

2.3.4.1. Ubicación del Material Litológico................................................... 22

2.3.4.2. Caracterización del Suelo ............................................................. 22

2.3.5. Piña ..................................................................................................... 23

2.3.5.1. Generalidades............................................................................... 23

2.3.5.2. Origen ........................................................................................... 24

2.3.5.3. Taxonomía .................................................................................... 24

2.3.5.4. Cultivo de la Piña .......................................................................... 24

2.3.5.5. Cosecha de la Piña ....................................................................... 25

2.3.5.6. Composición Química de la Cáscara de Piña ............................... 25

2.3.5.7. Adsorción en la Cáscara de Piña .................................................. 25

2.3.5.8. Pectina .......................................................................................... 26

2.3.6. Plátano Verde ..................................................................................... 26

2.3.6.1. Generalidades............................................................................... 26

2.3.6.2. Origen ........................................................................................... 27

2.3.6.3. Composición Química del Plátano ................................................ 27

XII

2.3.6.4. Residuos del Plátano Verde en Ecuador ...................................... 28

2.3.6.5. Composición Química de la Cáscara de Plátano .......................... 28

2.3.6.6. Características Adsorbentes de la Cáscara de Plátano ................ 29

2.3.7. Agua Subterránea .............................................................................. 29

2.3.7.1. División Vertical del Agua Subterránea ......................................... 29

2.3.7.2. Calidad Del Agua Subterránea ..................................................... 30

2.3.7.3. Parámetros Físicos ....................................................................... 30

2.3.7.4. Parámetros Químicos ................................................................... 30

2.3.8. Parámetros a Físicos Químicos ....................................................... 32

2.3.8.1. Turbidez .................................................................................... 32

2.3.8.2. Dureza ....................................................................................... 32

2.3.9. Bioadsorción .................................................................................... 33

2.3.10. Filtros ............................................................................................ 33

2.3.10.1. Filtración Rápida y Lenta ........................................................... 34

2.3.10.2. Mecanismo de Filtración ............................................................ 34

2.3.10.3. Mecanismo de Adherencia ........................................................ 34

2.3.10.4. Mecanismo de Transporte .......................................................... 35

2.3.10.5. Factores que Afectan la Filtración ............................................... 35

2.3.10.6. Tipos de Filtros para Tratamiento de Agua ................................ 36

2.3. Marco Contextual ................................................................................ 37

CAPITULO III ................................................................................................... 38

METODOLOGÍA EXPERIMENTAL .................................................................. 38

3.1. Método de Investigación ........................................................................ 38

3.1.1. Método Cuantitativo ......................................................................... 38

3.2. Tipo de Investigación ............................................................................. 38

3.2.1. Investigación Experimental .............................................................. 38

3.2.2. Investigación Descriptiva ................................................................. 39

3.3. Diseño .................................................................................................... 39

3.4. Materiales y Equipos .............................................................................. 40

3.5. Procedimiento Experimental .................................................................. 40

3.5.1. Preparación de los Componentes del Medio Filtrante. .................... 40

3.5.2. Toma de Muestras de Agua de los Acuíferos .................................. 43

3.5.3. Formación de los Lechos Filtrantes ................................................. 44

3.5.4. Montaje del Equipo de Filtración ...................................................... 44

3.5.5. Pruebas con los Lechos Filtrantes ................................................... 44

XIII

3.6. Dimensiones para Diseñar un Filtro ....................................................... 46

3.6.1. Caudal ............................................................................................. 46

3.6.2. Área Transversal .............................................................................. 46

3.6.3. Velocidad de Filtración ..................................................................... 47

3.6.4. Área del Lecho de la Columna de Filtración .................................... 48

3.6.5. Ancho del Filtro ................................................................................ 48

3.6.6. Tiempo de Retención ....................................................................... 49

3.6.7. Contenido del Filtro .......................................................................... 49

3.6.8. Altura del Lecho Litológico ............................................................... 50

CAPITULO IV ................................................................................................... 52

4.1.Resultados ................................................................................................. 52

4.1.1. Porcentaje de Pérdida de Humedad (Cáscara de Piña) ..................... 52

4.1.2. Porcentaje de Pérdida de Humedad (Cáscara de Plátano Verde) ...... 53

4.1.3. Ensayos de Filtración .......................................................................... 54

4.1.3.1. Agua de Pozo (Muestra)……………………………………………....54

4.1.3.2. Ensayo de Filtración Medio Dual (Cáscara de Piña y Material

Litológico) .................................................................................................. 54

4.1.3.3. Ensayo de Filtración Medio Dual (Cáscara de Plátano Verde y

Material Litológico) ..................................................................................... 57

4.1.3.4. Ensayo de Filtración Medio Trial (Cáscara de Piña, Cáscara de

Plátano Verde y Material Litológico) .......................................................... 60

4.1.3.5. Comparación de los Resultados de las Pruebas…………………..63

4.1.3.6. Comparación de los Resultados Teóricos y Numéricos Obtenidos

con las Referencias Citadas………………………………………………………...64

4.2. Dimensiones del Filtro a Diseñar ............................................................... 65

4.3. Medidas de Lechos Filtrantes .................................................................... 66

CAPITULO V .................................................................................................... 67

5.1. Conclusiones y Recomendaciones ........................................................ 67

5.1.1. Conclusiones ................................................................................... 67

5.1.2. Recomendaciones ........................................................................... 68

BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................ 69

ANEXOS .......................................................................................................... 76

ANEXO I ....................................................................................................... 76

ANEXO II ...................................................................................................... 93

XIV

INDICE DE FIGURAS

Figura 1: Ubicación Geográfica del Cantón Naranjito ............................................ 9

Figura 2: Ciclo del Agua ............................................................................................ 11

Figura 3: Total del Agua en el Planeta .................................................................... 11

Figura 4: Usos Consuntivos en el Ecuador ............................................................ 12

Figura 5: Usos No Consecutivos en el Ecuador .................................................... 12

Figura 6: Composición del Volumen de Recursos Hídricos Subterráneos. ...... 13

Figura 7. Uso Directo de las Aguas Subterráneas en España ............................ 14

Figura 8. Composición de RSU ................................................................................ 15

Figura 9.Porcentaje de Desechos Líquidos Peligrosos Industriales .................. 16

Figura 10. Fuentes de Contaminación de las Aguas Subterráneas y

Superficiales ................................................................................................................. 17

Figura 11. Tipos de Acuíferos ................................................................................... 20

Figura 12. Acuíferos ................................................................................................... 21

Figura 13. Ubicación Sector la Alborada ................................................................. 22

Figura 14. Composición Química ............................................................................. 23

Figura 15. Piña ............................................................................................................ 23

Figura 16. Composición Química de la Cáscara de Piña..................................... 25

Figura 17. Plátano Verde ........................................................................................... 26

Figura 18.Estructura de un Lecho Filtrante ............................................................ 49

Figura 19. Proceso de Lavado Cáscara de Piña ................................................... 76

Figura 20. Proceso de Lavado Cáscara de Plátano Verde .................................. 76

Figura 21. Peso de la Cáscaras de Plátano Verde y Piña ................................... 77

Figura 22. Proceso de Secado ................................................................................. 77

Figura 23. Lechos en el Desecador ......................................................................... 78

Figura 24. Almacenamiento en Fundas Ziploc ....................................................... 78

Figura 25. Recolección de la Tierra ......................................................................... 79

Figura 26. Trituración de la Tierra ............................................................................ 79

Figura 27. Tamizador ................................................................................................. 80

Figura 28. Tierra Tamizada ....................................................................................... 80

Figura 29. Mezcla Homogénea ................................................................................. 81

Figura 30. Formación de los Tiras de la Mezcla .................................................... 81

Figura 31. Tiras de Arena de Tamaño de 10 mm .................................................. 82

Figura 32. Proceso de Secado ................................................................................. 82

Figura 33. Proceso de Calcinación .......................................................................... 83

Figura 34. Grava con Ácido Nítrico .......................................................................... 83

Figura 35. Medición de pH de la Grava ................................................................... 84

Figura 36. Prueba con Cáscara de Piña – Material Litológico ............................ 84

Figura 37. Prueba con Cáscara de Plátano Verde – Material Litológico ........... 85

XV

Figura 38.Prueba con Cáscara de Piña, Cáscara de Plátano Verde y Material

Litológico ....................................................................................................................... 85

Figura 39. Proceso de Filtración ............................................................................... 86

Figura 40. Medición de Temperatura ..................................................................... 86

Figura 41. Medición de pH ........................................................................................ 87

Figura 42. Medición de Turbidez .............................................................................. 87

Figura 43. Medición de Color .................................................................................... 88

Figura 44. Determinación de Dureza ....................................................................... 88

Figura 45. Muestras de la P – 1 ............................................................................... 89

Figura 46. Muestras de la P-2 ................................................................................... 89

Figura 47. Muestras de P-3 ....................................................................................... 90

Figura 48. Análisis Realizados por la Empresa Pública (Laboratorio de Aguas)

– Agua Sin Filtrar ......................................................................................................... 91

Figura 49. Análisis Realizados por la Empresa Pública (Laboratorio de Aguas)

– Agua Filtrada ............................................................................................................. 92

XVI

INDICE DE TABLAS

Tabla 1. Operacionalización de Variables de la Investigación ........................... 8

Tabla 2. Taxonomía de la Piña ........................................................................ 24

Tabla 3. Composición Química del Plátano ..................................................... 27

Tabla 4. Características Químicas de la Cáscara del Plátano Verde ............... 28

Tabla 5. Características Químicas de la Cáscara de Plátano Verde ............... 29

Tabla 6. Clasificación de la Dureza .................................................................. 32

Tabla 7. LMP de la Calidad del Agua ............................................................... 33

Tabla 8. Procedimiento de la Materia Prima ................................................... 39

Tabla 9. Calcinación del Material Litológico………………………………………39

Tabla 10. Porcentajes de Lechos ..................................................................... 39

Tabla 11. Materiales y Equipos ........................................................................ 40

Tabla 12. Pruebas de Filtración ....................................................................... 45

Tabla 13. Datos de la Pérdida de la Humedad ................................................ 52

Tabla 14. Datos de la Pérdida de la Humedad ................................................ 53

Tabla 15. Comparación de Datos de los Parámetros del Agua Tratada .......... 64

Tabla 16. Comparación de los Resultados en Porcentajes……………………..65

Tabla 17. Resultados de las Variables de un Filtro .......................................... 65

Tabla 18. Resultados de las Variables de los Lechos Filtrantes ...................... 66

XVII

INDICE DE GRÁFICOS

Gráfico 1. Porcentaje de Pérdida de Humedad ............................................... 53

Gráfico 2. Porcentaje de Pérdida de Humedad ............................................... 54

Gráfico 3. Datos de pH .................................................................................... 55

Gráfico 4. Datos de Turbidez ........................................................................... 55

Gráfico 5. Datos de Dureza ............................................................................. 56

Gráfico 6. Datos de Color ................................................................................ 57

Gráfico 7. Datos de pH .................................................................................... 57

Gráfico 8. Datos de Turbidez ........................................................................... 58

Gráfico 9. Datos de Dureza ............................................................................. 59

Gráfico 10. Datos de Color .............................................................................. 59

Gráfico 11. Datos de pH .................................................................................. 60

Gráfico 12. Datos de Turbidez ......................................................................... 61

Gráfico 13. Datos de Dureza ........................................................................... 62

Gráfico 14. Datos de Color .............................................................................. 63

xviii



UNIDAD DE TITULACIÓN




Autor: Thalia Yomira Chanaluisa Toapanta Tutor: Ing. Sandra Fajardo Muñoz Msc.

RESUMEN

En el presente proyecto se evalúa la eficiencia de un filtro de agua diseñado a base de cáscara de piña, cáscara de plátano verde y material litológico como lecho filtrante. El agua es proveniente de un pozo subterráneo del Cantón Naranjito, con niveles altos de turbidez y dureza que serán reducidos. Los desechos orgánicos fueron recolectados de lugares aledaños al Cantón y el material litológico fue recolectado del sector la Alborada en la ciudad de Guayaquil. Se realizaron 3 combinaciones (cáscara de piña y material litológico); (cáscara de plátano verde y material litológico) y (cáscara de piña, cáscara de plátano verde, material litológico). La combinación más eficiente es de cáscara de verde y material litológico dando una turbidez de 3,14 NTU y una dureza de 63,78 mg/L de CaCO3, que están en el rango del LMP de la Norma Técnica Ecuatoriana INEN para agua potable, obteniendo una reducción del 80%.

Palabras Claves: Agua Subterránea, Filtro, Lechos Filtrantes, Turbidez y Dureza.

xix



UNIDAD DE TITULACIÓN

Design and evaluation of the efficiency of a mixed filter based of (green banana

peel, pineapple peel and lithological material) to reduce the hardness and

turbidity of the waters of a well in the Naranjito Canton.

Autor: Thalia Yomira Chanaluisa Toapanta Tutor: Ing. Sandra Fajardo Muñoz Msc.

ABSTRACT

The Project evaluatess the efficiency of a water filter designed base of pineapple, Green banana peel and lithological material as a filter bed. The water is coming from an underground well of the Naranjito Canton, with high levels of turbidity and hardness that will be reduced. Organic water was collected from places near the Canton and lithological material was collected from the Alborada sector in the city Guayaquil. 3 combinations were made (pineappple peel and lithological material); (Green banana peel and lithological material) and (pineapple peel, Green banana peel, lithological material). The most efficient combinations is the Green Shell and the lithological material giving a turbidity of 3,14 NTU and a hardness of 6,78 mg/L of CaCO3, that are in the range of the LMP of the INEN Ecuadorian Technical Standard of driking water, getting a reduction of the 80 %.

Keywords: underground water, filter, filters beds, turbidity and hardness.

1

INTRODUCCIÓN

En la actualidad existen varias investigaciones hidrogeológicas que se han

enfocado en los problemas de la calidad del agua subterránea. En donde tienen

como propósito encontrar agua con calidad aceptable, estudiar las causas

provocadas por las actividades del ser humano e implementar medidas de

prevención, etc. (Sánchez J. , 2017)

La Organización Mundial de la Salud (OMS) indica que el agua se encuentra

contaminada cuando muestra alteraciones en su composición provocando

cambios en sus propiedades naturales, la cual presentan riesgos a la salud

debido a los contaminantes presentes. (OMS, 2018)

El agua es un recurso vital para el ser humano y principal ante el desarrollo social

y económico. No obstante, a pesar de su importancia para la vida del hombre,

se ha determinado que en las últimas décadas se nota la escasez y la

disminución global de las fuentes de agua dulce. Es fundamental para la

agricultura, el ecosistema, la industria, servicios domésticos y públicos.

(Palacios, 2012)

Las aguas subterráneas pertenecen al grupo de recursos naturales renovables,

así como los recursos pesqueros y bosques, etc., donde presentan una tasa

natural que permite fijar una explotación sostenible. (Arbito, 2015)

La formación de los acuíferos se refiere a pozos profundos donde es necesario

de la disponibilidad de los equipos para el estudio del lugar donde se realizará la

perforación; toman muestras del suelo indicando su profundidad y el análisis de

cada una de sus características. Esto es para la medición de partículas de una

formación sedimentaria determinando en qué parte del suelo es recomendable

la perforación de un pozo. (Collazo Caraballo, 2012)

La sobre explotación de acuíferos es considerada como la situación que se

realiza durante varios años para la extracción media del agua, en ocasiones se

observan problemas durante la explotación como el bajo nivel del agua, daños

en la calidad y daños ecológicos. (Collazo Caraballo, 2012)

2

El presente trabajo de investigación busca un método experimental económico y

nuevo, que se utilice los desechos vegetales encontrados en lugares aledaños

donde se encuentran las bombas de agua. Dicho método trata de reducir la

dureza y turbidez de aguas subterráneas mediante un proceso de filtrado con

material litológico. Se espera evaluar la eficiencia del filtro por medio de un

análisis para determinar los parámetros físicos químicos antes y después del

proceso de filtración.

3

CAPITULO I

1.1. Planteamiento del Problema

Para la vitalidad de los seres vivos es importante el consumo del agua, por la

cual en la actualidad se realizan análisis para verificar la calidad del agua que

abastece a la población, mientras que en diferentes partes como en la zona rural

no disponen de agua potable, por el cual buscan una alternativa para obtener el

líquido vital por medio de pozos subterráneos, así como también de tanqueros

de agua y de la lluvia, etc., siendo este un elemento importante para mantener

el nivel sanitario, convirtiéndose en un peligro para la salud pública. (Sanchéz,

2014)

En la actualidad los habitantes del Cantón Naranjito tienen ciertas inquietudes

sobre la calidad de agua que se ha distribuido durante los últimos tiempos.

La turbidez es un problema en el agua debido a su propiedad física por la cual

pierde su transparencia, este tipo de agua cuenta con partículas en suspensión,

mientras más sólidos se encuentren mayor es la turbidez incluso pueden

formarse fangos de lodos. La dureza del agua es la concentración de

compuestos minerales que existen en una determinada cantidad de agua, tales

como sales de magnesio y calcio. (Gomez, 2018)

Hasta Febrero del 2014, el cantón era dotado de agua de la Planta “La Lolita” del

hermano cantón Gral. Antonio Elizalde, Bucay, hasta que entre en operación la

Planta Potabilizadora de Agua (la misma que no se encuentra en

funcionamiento) esta plata se encuentra ubicado en el recinto Barraganetal. En

la actualidad el área urbana no utiliza el agua de la planta potabilizadora en

mención, sino que se abastece de los 5 pozos que cubren el 100% de la

población, pozos ubicados en las ciudadelas Xavier Marcos, Jaime Roldós, San

Luís, San Elías y Asaad Bucaram, mientras que en el área rural se encuentran

varios pozos para cada uno de los recintos.

El presente estudio tiene como objetivo generar un filtro para reducir la turbidez

y dureza del agua de un pozo subterráneo, que tiene la finalidad de dar el

respectivo uso doméstico mejorado, debido a que varias ocasiones el agua tiene

cierto grado de turbiedad; este nuevo método experimental brindará una

alternativa orgánica y económica, aprovechando los desechos vegetales de

lugares aledaños al cantón.

4

1.2. Formulación del Problema

¿Es posible el diseño de un filtro mixto a base de (cáscara de piña, cáscara de

plátano verde y material litológico) para reducir la dureza y turbidez de las aguas

de un pozo subterráneo en el Cantón Naranjito?

1.3. Sistematización del Problema

¿Será posible la reducción de la dureza y turbidez del agua subterránea de un

pozo del Cantón Naranjito por medio de un filtro?

¿Cuál será la eficiencia del filtro mixto?

¿Verificar si la porosidad de un material litológico ayuda a disminuir la turbidez

del agua subterránea?

¿Cuál sería el tiempo de uso de un filtro de agua?

1.4 Objetivos de la Investigación

1.4.1. Objetivo General

Elaborar un método experimental a partir de desechos orgánicos y material

litológico como medio filtrante para reducir las características físicas y químicas

del agua subterránea de un pozo en el Cantón Naranjito.

1.4.2. Objetivos Específicos

Obtener los lechos filtrantes mediante la deshidratación y trituración de la

cáscara de piña y cáscara de plátano verde.

Determinar las características físicas y químicas de las muestras de agua

cruda.

Mejorar la calidad del agua que abastece a la población a través de un

proceso de filtración utilizando desechos orgánicos y material litológico.

Diseñar un filtro de agua utilizando medios filtrantes.

Evaluar la eficiencia de la cantidad de adsorción mediante los análisis

realizados.

5

1.5. Justificación

1.5.1. Justificación Teórica

El agua subterránea es de mucha importancia para el consumo humano, la

agricultura y riego, el 30% es de agua dulce, mientras que el 69% se refiere a las

capas del hielo-glaciares de las montañas y el 1% restante es encontrado en los

lagos y ríos. El agua subterránea es un recurso que se lo puede encontrar cerca

a la población de fácil acceso por lo cual no se necesita de una inversión costosa

para el tratamiento, es importante buscar el equilibrio a nivel del acuífero para

evitar daños y así poder evitar la contaminación de este recurso que es

fundamental para el ser humano. (Castillo Arteaga, 2015)

En la universidad Mayor de San Andrés utilizaron la cáscara de banano para la

remoción de Hierro, Magnesio y Plomo, este proyecto determina que la cáscara

de banano posee gran cantidad de Fe y Mn, la cual al momento de utilizar la

cáscara en el agua absorbe los metales pesados y el Fe y Mn de la cáscara se

queda en el agua existiendo un intercambio iónico, y la estabilización del pH.

(Gamarra, 2014)

En la Escuela Especializada de Ingeniería utilizan la cáscara de plátano para la

elaboración de una bio-resina para el intercambio de cationes, teniendo como

objetivo eliminar metales pesados, el desecho vegetal es secado y tratado. Esta

bio-resina es utilizada como medio filtrante en columnas cromatografías. Esta

metodología de utilización de bio-resina a base de cáscara de plátano es

eficiente en la disminución de metales pesados produciendo el intercambio

iónico. (García, 2016)

En un trabajo de Titulación de la Universidad de Granada utilizan cáscaras de

frutas como (piña, naranja y toronja) para elaborar materiales absorbentes a

través del proceso de Descomprensión Instantánea Controlada, la cual tiene

como objetivo la reducción de Cobre y Plata. Los materiales absorbentes son

caracterizados para determinar sus parámetros físicos – químicos. (Romero,

2018)

1.5.2. Justificación Metodológica

Se necesita varias técnicas de investigación, la revisión de artículos con

información clara y precisa basado en la norma INEN 2014 del agua potable,

6

utilizando un método experimental cuantitativo y así poder evaluar la eficiencia

del filtro a experimentar.

1.5.3. Justificación Práctica

El presente trabajo como se lo mencionó anteriormente tiene la finalidad de

reducir la dureza y turbidez del agua de un pozo subterráneo, para ello se

realizará un proceso de filtrado con desechos vegetales y material litológico

llevando a cabo (secado, deshidratado, triturado, tamizado y calcinación) luego

de ser realizado todo el proceso experimental tomar 3 muestras del agua filtrada

para realizar un análisis fisicoquímico.

1.6. Delimitación del Problema

En el Cantón de Naranjito de la provincia del Guayas-Ecuador el GAD Municipal

realizó la construcción de 2 pozos profundos de diferentes dimensiones, un pozo

está ubicado en el Km 1.5 de la vía al Recinto Barraganetal -Rocafuerte que tiene

de profundidad de 54 m y 16” de diámetro con una capacidad de 1200 gpm, otro

pozo se encuentra ubicado en la ciudadela Jaime Roldós Aguilera con una

profundidad de 80 m y 26” de diámetro con una capacidad de 600 gpm. De los

cuales extraen agua subterránea para la planta potabilizadora y así abastecer a

la población, pero en dicha agua se observó un problema por el cual los

habitantes se quejan de la calidad del agua, debido a este problema en la

actualidad, se desea presentar una solución donde puedan utilizar un filtro con

medios filtrantes a base material litológico y desechos orgánicos que por lo

general son arrojados a la basura sin darles el uso adecuado. (Onofre, 2014)

El presente trabajo de investigación se lo realizará en un tiempo de 6 meses

teniendo que cumplir las Normas APHA 1995, esta investigación tiene como

finalidad dar una solución a la zona rural del Cantón diseñando un filtro para

clarificar y reducir las concentraciones de calcio y magnesio.

1.7 Hipótesis de Investigación

Mediante la capacidad de retención de los compuestos orgánicos de los

desechos vegetales tratados y la porosidad del material litológico, será posible

la adsorción de las partículas en suspensión, sales de magnesio y calcio

presentes en aguas crudas.

7

1.8. Operacionalización de las Variables

1.8.1. Variable independiente: Material litológico y desechos vegetales

1.8.2. Variable dependiente: Filtro (lecho filtrante) para reducir la dureza y

turbidez del agua de un pozo.

8

Fuente: (Propia, 2020)

Tabla 1. Operacionalización de Variables de la Investigación

Variable Tipo de Variable

Definición Fase Indicador Medición

Filtro (lecho filtrante) para reducir la dureza y turbidez del agua de un pozo.

Dependiente

Filtro, es un equipo que está formado de un material poroso y carbón activado para purificar el líquido vital y retener los sólidos en suspensión.

Filtración Observación m

Dureza, es la concentración de compuestos minerales como sales de magnesio y calcio.

En proceso Experimental mg/l (CaCO3)

Turbidez, es el grado de transparencia que pierde el agua, provocado por la presencia de sólidos en suspensión.

En proceso Visual NTU

Pozos Subterráneos, se refieren a una perforación vertical en el suelo para extraer agua.

Perforación Análisis del lugar donde se va a perforar para un pozo.

m

Material litológico y desechos orgánicos.

Independiente

Porosidad, pequeños poros que se encuentran en un material para la absorción del agua.

Recolección de Materia Prima

Visual m

Desechos, es el material orgánico que se forma de los residuos vegetales.

Recolección de Materia Prima

Visual g

9

CAPITULO II

2.1. Antecedentes

Fuente. (Montoya, 2001)

Naranjito es un Cantón de la Provincia del Guayas, Ecuador, se encuentra

ubicada al noroeste de la ciudad de Guayaquil, hasta el 2010 tenían una cantidad

de 37.2 mil habitantes, sus ríos principales son el río Milagro y río Chimbo, el

suelo es plano con leves ondulaciones. Naranjito es considerada como un área

agrícola, posee una gran cantidad de producción que son utilizados para el

consumo humano y para la exportación, los cultivos que más se dan en el Cantón

son caña de azúcar, cacao, banano, maracuyá, piña, naranja, mandarina, yuca,

etc. El clima es ardiente, cálido y húmedo, con abundantes lluvias en época

de invierno de la costa ecuatoriana.

En el Ecuador existe una gran parte de agua subterránea que se encuentra

disponible en pequeños acuíferos que están en el Callejón Interandino, mientras

que en la cuenca del Río Guayas posee una gran cantidad de acuíferos.

(Solorzano Pino, 2011)

Figura 1: Ubicación Geográfica del Cantón Naranjito

10

2.1.1. Geología de Naranjito

Naranjito se ubica en la Zona Oriental denominada Depresión del Guayas, al

occidental se encuentra limitado con la Cordillera de Los Andes y al oriental con

la Cordillera Chongón - Colonche y el estuario del Río Guayas.

Se aprecia una variedad de suelos en desarrollo en la cuenca del Guayas, los

cuales son provocados por el fenómeno del “Niño” y los estados climáticos.

El suelo está formado por rocas magmáticas que en ocasiones suele aparecer

en la cuenca del Guayas, el material superficial se encuentra formado por arcilla

y arena en donde su composición es variable. (Onofre, 2014)

2.2. Marco Teórico

2.2.1 Ciclo del Agua

El ciclo del agua es una secuencia donde los rayos solares calientan las aguas

y el vapor que se produce sube a la troposfera en forma de gotitas dando lugar

a la evaporación para concentrarse en las nubes, estas son trasladadas desde

los océanos hasta los continentes por medio del viento.

Cierta cantidad de agua es aprovechada por los seres vivos que se encuentran

en la superficie terrestre, mientras que la otra parte es esparcida en la tierra

(terreno) hasta formar parte de un lago, un océano o un río, este proceso se lo

denomina escorrentía. Cierto porcentaje de agua es filtrada mediante el suelo

llegando a formar acuíferos o también conocidos como capas de aguas

subterráneas a este proceso se lo llama Infiltración. (Gálvez, 2014)

11

Fuente: (INAMHI, 2015)

Los océanos contienen la mayor cantidad de agua del Planeta aproximadamente

el 97%, mientras que el 3% restante es de agua dulce que forman los glaciares,

capas de hielo, aguas subterráneas y agua dulce superficial. (Figura 3)

Fuente: (Gálvez, 2014)

2.2.2. Demanda Hídrica y sus Usos en el Ecuador

La Demanda Hídrica se refiere a la cantidad de agua que utilizan los sectores y

la población, para así satisfacer las necesidades del ser humano. Esta demanda

se divide en 2 categorías las de uso consecutivo y no consecutivo.

Uso Consecutivo: depende de la calidad y cantidad de agua que se consume

ya sea para el uso agrícola, riego e industrial. Véase figura 4

Figura 2: Ciclo del Agua

Figura 3: Total del Agua en el Planeta

12

Uso no Consecutivo: es diferente debido a que no es importante la calidad y

cantidad de agua por lo que es utilizado para la energía, navegación etc. Véase

figura 5.

Existe una interrogante en cuanto a la demanda y el consumo respecto a la

utilización del agua, para ello es necesario diferenciar dichas palabras, en donde

la demanda se refiere a la cantidad de agua que se utiliza para abastecer las

necesidades determinadas, mientras que el consumo es la consecuencia de la

demanda, es decir, es la pérdida del volumen del agua.

SENAGUA presenta una base de datos donde informa los porcentajes de usos

consecutivos y no consecutivos. (SENAGUA, 2011)

Fuente: (SENAGUA, 2011)

Fuente: (SENAGUA, 2011)

Figura 4: Usos Consuntivos en el Ecuador

Figura 5: Usos No Consecutivos en el Ecuador

13

2.2.3. Recursos Hídricos Subterráneos en el Ecuador

Las investigaciones que realizan son utilizadas para determinar un valor

promedio de cada año del uso de los recursos hídricos subterráneos dando un

valor de 56.556 hm³ a nivel nacional. Donde en la región Costa corresponde a

15.137 hm³, Sierra a 8.381 hm³ y Amazonía 33.037 hm³. Siendo 14.272 hm³ el

valor neto del agua subterránea. En la Región Costa Napo posee un volumen

máximo de 20.893 hm3 que representa al 37% de todo el país. (Gonzalez M. ,

2017)

Fuente: (Gonzalez M. , 2017)

2.2.4. Usos a Nivel Internacional

En la actualidad España suministra un volumen de extracción de aguas

subterráneas de 5.500 hm3, donde 1.500 hm3 son destinados para el

abastecimiento de agua potable a la población de 12 millones de habitantes y el

restante a usos industriales y riegos agrícolas. Por motivo de falta de

conocimiento por parte del ser humano los acuíferos están siendo sobre

explotados, provocando la contaminación del agua, disminuyendo las reservas,

daños en la calidad del agua, la contaminación ambiental y problemas

económicos. La sobre explotación afecta a los acuíferos que son fuentes de agua

potable, es decir, entre el 30% a 40% de los recursos de agua subterránea son

afectados. (Arteaga, 2012)

Figura 6: Composición del Volumen de Recursos Hídricos Subterráneos.

14

Fuente: (Arteaga, 2012)

2.2.5. Modos de Contaminación

Las aguas subterráneas no son contaminadas de forma directa por parte del ser

humano, sino por actividades realizadas en la superficie de la tierra, los acuíferos

son contaminados de diferentes maneras tales como:

Infiltración: contaminación por parte de las lluvias.

Filtración por sustancias encontradas en la Tierra.

Filtración por parte de un río influente.

Derrame de envases enterrados en la Tierra. (Sánchez J. , 2017)

2.2.6. Formas de Contaminación

La calidad del agua depende de las actividades provocadas por el hombre de

forma directa e indirecta y también por procesos naturales. La contaminación del

agua subterránea por parte de las actividades humanas es clasificada de la

siguiente manera: Urbana y Doméstica, Industrial y Agrícola. (Artega, 2015)

2.2.7. Contaminación Urbana y Doméstica

La contaminación urbana es provocado por las actividades domésticas, es decir,

aguas residuales con una alta gama de carga biológica, desperdicios de los

desechos orgánicos y productos químicos, etc. Debido a la forma de

contaminación afecta al ser humano produciendo enfermedades. (Cruz, 2011)

Figura 7. Uso Directo de las Aguas Subterráneas en España

15

Por este tipo de contaminación se clasifican en 2 grupos: residuos sólidos y

líquidos, dichos grupos son la forma directa de contaminación que afecta la

calidad de las aguas subterráneas.

2.2.7.1. Residuos Sólidos Urbanos

(RSU) estos residuos son generados en domicilios, oficinas y servicios en

general como también desechos no peligrosos que tengan similitud basados en

su naturaleza a los desechos anteriormente mencionados. A continuación, se

determinan ejemplos de los residuos:

Residuos originarios de la limpieza de zonas verdes, vías públicas y

playas.

Animales en estado de descomposición.

Escombros de trabajos de construcción y reparación domiciliaria. (MAE,

2015)

2.2.7.1.1. Composición de los Residuos Sólidos Urbanos

En el siguiente gráfico se observa los porcentajes de materiales contaminantes

a nivel industrial y doméstico.

Fuente: (MAE, 2015)

2.2.7.2. Residuos Líquidos Urbanos

Tales como las aguas residuales o aguas servidas de un domicilio o industria.

Las aguas residuales son procesos físicos-químicos y biológicos que tienen

como objetivo eliminar los contaminantes presentes en el agua. La calidad del

Figura 8. Composición de RSU

16

agua es afectada por sólidos en suspensión y sustancias químicas líquidas que

son arrojadas en los ríos. (Solis J. , 2010)

2.2.7.2.1. Composición de los Residuos Líquidos Urbanos

Fuente: (Cantanhede, 2015)

2.2.8. Contaminación Agrícola

Los tipos de contaminación provocada por el hombre son, la agricultura produce

daños al medio ambiente por medio de la tala de árboles, la utilización de

productos químicos para la cosecha, tales como (pesticidas y fertilizantes) que

mejoran los cultivos, etc. Otras de las causas de la contaminación es la erosión

del suelo y sedimentación, así como los agentes biológicos del ganado, nitratos

encontrados en las aguas subterráneas y las sustancias expulsadas por el

ganado. (Robles, 2019).

Este tipo de contaminación es un fenómeno que aumenta los nitratos en las

aguas subterráneas y superficiales, así como los lagos por lo cual se determina

que las aguas subterráneas son las perjudicadas por este tipo de contaminación.

(Deere, 2015)

Figura 9.Porcentaje de Desechos Líquidos Peligrosos Industriales

17

Fuente: (Deere, 2015)

2.2.9. Contaminación Industrial

Las industrias realizan actividades en donde transforman la materia prima en

productos semielaborados o finalmente elaborados, utilizando fuentes de

energías necesarias. En la actualidad algunas industrias a nivel mundial

necesitan de agua para la producción, es así que cuando utilizan el agua en

algún proceso cambian la temperatura ya sea alta o baja.

Al aumentar la temperatura el oxígeno disminuye, por las cuales pueden afectar

a los animales acuáticos que tienden a permanecer en temperaturas medias con

una cierta cantidad de oxígeno. Mientras que en el proceso de generación de

energía eléctrica liberan agua a temperaturas bajas a una capa de agua

superficial que se encuentre tibia.

Las industrias aparte de utilizar el agua para procesos de transformación utilizan

para lavar los equipos y productos, donde el agua es contaminada con

sustancias tóxicas tales como ácidos, sales, metales pesados y materiales en

estado de descomposición. Las aguas que son desechadas por las industrias

son arrojadas a los ríos, lagos o mares dependiendo del lugar donde se

encuentre ubicado la industria, al desechar de esa manera las aguas

contaminadas están provocan daños a la flora y fauna, es decir, a las especies

que se encuentran en el agua, por las cuales al consumir esas especies

contaminados pueden producir enfermedades a los seres humanos. (Torey,

2014)

Figura 10. Fuentes de Contaminación de las Aguas Subterráneas y Superficiales

18

2.3. Marco Conceptual

2.3.1. Pozos Subterráneos

Son creaciones geológicas que almacenan grandes cantidades de agua para ser

explotados, también es conocido como un grupo de rocas que tiene la capacidad

de permitir el paso del agua sin alterar su composición interna. (Ingeoexpert,

2018)

Los pozos subterráneos son obras fundamentales que se construyen para la

captación de agua en muchos lugares referentes para el uso doméstico,

industrial y el riego, en ocasiones extremas que haya insuficiencia de agua

superficial es indispensable la existencia de agua de pozos subterráneos para la

sobrevivencia. (Walter, 2017)

2.3.1.1. Tipos de Pozos Subterráneos (Captación de Agua Subterránea)

Los pozos subterráneos se dividen dependiendo de sus características.

2.3.1.1.1. Pozos Verticales

Los pozos Verticales se clasifican en:

Abiertos, excavados o brocales

Son agujeros excavados en la Tierra que permiten la entrada del agua facilitando

su extracción por medio de baldes o con algún tipo de bomba, el líquido (agua)

es acumulado en la parte baja y alta en el suelo. Este tipo de pozo está diseñado

para niveles de aguas poco profundas, es decir, se puede excavar hasta el nivel

freático. Existen 3 maneras de formar los pozos:

Manual.- se utiliza una pala y un pico, tomando en cuenta que el pozo

debe tener un diámetro de 1,5 m, mientras que la profundidad no tiene

una medida por lo que se dificulta la captación del agua afectado por su

forma manual de formar el pozo, debido a las rocas presentes.

Con Excavadora.- debe tener un diámetro de 2 m con una profundidad

de 15 m.

Con Barrena.- con un diámetro de 1,2 m – 1,5 m teniendo una

profundidad máxima de 15 m. (SONDAGUA, 2019)

19

2.3.1.1.2. Pozos Perforados o tubulares

Conocidos también como semi-surgentes se utiliza brocas adecuadas, es decir,

especiales para la perforación, tienen un diámetro de 6 – 12 inch.

2.3.2. Métodos de Perforación

En la actualidad estos tipos de métodos (por percusión con cable, por rotación y

roto percusión) son los más utilizados. Cada uno de ellos poseen características

diferentes ya sea el tipo de material, el caudal, la profundidad y diámetro del pozo

para evitar la contaminación.

Por Percusión con Cable.- se utiliza una herramienta de corte (martillo)

para las rocas y poder excavar. Todo el material triturado es sacado con

una cuchara (herramienta diseñada para la extracción litológica). Este tipo

de pozo es construido en lugares adecuados para la perforación. (Collazo

Caraballo, 2012).

Por Rotación.- se utiliza una herramienta giratoria la cual su función es

cortar las rocas (trituración). A diferencia del método anterior el material

triturado es remolcado por el agua, este pozo es construido en terrenos

con gravas o arenas. (Collazo Caraballo, 2012).

Por Roto Percusión.- es el más utilizado por empresas incorporando

equipos de perforación para tener una rapidez en terrenos porosos.

(Collazo Caraballo, 2012).

2.3.3. Tipos de Acuíferos

Existen diferentes tipos de acuíferos de los cuales se clasifican por su estructura

y porosidad.

2.3.3.1. Acuíferos Según su Estructura

Estos acuíferos se subdividen dependiendo sus características.

1. Acuíferos Libres, no Confinados o Freáticos

Los acuíferos libres muestran espacios entre las aguas subterráneas y la

superficie de la Tierra, el cual es definido como nivel freático, mientras los

acuíferos confinados acumulan agua subterránea a presión. (Ingeoexpert, 2018).

La parte superior es impermeable y la parte inferior es a presión atmosférica, su

carga es directa a través de la infiltración de aguas provocadas por las lluvias

20

que es recorrida por los ríos. En el momento que haya sequía estos tipos de

acuíferos son afectados debido al nivel freático. Los pozos de poca profundidad

son los que presentan mayor afectación cuando el nivel superior (nivel freático)

baja hasta por debajo de profundidad del pozo. (Collazo Caraballo, 2012) Véase

figura 11

2. Acuíferos Confinados, Cautivos o a Presión

Presentan una permeabilidad entre alta y baja, en la parte superior del acuífero

la presión hidrostática es diferente a la atmosférica y su carga es de forma lateral.

Al perforar un pozo en este tipo de acuíferos se observa que el agua que

almacena sube rápidamente. (Ingeoexpert, 2018) (Collazo Caraballo, 2012)

Véase figura 11

3. Acuíferos Semiconfinados o Semicautivos

Estos tipos de acuíferos son mucho más frecuentes que los cautivos, están

creados por capas que tienen una permeabilidad muy baja, la cual permiten la

circulación del agua de forma vertical. Los semiconfinados se cargan y

descargan a través de una permeabilidad baja a través de un proceso de

filtración. (Gálvez, 2014)

Fuente: (Collazo Caraballo, 2012)

2.3.3.2. Acuíferos Según su Porosidad

La porosidad se refiere a los espacios vacíos presentes en un material.

1. Acuíferos de Porosidad Primaria, Porosos o Sedimentarios.

Estos acuíferos están compuestos de formaciones geológicas, las cuales por lo

general son gravas y arenas que dependiendo a sus orígenes estos varían en

Figura 11. Tipos de Acuíferos

21

cuanto a su composición y tamaño, estos se encuentran sueltos o no

consolidados. Véase figura 12-A. (Collazo Caraballo, 2012).

2. . Acuíferos de Porosidad Secundaria, Fisurados o Fracturados

Constituidos por rocas duras, la porosidad es formada por la presencia de varias

zonas alteradas, presentando fallas y fracturas, las cuales es la única manera de

poder almacenar agua para ser circulada, deben estar abiertas y comunicadas.

Véase figura 12-B. (Collazo Caraballo, 2012),

3. Acuíferos por Disolución, Químicos o Kársticos.

Presentan rocas carbónicas desarrollándose de una forma secundaria por

disolución del carbonato. El agua circula por una velocidad mayor a diferencia

de los acuíferos porosos. Véase figura 12-C. (Collazo Caraballo, 2012).

A B C

Fuente: (Collazo Caraballo, 2012)

2.3.4. Material Litológico

Este tipo de suelo tiene partículas sueltas, son porosos y poseen la facilidad de

pasar el agua sin dificultad alguna, tiene una textura blanda, por todas estas

características el suelo es considerado un suelo arenoso y arcilloso.

Figura 12. Acuíferos

22

2.3.4.1. Ubicación del Material Litológico

Fuente: Google Maps

La ubicación del lugar donde se recogido el material litológico es en Sector la

Alborada 3era Etapa, lugar donde se puede observar que existe gran parte de

vegetación, de acuerdo a las características anteriormente mencionadas se

puede mencionar que contiene minerales tales como K, Na y P que tienen la

capacidad de actuar como nutrientes para el suelo.

2.3.4.2. Caracterización del Suelo

Las características del suelo dependen de sus factores, a continuación su

característica química

Características Químicas del Suelo

El suelo contiene los siguientes elementos Sodio, Hierro, Silicio, Aluminio y

Potasio, los cuales ayudan al intercambio iónico para la absorción. Los análisis

químicos son similares a los geológicos que fueron realizados por autoridades

de la ciudad de Guayaquil, indicando que los elementos fundamentales son el

Aluminio, Hierro y Silicio. Véase figura 14

Figura 13. Ubicación Sector la Alborada

23

Fuente: (Gomez, 2018)

2.3.5. Piña

Fuente: (Basantes & Chasipanta, 2012)

2.3.5.1. Generalidades

La piña es una fruta tropical con una alta demanda comercial en producto natural

o procesado ya sea (mermelada, néctar, jugos, etc.). Se caracteriza por ser una

planta herbácea con una circunferencia y altitud de 1 a 1,5 m, posee

características físicas por la cuales hacen que sean las más consumidas, su

tamaño es uniforme, tiene una forma cilíndrica, su color al inicio de la producción

es de color amarillo verdoso, a medida que avanza la fecha de cosecha cambia

su color a un color amarillo - anaranjado intenso. Tiene hojas duras en forma de

puntas, las cuales están presentes alrededor del tallo formando el eje de la

planta, en un extremo crece la fruta con una corona, en la parte superior se

observa la inflorescencia que nacen agrupadas desde el tallo. (Basantes &

Chasipanta, 2012)

Figura 14. Composición Química

Figura 15. Piña

24

2.3.5.2. Origen

La piña es una fruta proveniente de América del Sur o Centroamérica, teorías

indican que Perú, Brasil y Paraguay son países en donde se puede dar el

desarrollo de este tipo de fruta. También la producción de la piña se extendió en

Amazonas y Venezuela para así poder migrar a Europa y Asia. (Alimentos, 2017)

En el Ecuador existen varias hectáreas con sembríos de piñas, sus principales

zonas se las encuentra en Santo Domingo de Tsáchilas, Los Ríos y Guayas,

mientras que la piña Perolera es sembrada en zonas de las provincias de

Manabí, Pichincha, Esmeraldas, Los Ríos y El Oro. (Gonzales, 2017)

La piña también es conocida con el nombre ananá, se refiere a una planta

tropical que posee un fruto que es comercializado a nivel mundial, forma parte

de la economía de varios países de Sudamérica y Centroamérica. (Montenegro,

2019)

2.3.5.3. Taxonomía

Tabla 2. Taxonomía de la Piña

Reino Vegetal

Origen Continente Americano

Género Ananas

Especie Comosus

Nombre Común Piña

Nombre Científico

Ananas Comosus

Familia Bromeliáceas

Clase MD2


2.3.5.4. Cultivo de la Piña

El desarrollo del cultivo es realizado por vía vegetativa, al momento de la

existencia de nuevos brotes y coronas provocados por la fructificación son

utilizados para las futuras plantaciones, pero la utilización de las coronas es muy

diferentes debido que el tiempo de producción es mucho más lento y de menor

valor productivo. Para la producción de piña se debe tomar en cuentas las

condiciones climáticas en un tiempo de 14 a 20 meses durante las siguientes

etapas:

25

Plantación (6 – 7 mese)

Fluorescencia ( 5 – 6 meses)

Producción (3 – 6 meses)

Una de las características más principales para el cultivo es la temperatura, la

cual debe ser superior a 25°C para garantizar un desarrollo normal de la planta.

Se necesita una cierta cantidad de agua constante para un buen desarrollo, es

preferible las plantaciones en zonas tropicales con tipos de suelos ligeros y

drenados, se necesita de fertilizantes para una mejor calidad de producción de

piña. (INFOCOMN, 2018)

2.3.5.5. Cosecha de la Piña

Así como se la puede cultivar durante todo el año así mismo la cosecha se la

puede realizar en cualquier temporada del año, tomando en cuenta que la calidad

de la piña es diferente, es decir, piñas ácidas son cosechadas en meses de clima

frío, durante los meses de lluvia las piñas tienden a madurarse rápidamente y

son más propensas a dañarse. En estaciones climáticas de verano u otoño son

recomendables cosechar la piña debido a la buena calidad del producto, para un

mayor tiempo de duración de piña en buen estado es mejor prevenir la mala

manipulación al momento de la cosecha. (Sánchez A. , 2019)

2.3.5.6. Composición Química de la Cáscara de Piña

Fuente: (Mora & Ventura, 2018)

2.3.5.7. Adsorción en la Cáscara de Piña

La cáscara de piña posee una capacidad de adsorción luego de estar secada y

triturada, los componentes que permite la adsorción son los carbohidratos y las

Figura 16. Composición Química de la Cáscara de Piña

26

fibras, siendo estos un polímero natural que por lo general se los puede encontrar

en las cáscaras de las frutas. (Valerio, 2016)

2.3.5.8. Pectina

La pectina es un carbohidrato purificado que se encuentra presente en las

cáscaras de frutas cítricas o ácidas, contienen ácidos poligalacturónicos

previamente metoxilados. La pectina se refiere a una combinación de polímeros

ácidos y neutros, indicando que contiene el 40 % del peso de la pared celular de

los residuos orgánicos. Posee una porosidad de adsorción regulando el pH y el

equilibrio iónico. (Ordoñez, 2015)

2.3.6. Plátano Verde

Fuente: (Carbajal & Murgueito, 2017)

2.3.6.1. Generalidades

El plátano verde es considerado una fruta tropical, pertenece a la familia de las

Musáceas, que se refiere a una fruta paradisíaca, es una planta de tipo herbácea

su estructura es referente a un tallo subterráneo, tiene una altura de 3,5 – 7,5 m

con una corona de hojas en la parte superior. Poseen unas raíces superficiales

débiles se dispersan aproximadamente 30 – 40 cm, esto se debe al tipo de suelo

en la que han sido plantados. Sus hojas son grandes tienen forma de espiral con

una medida de 2 – 4 m de largo por 1,5 m de ancho, su unión al tallo es de 1 m

de largo, sus hojas son alargadas con forma ovalada sin punta. En la parte

superior del racimo nace la corona con la presencia de un conjunto de

florescencias de color amarillo, cada grupo de flores en una hoja forma una

“mano de frutos” que contienen de 3 a 20 verdes. Los frutos tienen su color

característicos amarillo verdoso o amarillo rojizo. (Gonzalez P. , 2017)

Figura 17. Plátano Verde

27

2.3.6.2. Origen

El plátano es procedente del Sudeste asiático, al pasar el tiempo apareció en

India, posteriormente se dio a conocer en África y América Central - Ecuatorial,

en la actualidad existen varias zonas exportadoras de plátano en un 80% de

producción, como en Ecuador, Brasil, Colombia, Costa Rica, Panamá y

Guatemala, también son encontradas en Asia, Caribe y Europa. Para el cultivo

se debe tener en cuenta un clima cálido y húmedo. (Ecuaplatano, 2015)

2.3.6.3. Composición Química del Plátano Verde


Poseen un alto beneficio nutricional, es decir, contiene carbohidratos y azúcares

en la parte externa del plátano (pulpa), tales como sacarosa en un 66%, y

fructuosa en un 14% y glucosa en un 20%. (Moreira, 2013)

Tabla 3. Composición Química del Plátano Verde

28

2.3.6.4. Residuos del Plátano Verde en Ecuador

El plátano es elaborado en más de 130 países en todo el mundo, por ejemplo en

la India se produce en un 25% de producción comercial, mientras que en el

Ecuador posee una mayor cantidad de exportación referente a una cuarta parte

del mercado. Dentro de las regiones del Ecuador la que mayor producción posee

es la región Costa con un 59%, mientras que en la Región Sierra tiene un 28% y

la Región Amazónica un 13%. (PROECUADOR, 2016)

En Ecuador los residuos del plátano son desechados por las industrias luego de

seleccionar su materia prima utilizando lo que es la pulpa del plátano siendo las

cáscaras desechadas sin ser reutilizadas. La cáscara de plátano verde

aproximadamente el 95% no se aprovecha en el Ecuador, debido a que su

producción se enfoca directamente a la producción, una vez consumido el fruto

o pulpa las cáscaras son desechadas (Carvajal, 2017).

2.3.6.5. Composición Química de la Cáscara de Plátano Verde

La piel o cáscara de verde es un residuo orgánico producto del procesamiento

del fruto del plátano a nivel industrial o doméstico. La cáscara representa

alrededor del 30% del peso total del fruto, posee principalmente celulosa,

hemicelulosa, lignina y un alto contenido de almidón al igual que el fruto, posee

diversas aplicaciones, entre ellas en el tratamiento de efluentes residuales como

coagulante (Lamis, 2015)

Tabla 4. Composición Químicas de la Cáscara del Plátano Verde

Valores Plátano

Valor energético 96,40 kcal

Hidratos de carbonos 22,5

Proteínas 1,7

Fibras 2,5

Potasio 490 mg

Calcio 7,80 mg

Magnesio 38,50 mg

Fosforo 59,10 mg

Hierro 0,30 mg

Cobre 0,10 mg

Zinc 0,20 mg

Manganeso 0,1 mg

Vitamina C 17,50 mg


29

2.3.6.6. Características Adsorbentes de la Cáscara de Plátano Verde

La cáscara de plátano verde posee características adsorbentes

Características Químicas

La composición química de la cáscara de plátano verde presenta características

ácidas debido a la presencia de grupos funcionales, es decir, grupos carboxílicos

en la pared celular. La cáscara es determinada como un compuesto

lignocelulósico, formado de celulosa, hemicelulosa y lignina. Dichos compuestos

poseen mezclas de polímeros ramificados formando enlaces iónicos la cual

permiten unirse y conservarse en la parte superficial. (Moron, 2018)

Fuente: (Moron, 2018)

2.3.7. Agua Subterránea

Es un recurso vital que proviene de las lluvias o nieve, bajo la superficie de la

Tierra y es de suma importancia para el abastecimiento a la población. El Agua

subterránea fluye rápidamente a través del suelo para llegar a las rocas que se

encuentra en la zona saturada. También son conocidas como formaciones de

agua dulce que se encuentran en los llamados acuíferos. (AQUAE, 2013)

2.3.7.1. División Vertical del Agua Subterránea

Zona No Saturada.- se encuentran situados en la parte superior del

terreno y la superficie freática, conteniendo agua y aire en sus poros.

(Collazo Caraballo, 2012)

1) Zona de evapotranspiración o zona edáfica.- Se refiere a los

lugares donde se encuentran raíces de los vegetales, son

caracterizados por sus parámetros físicos-químicos y biológicos,

posee un alto nivel de CO2 debido a la existencia de materia

orgánica y actividad biológica.

Parámetro Valor

pH 5,85

Densidad 361,85

Lignina 40,40%

Pectina 12,03%

Tabla 5. Características Químicas de la Cáscara de Plátano.

30

2) Zona Intermedia.- se denomina a las zonas que están compuestas

por un límite capilar de agua y de las raíces de las plantas.

3) Zona Capilar.- inicia en la superficie freática hasta el acceso

capilar del agua, el tamaño de sus poros depende de la

homogeneidad del terreno.

Zona Saturada.- se encuentra situada en la parte baja del nivel freático

estas zonas son identificadas por medio de los poros de su terreno ya que

contienen gran cantidad de agua. (Collazo Caraballo, 2012)

2.3.7.2. Calidad Del Agua Subterránea

Se refiere a las características físicas, químicas y biológicas, las cuales son

medidas que se debe tener en cuenta al momento de utilizar el agua para el

consumo humano.

2.3.7.3. Parámetros Físicos

Temperatura

Característica importante del agua que sirve para medir el efecto del calor y frío.

Es considerada como energía cinética media de las moléculas del agua

producida por la colisión que se encuentra presente en forma de agitación

térmica.

Factores ambientales son los que afectan a la temperatura variando su valor.

(Barrenchuela, 2017)

Color, sabor y olor

Son propiedades organolépticas no son factores de contaminación, aunque su

presencia es un indicador de que existe un efluente que no tiene sus valores

correctos. En aguas potables son condiciones muy importantes de tener

presentes al momento de ser distribuidas. (Barrenchuela, 2017)

2.3.7.4. Parámetros Químicos

pH

Es el potencial de hidrógeno (iones de H libres) sirve para determinar si el agua

es ácida o alcalina, el pH varía dependiendo al tipo de suelo y cantidad de

plantas. Su escala es de 1 – 7 es ácida, 7 es neutro y 7 – 14 alcalina. Para las

31

aguas tratadas y crudas debe tener un pH de 5 – 9 permitiendo controlar el

comportamiento de los componentes del agua. (Barrenchuela, 2017)

Hierro

Es un elemento presente en las aguas provenientes del subsuelo, los valores de

concentración tienen un rango de 0 a 50 mg/l, mientras que la OMS indica que

debe tener un valor menor a 0,3 mg/l. El Hierro se presenta de manera natural,

es característico debido a su color naranja provocando daños en el lavado de la

ropa y tiene un sabor desagradable fácil de ser identificado. (SENA, 2016)

Sulfatos

Son encontrados en fuentes naturales de agua, es la mezcla de O y S presentes

en la formación de rocas y rocas que filtran agua subterránea. Es una solución

liberada en el agua subterránea, posee nutrientes para plantas, los organismos

acuáticos tienen la función de absorber sulfatos evitando el desarrollo de las

algas. (Peñafiel, 2017)

Cloro Residual

Proceso adecuado para tratar un agua cruda para el consumo humano, la

eliminación total de los microorganismos que se encuentran presentes en el

agua. (Peñafiel, 2017)

DQO

Demanda Química de Oxígeno tiene como función medir la cantidad de materia

orgánica en cantidades de oxígenos importantes para oxidar CO2 y agua, bajo

condiciones de tiempo, temperatura y agentes oxidantes. Los valores de DQO

en las aguas subterráneas se encuentran entre 1 a 5mg/l de O2. (Peñafiel, 2017)

DBO

Demanda Bioquímica de Oxígeno se refiere a la cantidad de oxígeno consumido

por microorganismos en la oxidación de la toda la materia orgánica presente en

el agua, en un tiempo de 5 días a una temperatura de 20°C. (Peñafiel, 2017)

32

2.3.8. Parámetros a Físicos Químicos

Estos parámetros son los que serán evaluados durante la investigación a través

del método experimental.

2.3.8.1. Turbidez

Es un parámetro físico considerado como grado de transparencia, es decir, gran

cantidad de partículas en suspensión en el agua, para determinar la turbidez se

utiliza un equipo llamado turbidímetro en medidas de NTU. Las causas

provocadas por parte de las partículas en suspensión pueden presentarse por

medio de movimientos de erosión de aguas urbanas e industriales. (Nuñez,

2017)

2.3.8.2. Dureza

Es la cantidad de concentración de sales minerales de calcio y magnesio

disueltas en el agua, la unidad de medida de dureza es mg/l CaCo3. Gran

cantidad de sales afecta a la formación de espumas en contacto con el agua la

cual provoca varios daños ya sea en la ropa o en el consumo humano. (Calle,

2016)

2.3.8.2.1. Clasificación de la Dureza del Agua

Fuente: (OMS, 2018)

2.3.8.2.2. Límites Máximos Permisibles de la Turbidez y Dureza

La turbidez tiene un Límite Máximo Permisible de 5 NTU, mientras que la dureza

500 LMP, como se puede observar en la tabla 7.

Tabla 6. Clasificación de la Dureza

33

Fuente: (SUNASS, 2015)

2.3.9. Bioadsorción

Es un proceso que permite atrapar partículas en suspensión encontradas en el

agua por medio de la estructura de un desecho orgánico que posee

características adsorbentes. Es un método nuevo realizado por varias

investigaciones donde se da como efectiva su funcionamiento con residuos

desechados, es un método económico y fácil. Por lo general utilizan biomasa,

plagas, bacterias y desechos vegetales que contengan niveles altos de

adsorción. (Izquierdo, 2017)

Tiene ventajas como la capacidad de recuperar los metales, es un método

accesible, se da reutilización a los residuos desechados por industrias con

disponibilidad y poco uso energético.

2.3.10. Filtros

Los filtros tienen similitud a los tamices que poseen características de atrapar

grandes cantidades de partículas suspendidas en el agua. Tales como el medio

Tabla 7. LMP de la Calidad del Agua

34

filtrante, profundidad de los lechos, porosidad y pérdida de carga. El proceso de

filtración está compuesta de métodos físicos-químicos, como la adsorción física,

sedimentación, adsorción química y el crecimiento biológico. (Salinas, 2017)

2.3.10.1. Filtración Rápida y Lenta

Es un proceso de eliminación de partículas en suspensión a través de sustancias

porosas, por lo general se utiliza arena, esta filtración posee dos acciones:

Acción Rápida.- la eliminación se da por procesos físicos, los sólidos son

atrapados en la parte superior de los lechos filtrantes.

Acción Lenta.- la arena permite el paso del agua con una velocidad lenta,

al pasar el líquido los sólidos son atrapados en los lechos y en los granos

de arena. (Salinas, 2017)

2.3.10.2. Mecanismo de Filtración

La filtración es considerada como el efecto de los mecanismos de adherencia y

transporte. (Salinas, 2017)

2.3.10.3. Mecanismo de Adherencia

Provocados por fenómenos de hechos superficiales que son controlados a través

de parámetros físicos-químicos. (Salinas, 2017)

Fuerzas Electrónicas.-

Poseen problemas que afectan este tipo de mecanismo, tales como: diferencia

de carga eléctrica entre los granos de los lechos filtrantes y las partículas en

suspensión provocando una fuerza de atracción; los granos de lechos filtrante

tienen carga eléctrica, mientras que las partículas en suspensión no, no

presentan problemas de adhesión; los lechos de filtración y las partículas en

suspensión poseen la misma carga eléctrica, en donde las fuerzas

hidrodinámicas rompen las cadenas de energía permitiendo que las fuerzas de

van der Waals actúen en la filtración, la adhesión en muy baja. (Salinas, 2017)

Fuerzas de Van der Waals

Estas fuerzas son dependientes del tamaño y densidad de las partículas en

suspensión e independientes del pH y la fase acuosa de los líquidos a tratar.

(Salinas, 2017)

35

Puente Químico

Consiste en introducir ayudantes de filtración como: Sulfato Ferroso (FeSO4),

Sulfato de Aluminio (Al2(SO4)3, y Cloruro de Aluminio (AlCl₃), que permitan la

adherencia de los sólidos en suspensión a los lechos filtrantes, debido a que los

ayudantes forman enlaces químicos entre los lechos filtrantes y las partículas.

(Salinas, 2017)

2.3.10.4. Mecanismo de Transporte

Provocado por fenómenos de transporte que permiten juntarse las partículas en

suspensión con el medio filtrante, esto depende de la variación de la profundidad

del medio filtrante, aquellos que afectan estos mecanismos son los siguientes:

Cernido.- este depende del tamaño de las partículas en comparación con

los poros del medio filtrante, por lo cual quedan atrapados en las

hendiduras. Este tipo de mecanismos son utilizados en capas

superficiales. (Arboleda, 2000)

Sedimentación.- permite la remoción de partículas, tamaños más

pequeños a los poros de los lechos con un tamaño de 1 micra con una

velocidad alta y una carga hidráulica baja. (Arboleda, 2000)

Intercepción.- este mecanismo presenta mayor eficiencia debido a que

es proporcional al tamaño de la partícula e inverso a los granos de los

lechos filtrantes. (Arboleda, 2000)

Difusión.- su eficiencia depende de la temperatura de la sustancia e

inverso al tamaño de las partículas y granos de los lechos filtrantes. La

difusión se refiere al movimiento errático en el interior de una mezcla con

tamaños menores a 1 micra los cuales son dependientes de la energía

térmica. (Arboleda, 2000)

2.3.10.5. Factores que Afectan la Filtración

Son aspectos que intervienen en el proceso de filtración. Tales como:

Tamaño de las partículas en suspensión

Tipo de partículas

Temperatura del agua

Densidad de partículas en suspensión

36

pH del agua

Dureza de las partículas

2.3.10.6. Tipos de Filtros para Tratamiento de Agua

Para una mejor calidad de agua se utiliza los siguientes filtros de agua:

Filtro Lento de Arena Común

Este tipo de filtro tiene como función principal el mejoramiento de la calidad del

agua de zonas rurales y urbanas, el filtro presenta una mayor eficiencia en el

tratamiento, es de fácil acceso y facilidad de diseñar. Los filtros lentos reduce

niveles de bacterias y plagas dañinas a la salud, el nivel de turbidez del efluente

puede llegar hasta un 1 NTU.

Los filtros de arena caseros tienen una capacidad de 2,5 a 25 l/h de agua filtrada,

esta agua debe ser almacenada en tanques grandes para su consumo. Un filtro

que trabaje las 24 h tiene una producción de 120 l para cada miembro de una

familia. (Avila & Moreno, 2016)

Filtro de Carbón Activado

Posee similitud con el filtro de arena, es decir, posee características distintas,

existe diferencia en su medio filtrante y función. El carbón activado es un

polímero natural con agujeros microscópicos que atrapan partículas

contaminantes. Este tipo de filtros retienen aceites minerales, cloro y sus

derivados, así como también Iodo, Bromo, Hidrógeno y Flúor, sustancias que

provocan malos olores en el agua, materia orgánica, etc., sin afectar su

composición. El tiempo de vida útil del filtro depende del carbón activado a

utilizar y calidad del agua que será tratada. Un filtro casero que abastece 300

L/Día debe ser reconstruido una vez al año por lo menos para una mejor

eficiencia y calidad del agua. (Espinal & Rojas, 2006)

Filtro de Zeolitas

Los minerales aluminosilicatos micro porosos son capaces de hidratar o

deshidratar (Zeolitas), retienen partículas de un tamaño de 5 micras, poseen

propiedades de intercambio iónico que pueden neutralizar algunos elementos.

Las zeolitas son capaces de reducir la acidez del agua y aclarar en un 80%, tiene

37

una mayor porosidad, Este tipo de medio filtrante tiene un tiempo de vida de 5

años con lavados constantes en ciertos tiempos determinados para un

desempeño mejorado. El filtro de zeolitas es económico a diferencia de otros

filtros, las zeolitas de origen natural ayudan en la remoción no solo de metales

pesados sino también de Cloruros (Cl), Sulfatos (SO₄²) y Fosfatos (PO₄³⁻),

capaces de retener gran cantidad de partículas en suspensión, reduce la dureza

en 7.000 – 12.000 g de Carbonato de Calcio (CaCO3), el hierro también puede

ser removido. (Avila & Moreno, 2016)

2.3. Marco Contextual

La investigación en proceso será realizada en la Universidad de Guayaquil,

Facultad de Ingeniería Química en el Laboratorio de Química, utilizando como

materia prima la cáscara de plátano verde, cáscara de piña y material litológico

que presentan medios de adsorción necesarios para reducir los parámetros

físicos y químicas del agua cruda de un pozo del Cantón Naranjito, mediante un

filtro de agua con medios filtrantes.

38

CAPITULO III

METODOLOGÍA EXPERIMENTAL

3.1. Método de Investigación

Se refiere a una actividad que se utiliza para dar solución a un problema. El

presente tema de investigación se trata de un método cuantitativo.

3.1.1. Método Cuantitativo

El tema de investigación en curso es referente a estudios cuantitativos que

consiste en procesos secuenciales y probatorios, para ello se recopiló

información de varias investigaciones de temas similares realizadas

anteriormente, teniendo la finalidad de dar un uso a los desechos orgánicos de

los productos que siembran en hectáreas de la zona rural, brindando beneficios

a la población, creando un filtro para mejorar la calidad del agua que obtienen de

pozos subterráneos. Es necesario obtener valores numéricos en cuanto al grado

de absorción de la materia prima, el porcentaje de la pérdida de turbidez y dureza

de las muestras, para realizar análisis estadísticos y ver el comportamiento de

dichas variables, así obtener resultados finales del experimento; con los datos

obtenidos se pueden determinar conclusiones sobre el tema de investigación.

(Hernández Sampieri, 2017)

3.2. Tipo de Investigación

Tipos de investigación referentes al tema en proceso.

3.2.1. Investigación Experimental

Es un proceso profesionalizante donde se fortalece, integran y amplían los

conocimientos aplicados en un ámbito pequeño en un tiempo determinado, la

cual es manipulado presentando condiciones y parámetros a definir.

Esta investigación presenta 3 variables de estudio las cuales son manipulables,

un proceso experimental consiste en realizar un cambio en una de las variables

sea dependiente e independiente. Mediante condiciones controladas, este tipo

de investigación son las adecuadas para poner a práctica la hipótesis de

relaciones causales (causa – efecto). (Murillo, 2015)

39

3.2.2. Investigación Descriptiva

Principalmente para llevar a cabo la investigación es necesario describir todo lo

relacionado a la materia prima a utilizar, ya sea características físicas, químicas

y biológicas, propiedades y referencias teóricas. Es decir, intentar recopilar toda

la información necesaria de las variables a analizar. (Hernández Sampieri, 2017)

3.3. Diseño

Tabla 8. Procedimiento de la Materia Prima

Secado

Materia Prima Cantidad (Kg) T (°C) t(h)

Cáscara de Piña 1 100 74

Cáscara de Plátano Verde

1 100 48

Material Litológico 1 100 1


Tabla 9. Calcinación del Material Litológico

Materia Prima Calcinado

Material Litológico T (°C) t(h)

600 3


Tabla10. Porcentajes de Lechos

N°

Prueba

Cantidad de Lechos Filtrantes (g) Dureza

Turbidez Cáscara de

Piña Cáscara de

Plátano Verde Material

Litológico

1 50 0 50 ? ?

2 0 50 50 ? ?

3 33,33 33,33 33,33 ? ?

Fuente (Propia, 2020)

40

3.4. Materiales y Equipos

Tabla 11. Materiales y Equipos

Materiales

Nombre

Bureta de 250 ml

Vaso de Precipitación

Termómetro

Botellas Plásticas

Jeringa de 60 ml

Agua Destilada

Papel Aluminio

Pipeta - Pinzas

Cápsulas de Porcelana

Envases Pequeños de 100 ml

Materia Prima

Muestras de Aguas

Cáscara de Piña


Material Litológico

Equipos

Mufla

Secador

pH-metro

Tamiz

Triturador

Balanza

Turbidímetro

Espectrofotómetro - Desecador


3.5. Procedimiento Experimental

3.5.1. Preparación de los Componentes del Medio Filtrante.

El medio filtrante está compuesto de tres capas, dos lechos orgánicos y un lecho

de material litológico.

41

3.5.1.1. Diagrama de Flujo (Preparación de Lechos Orgánicos).


1. Recepción de la Materia Prima

La cáscara de piña se la obtuvo de locales aledaños al recinto Barraganetal del

Cantón, mientras que la cáscara de plátano verde de locales de comida que se

encuentran ubicados en el centro del Cantón.

2. Selección

Consiste en escoger las cáscaras de piña y plátano verde en buen estado.

3. Lavado

Las cáscaras son lavadas con agua destilada para evitar que contengan

impurezas las cuales provocarían complicaciones al momento del

acondicionamiento.

4. Troceado

Se procede a cortar las cáscaras en trozos pequeños, para una mayor facilidad

de secado y triturado.

RECEPCIÓN

SELECCIÓN

LAVADO

TROCEADO

SECADO

TRITURADO

ETIQUETADO

ALMACENADO

42

5. Secado

Luego de los procesos anteriormente mencionados se lleva a un secado en una

estufa a una temperatura de 100°C durante 48h y 74h respectivamente.

6. Triturado

Sirve para reducir el tamaño de las cáscaras de piña y plátano verde.

7. Etiquetado

En fundas ziploc colocar adhesivos indicando la cantidad y tipo de materia prima.

8. Almacenamiento

Luego de todo el proceso se coloca en fundas esterilizadas para evitar la

humedad y contaminación de impurezas.

3.5.1.2. Diagrama de Flujo (Preparación de Lecho Litológico).


1. Recolección del Material Litológico

Se llevó a cabo la recolección en Guayaquil, en el sector de la Alborada en la

tercera etapa ubicada al Norte de la ciudad. Para ella se utilizó una pala o un

RECOLECCIÓN

SELECCIÓN

TAMIZADO

SECADO

TRITURADO

ETIQUETADO

ALMACENADO

CALCINADO

43

recipiente pequeño que facilite la recolección, tomar una cantidad considerable

en una funda, para así poder pesar y determinar la cantidad de material litológico

que se recolecto, este tipo de material litológico presenta características de

absorción.

2. Selección

Consiste en escoger las cáscaras de piña y plátano verde en buen estado.

3. Triturado

Sirve para reducir el tamaño de los trozos de la tierra y pulverizarlos.

4. Tamizado

Posteriormente se coloca en el tamiz para obtener unas partículas mucho más

finas, para ello se utilizó platos del tamizador con medidas de 600 um. (Gomez,

2018)

4. Secado

Luego de realizar una mezcla de la tierra fina con agua destilada y formados los

cortes, son llevados a un proceso de secado realizado en una estufa a una

temperatura de 100°C durante 1h.

5. Calcinado

Finalmente, los pellets formados se proceden a calcinar en una mufla a una

temperatura de 600 °C durante 3 h.

6. Etiquetado

En fundas ziploc colocar adhesivos indicando la cantidad y tipo de materia prima.

7. Almacenado

Colocar en las fundas y guardar en un desecador hasta el momento de utilizar.

3.5.2. Toma de Muestras de Agua de los Acuíferos

Las muestras fueron tomadas de los pozos que se encuentran en el Cantón

Naranjito. Una cantidad de 5 litros los cuales fueron transportados en una hielera

para evitar el cambio de temperatura para allí almacenarlos en refrigeración.

44

NOTA.

Antes de realizar del proceso de filtración se realizan análisis a las muestras de

agua para luego poder comparar los datos y así poder evaluar la eficiencia del

filtro mixto, mediante normas ASTM para la determinación de dureza y turbidez

del agua.

3.5.3. Formación de los Lechos Filtrantes

Descripción de la Elaboración de los lechos.

3.5.3.1. Elaboración del Lecho a Base de Material Litológico

Preparar una pasta homogénea en un vaso de precipitación, utilizando el

componente principal preparado como el polvo a base de material litológico

(tierra), este polvo mezclar con agua destilada, hasta formar una textura

adecuada que sea fácil de moldear con una viscosidad alta.

Luego de tener la pasta colocar en una jeringa de 60 ml para formar tiras y

realizando cortes (pellets) de 10 cm con la ayuda de un estilete.

3.5.3.2. Proceso de la Grava

La grava es sumergida en ácido nítrico (HNO3), durante 24 h para eliminar

cualquier impureza que contenga, al igual que los lechos es sometido a un

proceso de secado durante 2h a una temperatura de 125°C. A diferencia de que

luego de estar sumergido en HNO3 se debe realizar varios lavados con agua

hasta llegar a un pH neutro (7), por último lavar con agua destilada y así llevar a

secar.

3.5.4. Montaje del Equipo de Filtración

Se necesita como material principal una bureta de 250 ml con una llave de teflón

en la parte inferior, con la ayuda de 2 pinzas se sostiene la bureta en el soporte.

En la parte interior de la bureta se coloca un pedazo pequeño de malla fina para

evitar la obstrucción del paso del líquido seguido de una pequeña cantidad de

grava.

3.5.5. Pruebas con los Lechos Filtrantes

Cada una de las pruebas a realizar contiene 100 g en total del lecho filtrante a

colocar en el interior de la bureta.

45

Tabla 12. Pruebas de Filtración

N° Detalles del Lecho Filtrante

P-1 P. Cáscara de Piña – tierra

P-2 P. Cáscara de Plátano Verde – tierra

P-3 P. Cáscara de Plátano Verde y Piña - tierra


Desarrollo de P-1 (Filtro de Medio Dual)

Una vez preparado el montaje del equipo de filtración con la malla y la grava se

le agrega 50g de lecho del material litológico y 50g del lecho de cáscara de piña,

de los cuales son separados por un pedazo pequeño de malla. Se procede a

colocar el agua cruda la cantidad de 200ml hasta que sobrepase los 10 cm del

nivel de los lechos colocados, se deja reposar por un tiempo de 25 min, se regula

el caudal para recoger unos 15 ml de la primera filtración para ser desechada,

después de ello empezar a tomar las muestras tratadas en medidas de (20ml,

40ml, 60ml y 100ml), las cuales serán analizadas (pH, turbidez, dureza y color).

Tener en cuenta que en cada muestra recogida medir la temperatura.

Desarrollo de P-2 (Filtro de Medio Dual)


le agrega 50g de lecho del material litológico y 50g del lecho de cáscara de

plátano, de los cuales son separados por un pedazo pequeño de malla. Se

procede a colocar el agua cruda la cantidad de 200ml hasta que sobrepase los

10 cm del nivel de los lechos colocados, se deja reposar por un tiempo de 25

min, se regula el caudal para recoger unos 15 ml de la primera filtración para ser

desechada, después de ello se empezó a tomar las muestras tratadas en

medidas de (20ml, 40ml, 60ml y 100ml), las cuales serán analizadas (pH,

turbidez, dureza y color). Tener en cuenta que en cada muestra recogida medir

la temperatura.

46

Desarrollo de P-3 (Filtro de Medio Triple)


le agrega 33g de lecho del material litológico, 33g del lecho de cáscara de

plátano verde y 33g del lecho de cáscara de piña de los cuales son separados

por un pedazo pequeño de malla.

Se procede a colocar el agua cruda la cantidad de 200ml hasta que sobrepase

los 10 cm del nivel de los lechos colocados, se deja reposar por un tiempo de 25

min, se regula el caudal para recoger unos 15 ml de la primera filtración para ser

desechada, luego de ello empezar a tomar las muestras tratadas en medidas de

(20ml, 40ml, 60ml y 100ml), las cuales serán analizadas (pH, turbidez, dureza y

color). Tener en cuenta que en cada muestra recogida medir la temperatura.

3.6. Dimensiones para Diseñar un Filtro

Para diseñar un filtro es necesario conocer sus dimensiones, a continuación se

detalla las ecuaciones a utilizar.

3.6.1. Caudal

Con los datos obtenidos del proceso de filtración se calcula el valor del caudal

Fórmula

𝑄 =V

t Ec. 1

Donde

Q= Caudal Volumétrico

V= Volumen

t= tiempo

3.6.2. Área Transversal

Se mide el diámetro de la bureta para calcular el valor del área transversal.

Fórmula

𝐴𝜏 =π∗D2

4 Ec. 2

Donde

A𝜏= Área Transversal

D= Diámetro

47

3.6.3. Velocidad de Filtración

Con los datos obtenidos por medio de las fórmulas anteriores se puede calcular

la velocidad con la que es filtrada el agua.

Fórmula

𝑣 =Q

Aτ Ec. 3

Donde

v= Velocidad

Q= Caudal

A𝜏= Área Transversal

Cantidad de Población

Para sacar la capacidad del filtro es necesario determinar el número de la

población en un futuro a la cual va a abastecer el agua cruda a tratar, por medio

de censo que realiza el gobierno, los filtros de velocidad lenta tienen un tiempo

de duración 7 – 10 años. Se asume un total de 750 personas en un recinto

determinado en la actualidad (PA), con un 4% de crecimiento anual, donde se

puede obtener un (FCA) de 1,95. (INEC, 2010)

Fórmula

PF = PA ∗ FCA Ec. 4

Donde

PF= Población Futura

PA= Población Actual

FCA= Factor de Crecimiento Poblacional

Demanda Diaria Total

En comunidades de menor población el flujo neto debe estar entre 60 – 200

L/had.día. Para determinar la DDT se considera un valor de 55 L/had.día.

(Corcho & Duque, 2005)

48

Fórmula

DDT= PF * CONSUMO Ec.5

Demanda por Hora

El flujo máximo por hora es para garantizar el abastecimiento del recurso vital

para la población, analizando un 20% de la demanda diaria. La cual se la

determina por medio de la siguiente ecuación. (Corcho & Duque, 2005)

Fórmula

DH = 0,2 ∗ DDT Ec. 6

3.6.4. Área del Lecho de la Columna de Filtración

Fórmula

𝐴 = 𝑸

𝑽 Ec. 7

Donde

A= Área

Q= (cantidad del agua)

V= Velocidad del agua

Longitud del Filtro

Fórmula

L= 2.3 * ancho Ec. 8

3.6.5. Ancho del Filtro

Fórmula

Ancho= √𝐴𝑟𝑒𝑎

2.3 Ec. 9

49

3.6.6. Tiempo de Retención

Fórmula

𝒕 =𝑳

𝑽 Ec. 10

Donde:

L= longitud del filtro

V= velocidad de filtración

3.6.7. Contenido del Filtro

La sedimentación es producida durante el tiempo que brinda el nivel del agua

cruda que está por encima del lecho filtrante, su profundidad se encuentra entre

1 – 1,5 m por encima del filtro.

Las medidas de 5-10 cm pertenecen a las paredes del reservorio que se

encuentra por encima del nivel del agua. Véase la fig. 18. El diseño del contenido

del filtro tiene un espacio de lecho con medidas de 1 a 1,4 m de espesor. Estas

medidas ayudan a tener un mayor tiempo de duración del filtro. (Gomez, 2018)


Figura 18.Estructura de un Lecho Filtrante

50

Área del Lecho

Fórmula

AL: Longitud del filtro * Ancho del filtro Ec.11

Volumen 1 del Lecho

Fórmula

VL: Área del lecho * Altura del lecho Ec. 12

Cantidad del Lecho de Material Litológico

3.6.8. Altura del Lecho Litológico

Dentro del filtro se colocaron 2 tipos de lechos, en donde el 35% es el material

litológico y el 65% el desecho orgánico.

También se utilizó 3 tipos de lechos, en donde el 33% es el material litológico,

33% desecho orgánico (cáscara de piña) y 33% desecho orgánico (cáscara de

plátano verde).

En donde para calcular la altura de los lechos se utilizó las siguientes fórmulas.

Combinación 1

AlturaML= 0.35 * 0.53 m Ec. 13

AlturaCP= 0.65 * 0.53 m Ec.14

Combinación 2

AlturaML= 0.35 * 0,53 m Ec. 15

AlturaCV= 0.65 * 0.53 m Ec. 16

Combinación 3

AlturaML= 0.33 * 0,53 m Ec. 17

AlturaCP= 0.33 * 0.53 m Ec. 18

AlturaCV= 0.33 * 0.53 m Ec. 19

51

Volumen 2

Se calculó el volumen de cada uno de los lechos filtrantes.

Combinación 1

VolumenML= 0.35 * volumen 1 Ec. 19

VolumenCP= 0.65 * volumen 1 Ec.20

Combinación 2

AlturaML= 0.35 * volumen 1 Ec. 21

AlturaCV= 0.65 * volumen 1 Ec. 22

Combinación 3

AlturaML= 0.33 * volumen 1 Ec. 23

AlturaCP= 0.33 * volumen 1 Ec. 24

AlturaCV= 0.33 * volumen 1 Ec. 25

52

CAPITULO IV

4.1. Resultados

Resultados correspondientes a la parte experimental de la investigación.

4.1.1. Porcentaje de Pérdida de Humedad (Cáscara de Piña)

La pérdida de humedad es una técnica para establecer la cantidad de agua, a

través del peso de la muestra se puede identificar su valor actual.

Luego de los procesos de selección y lavado se determinó la pérdida de

humedad. Véase la tabla 12

Tabla 13. Datos de la Pérdida de la Humedad

Tiempo (h) Peso (g) % Pérdida de

Humedad

0 2.035.996 0

2 1927.754 5

4 1.833.813 10

24 1171.74 42

26 1157.666 43

28 1145.9 44

48 850.631 58

50 789.645 61

52 712.854 65

72 242.462 88

74 220.246 89,18


53


Análisis

De acuerdo a los datos de la tabla 12, a una temperatura de 100°C se puede

observar que demoró 74 h de secado para obtener un porcentaje total de 89,18%

de pérdida de humedad constante, véase el gráfico 1, el cual fue calculado a

través de la pérdida de su peso, siendo el porcentaje de humedad teórico de

88,54%.

4.1.2. Porcentaje de Pérdida de Humedad (Cáscara de Plátano Verde)

Tabla 14. Datos de la Pérdida de la Humedad

Tiempo

(h)

Peso (g) % Pérdida de

Humedad

0 1.890.255 0

2 1.839.364 2

4 1.602.192 15

24 856.189 54

26 651.288 65

28 519.128 73

48 216.012 89


0

10

20

30

40

50

60

70

80

5 10 42 43 44 58 61 65 88 89,18

Tie

mp

o (

h)

% Humedad

Pérdida de Humedad

Gráfico 1. Porcentaje de Pérdida de Humedad

54


Análisis

El proceso de pérdida de agua tomó un tiempo de 48h, diferente al secado de

cáscara de piña que fue más tiempo, la pérdida de agua obtenida fue de un 89%

teniendo como referencia que la cáscara de verde tiene un 90 % de humedad.

4.1.3. Ensayos de Filtración

4.1.3.1. Agua de Pozo (Muestra)

A la muestra de agua cruda recolectada de un pozo subterráneo localizado en el

Cantón Naranjito con una temperatura de 23°C, se le realizaron los análisis

pertinentes previos al proceso de filtración, dando como resultados

correspondientes a los parámetros físicos – químicos la presencia de 67,4 NTU

en turbidez, pH de 7,72 y 120 mg/l CaCO3 en dureza.

4.1.3.2. Ensayo de Filtración Medio Dual (Cáscara de Piña y Material

Litológico)

Se llevó a cabo el proceso de filtración teniendo en cuenta que debe tener un

tiempo de retención de 25 min, para que exista un equilibrio entre el líquido y el

medio filtrante. Se determinaron los parámetros físicos – químicos a las muestras

de agua, debido a la cantidad de fluido que circula durante un tiempo.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 2 15 54 65 73 89

Tie

mp

o (

h)

% Humedad

Pérdida de Humedad

Gráfico 2. Porcentaje de Pérdida de Humedad

55

Resultados de pH


Análisis

La muestra de agua cruda presentó un pH de 7,72, es decir, un agua alcalina,

mientras que en el agua filtrada hubo un cambio como se puede observar en la

gráfica 3, tuvo una diferencia de 6,27 en la toma de muestra de 100ml, tomando

en cuenta que el pH de agua potable es de 6,5 – 8,9 (NTE INEN 1108). Los

cambios de las concentraciones de iones de hidrógeno se deduce que es debido

a la extracción de iones presentes en los lechos filtrantes dando como resultado

un pH ácido.

Resultados de Turbidez


5,19 5,37 5,09 5,03 4,97 4,985,38

6,08 6,3 6,31 6,23 6,27

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2 4 6 8 10 12 14

pH

Número de Muestras (ml)

P-1

22,123,6

21

16

18,8 19,2

23,6

19,2 19,717,2

13,4 13,8

0

5

10

15

20

25

0 2 4 6 8 10 12 14

Tu

rbid

ez (

NT

U)


P-1

Gráfico 3. Datos de pH

Gráfico 4. Datos de Turbidez

56

Análisis

El parámetro físico a analizar del agua en este caso la turbidez se determinó

como valor inicial 67,4 NTU, luego de filtrar el agua cruda a través de los medios

filtrantes hubo una disminución de su valor inicial, es decir, de 67,4 NTU a 13,8

NTU. Se debe tener presente el límite máximo permisible (LMP) de la turbidez

siendo un valor de 5 NTU. Véase gráfico 4

Resultados de Dureza


Análisis

Los minerales presentes tales como sales de magnesio y calcio en el agua sin

tratar es de 120 mg/L de CaCO3, una vez filtrada el agua cruda dio como

resultado un valor de 119,60 mg/L CaCO3, lo cual es considerado agua dura

teniendo presente que para este tipo de agua el rango es de 120 – 180 mg/L

CaCO3, con un límite máximo permisible (LMP) de 500 mg/L CaCO3. Como se

puede observar en el gráfico 5 no hubo una gran variación en los valores

obtenidos.

120

123,588

119

116

117

118

119

120

121

122

123

124

1 2 3

Du

reza

mg/l

CaC

O3

Muestras (ml)

P-1

Gráfico 5. Datos de Dureza

57

Resultados de Color


Análisis

En la representación gráfica 6 se puede observar que el color varía de acuerdo

al volumen de muestra, es decir, hubo un nivel de variación alta de acuerdo al

color inicial de la muestra sin filtrar dando un valor de 3 ptco (platino cobalto). El

color aumenta debido a que la cáscara de piña no pierde sus características de

color y olor. Dando como resultado en la muestra de agua de 100ml un valor de

355 ptco (platino cobalto).

4.1.3.3. Ensayo de Filtración Medio Dual (Cáscara de Plátano Verde y

Material Litológico)

Resultados de pH


806745

856930 957

908

602

451376 354 379 355

0

200

400

600

800

1000

1200

0 2 4 6 8 10 12 14

Colo

r p

tco


P-1

6,52 6,496,55

6,65

6,83

6,94 6,957,01

6,97 6,99 7,02 7,05

6,4

6,6

6,8

7

7,2

0 2 4 6 8 10 12 14

pH


P-2

Gráfico 6. Datos de Color


58

Análisis

La muestra de agua cruda presentó un pH de 7,72, es decir, una agua alcalina,




cambios de las concentraciones de iones de hidrógeno se deduce que es debido

a la extracción de iones presentes en los lechos filtrantes dando como resultado

un pH neutro.



Análisis




NTU. Se debe tener presente el límite máximo permisible (LMP) de la turbidez

siendo un valor de 5 NTU. Véase gráfico 8

32,2

26,6

18,3

23,6

18,6

16,214,2

11,9

9,15

3,56 3,22 3,14

0

5

10

15

20

25

30

35

0 2 4 6 8 10 12 14

Tu

rbid

ez (

NT

U)


P-2


59



Análisis: Los minerales presentes tales como sales de magnesio y calcio en el

agua sin tratar es de 120 mg/L de CaCO3, una vez filtrada el agua cruda dio

como resultado un valor de 63,787 mg/L CaCO3, lo cual es considerado agua

moderadamente dura teniendo presente que para este tipo de agua el rango es

de 60 - 120 mg/L CaCO3, con un límite máximo permisible (LMP) de 500 mg/L

CaCO3. Como se puede observar en el gráfico 9 no hubo una gran variación en

los valores obtenidos.

Resultados de Color


780682

581515

386309 301

258208

92 80 75

0

200

400

600

800

1000

0 2 4 6 8 10 12 14

Colo

r (p

tco)


P-2

120112

63,787

0

20

40

60

80

100

120

140

1 2 3

Du

reza

mg/L

CaC

O3


P-2



60

Análisis

En la representación gráfica 10 se puede observar que el color varía de acuerdo

al volumen de muestra, es decir, hubo un nivel de variación alta de acuerdo al

color inicial de la muestra sin filtrar dando un valor de 3 ptco (platino cobalto). El

color aumenta debido a la cáscara de plátano verde, dando como resultado en

la muestra de agua de 100ml un valor de 75 ptco (platino cobalto).

4.1.3.4. Ensayo de Filtración Medio Trial (Cáscara de Piña, Cáscara de

Plátano Verde y Material Litológico)

Resultados pH


Análisis

La muestra de agua cruda presentó un pH de 7,72, es decir, una agua alcalina,




cambios de las concentraciones de iones de hidrógeno se deducen que es

debido a la extracción de iones presentes en los lechos filtrantes dando como

resultado un pH neutro.

5,73

5,94

6,056 6,03

6,076,14

6,26

6,36

6,476,54

6,59

5,6

5,7

5,8

5,9

6

6,1

6,2

6,3

6,4

6,5

6,6

6,7

0 2 4 6 8 10 12 14

pH


P-3


61



Análisis




NTU de la muestra de agua de 100ml. Se debe tener presente el límite máximo

permisible (LMP) de la turbidez siendo un valor de 5 NTU. Véase gráfico 12

46,9

12,5

17,816,1

11,38,86 7,76 6,66

5,12 5,333,6

5,26

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 2 4 6 8 10 12 14

Tu

rbid

ez (

NT

U)


P-3


62



Análisis

Los minerales presentes tales como sales de magnesio y calcio en el agua sin

tratar es de 120 mg/L de CaCO3, una vez filtrada el agua cruda dio como

resultado un valor de 39,86 mg/L CaCO3 la cantidad de muestra es 100 ml, lo

cual es considerado agua blanda teniendo presente que para este tipo de agua

el rango es de 0 - 60 mg/L CaCO3, con un límite máximo permisible (LMP) de

500 mg/L CaCO3. Como se puede observar en el gráfico 13 hubo una gran

variación en los valores obtenidos.

120

139,535

39,86

0

20

40

60

80

100

120

140

160

1 2 3

Du

reza

mg/l

CaC

O3

Muestras (ml)

P-3


63

Resultados de Color


Análisis

En la representación gráfica 14 se ha observado que el color varía de acuerdo al

volumen de muestra, es decir, hubo un nivel de variación alta de acuerdo al color

inicial de la muestra sin filtrar dando un valor de 3 ptco (platino cobalto). El color

aumenta debido a que la cáscara de piña y la cáscara de verde no pierden sus

características de color y olor, dando como resultado en la muestra de agua de

100ml un valor de 247 ptco (platino cobalto).

4.1.3.5. Comparación de los Resultados de las Pruebas

En la tabla 14 se observa la comparación entre las 3 pruebas realizadas donde

indica que los datos de la prueba 1 y la prueba 3 en comparación a los datos

iniciales hubo una gran variación en los parámetros pH, turbidez, color y dureza,

mientras que en la prueba 2 respecto al parámetro de pH no hubo mucha

variación, mientras que en turbidez, color y dureza si existe cambios favorables,

los cuales son valores que se encuentran en el rango del LMP.

1681

1235

1051961

737647

555449

369283 237 247

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 2 4 6 8 10 12 14

Colo

r (p

tco)


P-3


64

Tabla 95. Comparación de Datos de los Parámetros del Agua Tratada

Ensayos pH Turbidez (NTU) Color (ptco) Dureza (mg/l CaCo3)

Inicial 7,74 67 3 120

P-1 6,27 13,8 355 119

P-2 7,05 3,14 75 63,79

P-3 6,59 5,26 247 39,86


4.1.3.6. Comparación Teórica y Numérica de los Resultados Obtenidos

con Respecto a las Referencias Citadas

• En los resultados obtenidos de la prueba con la cáscara de plátano verde y material litológico hubo una reducción del 80% en los parámetros de turbidez y dureza. A diferencia de las otras pruebas realizadas que tuvieron un porcentaje menor luego del proceso de filtración.

Diseño y evaluación de la eficiencia de unfiltro mixto a base de (cáscara de plátanoverde, cáscara de piña y materiallitológico) para reducir la dureza y turbidezde las aguas de un pozo en el CantónNaranjito.

• En los resultados hubo una mínima descontaminación de metalespesados del agua, debido a que la cáscara de plátano contiene Fe yMn, por el cual durante el proceso existe un intercambio iónico, esdecir, el Fe y Mn de la cáscara de plátano pasa al agua y viseversa.

Evaluación del uso de cáscaras debanano (musa paradisiaca sp.) para ladescontaminación del agua con metalespesados de la Cuenca de Milluni – la paz.

• La bio-resina obtenida con condiciones óptimas de temperatura a30°C y tiempo de 90 min en contacto con la muestra fue de mayorayuda para la reducción de metales pesados para una aguacontaminada, independiente de la cáscara, obteniendo un 90 % dereducción en el Cobre, debido a que este metal es sensible alefecto de la bio-resina, todo esto se debe al intercambio catiónicodurante el proceso de filtración.

Elaboración de bio-resinaintercambiadora de cationes a partir decáscara de plátano o guineo paraeliminar metales pesados en aguacontaminada.

•Preparación de materiales absorbentes con gruposoxigenados y nitrogenados a base de cáscaras de piña,naranja y toronja; dando una reducción en el metal Cu, de talforma que es factible para el tratamiento de agua.

Preparación y caracterización demateriales absorbentes a partir decáscaras de frutas para su uso enla remoción de metales yaplicación a procesos ambientales.

65

Tabla 16. Comparación de los Resultados en Porcentajes

Diseño y evaluación de la eficiencia de un filtro mixto a base de (cáscara de plátano verde, cáscara de piña y material litológico) para reducir la dureza y turbidez de las aguas de un pozo en el Cantón Naranjito.

Evaluación del uso de cáscaras de banano (musa paradisiaca sp.) para la descontaminación del agua con metales pesados de la Cuenca de Milluni – la paz.

Elaboración de bio-resina intercambiadora de cationes a partir de cáscara de plátano o guineo para eliminar metales pesados en agua contaminada.

Preparación y caracterización de materiales absorbentes a partir de cáscaras de frutas para su uso en la remoción de metales y aplicación a procesos ambientales.

Reducción de: Turbidez: 90% Dureza: 90%

Reducción de: Hierro: 40% Manganeso: 40%

Reducción de: Cobre: 90%

Reducción de : Cobre: 70%

4.2. Dimensiones del Filtro a Diseñar

Tabla 17. Resultados de las Variables de un Filtro

Variables Resultados Unidades

Caudal de Filtración 3,3x10-7 m3/s

Velocidad de Filtración 2,42 m/h

Capacidad de Filtración 23,4 m3/h

Área del Filtro 10,64 m2

Ancho del Filtro 2,15 M

Longitud del Filtro 4,95 M

Tiempo de Retención 2,04 h

Área del Lecho 10,6425 m2

Volumen del Lecho 12,771 m3


Análisis

En la tabla 14 se presentan los resultados de las variables del filtro diseñado.

66

4.3. Medidas de Lechos Filtrantes

Tabla 18. Resultados de las Variables de los Lechos Filtrantes

Materia Prima Altura Volumen

Material Litológico 0,19 m 4,47 m3

Cáscara de Piña 0,34 m 8,30 m3

Cáscara de Plátano Verde 0,17 m 4,21m3


67

CAPITULO V

5.1. Conclusiones y Recomendaciones

5.1.1. Conclusiones

Se realizó los análisis correspondientes a las muestras de aguas sin tratar

dando como resultado un pH de 7,74, color de 3 ptco, dureza de 120 mg/l

CaCo3, sólidos suspendidos 80 mg/l, turbidez de 67,4 NTU y DBO de 1,3

mg/l. Mientras que en el agua tratada se obtuvo una reducción en cuanto a

los parámetros principales, estos son turbidez en un 3,14 NTU y dureza de

63.78 mg/l CaCO3, estos valores son tomados al momento de la filtración con

el lecho de la mezcla litológico y cáscara de plátano verde.

De acuerdo al aspecto físico que presenta la prueba realizada mediante los

lechos con cáscara de piña se puede determinar que sus propiedades de olor

y color no cambia en su totalidad, teniendo un color amarillo y olor

característico de la piña.

Se comprobó a través de la experimentación que la construcción de un filtro

mixto con medios filtrantes a base de desechos orgánicos y material litológico

es de suma importancia en lugares donde el agua para el consumo humano

tenga demasiadas partículas en suspensión y cantidad de sales de magnesio

y calcio.

Se concluyó que el filtro de combinación de lechos de cáscara de plátano

verde y material litológico presentan mayor eficiencia en la capacidad de

absorber y remover partículas en suspensión, debido a que la cantidad de

fibra y carbohidratos de la cáscara del plátano verde es más alto que la de la

cáscara de piña.

Se concluyó con respecto a los resultados obtenidos y los resultados de las

referencias citadas, que la cáscara de plátano es eficiente en cuanto a la

reducción de metales pesados y parámetros físicos – químicos de una agua

contaminada.

68

5.1.2. Recomendaciones

Se recomienda utilizar otros desechos orgánicos que son desperdiciados sin

conocer su poder de absorción, son eficientes en aguas crudas y aguas

residuales, con esto se ayudará al medio ambiente.

Es recomendable que cada vez que se vaya a filtrar una nueva cantidad de

agua lavar el filtro con abundante agua destilada para evitar la contaminación

de la filtración anterior. Una vez filtrada el agua se debe conservarla a una

temperatura de 18°C, para las posteriores mediciones.

Es recomendable llevar el proceso de secado a una temperatura de 100°C

para una deshidratación rápida en menos tiempo respecto a la cáscara de

piña y en el caso de la cáscara de plátano verde a una temperatura de 50°C

en un tiempo determinado para eliminar la mayor cantidad de agua.

Se recomienda realizar nuevas mezclas de residuos vegetales con material

litológico para medir las reducciones de metales pesados en aguas

provenientes de minas.

Se recomienda hacer nuevos estudios a la cáscara de plátano verde para

aprovechar la cantidad de fibra y carbohidratos que posee, que son más altos

que el de la piña.

69

BIBLIOGRAFÍA

Alimentos. (09 de 02 de 2017). Hablemos de Alimentos. Obtenido de

http://hablemosdealimentos.com/c-frutas/la-pina/

AQUAE. (11 de Enero de 2013). Fundación Aquae. Obtenido de

https://www.fundacionaquae.org/la-fundacion/

Arbito, J. (2015). Caracterización de las Aguas Subterráneas. Machala: Tema de

Tesis.

Arboleda, J. (2000). Teoría y práctica de la purificación del agua.

Arteaga, P. (11 de 09 de 2012). Ambientum. Obtenido de

https://www.ambientum.com/enciclopedia_medioambiental/aguas/agua_

subterranea.asp

Artega, M. (11 de 07 de 2015). Contaminación de las aguas subterráneas.

Obtenido de http://aguas.igme.es/igme/publica/libro43/pdf/lib43/3_1.pdf

Avila, I., & Moreno, M. (2016). DISEÑO, PROPUESTA E IMPLEMENTACIÓN DE

UN FILTRO PARA TRATAMIENTO DE AGUAS DE USO DOMÉSTICO

EN TANQUES DE RESERVA EN LA POBLACIÓN DEL CASCO. Bogotá:

Universidad libre - Facultad de Ingeniería.

Barrenchuela, A. (2017). ASPECTOS FÍSICO-QUÍMICOS DE LA CALIDAD DEL

AGUA. Guayaquil.

Basantes, S., & Chasipanta, J. (2012). DETERMINACIÓN DEL

REQUERIMIENTO NUTRICIONAL DEL FÓSFORO SOBRE LA

INDUCCIÓN FLORAL EN EL CULTIVO DE PIÑA. Salgolqui: Escuela

Politécnica del Ejercito.

Burbano, N. (2014). Introducción de la Hidrogeología del Ecuador. Guayaquil:

INAMHI.

Calle, A. (2016). DETERMINACIÓN Y DISMINUCIÓN DE DUREZA TOTAL EN

EL AGUA POTABLE DE LA CIUDAD DE MACHALA MEDIANTE

ÓSMOSIS INVERSA. Machala.

70

Cantanhede, I. A. (01 de Septiembre de 2015). Publicaciones. Obtenido de

http://www.bvsde.paho.org/eswww/fulltext/resipeli/desechos/desechos.ht

ml

Carbajal, M., & Murgueito, F. (2017). CARACTERIZACIÓN DE LAS PROTEÍNAS

DE LA CÁSCARA DE PLÁTANO TIPO WILLIAMS (Giant Cavendish).

Guayaquil: Universidad de Guayaquil.

Carvajal, L. (2017). Caracterización de las proteínas de la cáscara del plátano.


Castillo Arteaga, L. M. (09 de 12 de 2015). IGRAC. Recuperado el 09 de

Diciembre de 2019, de https://www.un-igrac.org/es/qu%C3%A9-es-agua-

subterr%C3%A1nea

Collazo Caraballo, M. P. (12 de Agosto de 2012). Manual de Agua Subterránea.

Recuperado el 08 de Diciembre de 2019, de

http://www.mgap.gub.uy/sites/default/files/multimedia/manual_de_agua_

subterranea-ilovepdf-compressed.pdf

Corcho, F., & Duque, J. (2005). Acueductos,Teoría y Diseño. Medellín: Sello

Editorial Universidad de Medellín.

Cruz, S. (05 de 10 de 2011). Contaminación del agua . Obtenido de

http://sarac1cmc.blogspot.com/2011/10/contaminación-antropogénica-

urbana-o.html

Custodio, E. (2002). Aquifer overexploitation: what does it mean? México:

Hydrogeology Journal.

Deere, J. (11 de Mayo de 2015). Agricultures. Obtenido de

http://agriculturers.com/modelos-de-simulación-de-la-contaminación-

agrícola-y-ganadera/

Ecuaplatano. (2015). Historia del Plátano. México.

Espinal, C., & Rojas, J. (2006). Construcción de un prototipo para el sistema de

reciclaje de aguas grises en el hogar. Universidad Tecnológica de Pereira.

71

Espinoza , A. (23 de 04 de 2019). Obtenido de

http://repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/40024/1/401-1362%20-

%20Evaluac%20cáscara%20de%20pi%C3%B1a%20deshidratada.pdf

Espinoza, C. (2005). Hidráulica de aguas subterráneas y su aprovechamiento.

Chile: Universidad de Chile.

Gálvez, D. J. (2014). Ciclo Hidrológico. Lima: Sociedad Geográfica de Lima.

Gamarra, F. (2014). EVALUACIÓN DEL USO DE CÁSCARAS DE BANANO

(Musa paradisiaca sp.). Bolivia: Universidad Mayor de San Andrés.

García, A. (2016). ELABORACIÓN DE UNA BIORESINA INTERCAMBIADORA

DE CATIONES A PARTIR DE CÁSCARA DE PLÁTANO O GUINEO

PARA ELIMINAR METALES PESADOS EN AGUA CONTAMINADA”. El

Salvador: Escuela Especializada de Ingeniería.

Gomez, G. (11 de Septiembre de 2018). Obtenido de Repositorio:

http://repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/33217/1/401-1322%20-

%20Diseño%20filtro%20reducir%20turbidez%20de%20aguas%20resid.

pdf

Gonzales, J. (2017). Manejo post cosecha de piña. Guayaquil: Universidad de

Guayaquil.

Gonzalez, M. (2017). Boletín Estadístico Sectorial del Agua. Quito: Dirección de

Investigación y Gestión de la Información.

Gonzalez, P. (11 de 10 de 2017). Curso especialista en fruticultura. Obtenido de

https://www.infoagro.com/documentos/el_cultivo_del_platano__banano_.

asp

Govea, Delgado. (2019). Implementación de un filtro mixto para la reducción de

metales pesados en aguas residuales utilizando material vegetal (vástago

de banano, cáscara de cacao) y litológico como medio filtrante. Guayaquil:

Universidad de Guayaquil.

Hernández Sampieri, R. (2017). Metodología de la Investigación. México.

INAMHI. (2015). Introducción a la Hidrogeología del Ecuador. Quito.

72

INEC. (2010). Censo de Población y Vivienda en el Ecuador. Naranjito.

INFOCOMN. (11 de 05 de 2018). Unidad Especial de la UNCTAD sobre

productos básicos. Obtenido de

https://unctad.org/es/PublicationsLibrary/INFOCOMM_cp09_Pineapple_

es.pdf

Ingeoexpert. (24 de Agosto de 2018). Google Académico. (Ingeoexpert)

Recuperado el 07 de 12 de 2019, de

https://ingeoexpert.com/blog/2018/08/24/acuifero-aguas-subterraneas/

Irina Bokova, U. (2017). AGUAS RESIDUALESS UN RECURSO

DESAPROVECHADO. París, Francia: Informe Mundial de las Naciones

unidas sobre el desarrollo de los Recurso Hídricos.

Izquierdo, M. (2017). Eliminación de metales pesados mediante bioadsorción.

Cuenca.

Lamis, M. (2015). Extracción de almidón a partir de residuos de piel de plátano.


MAE. (17 de Enero de 2015). Gestión y Tratamiento de los Residuos Urbanos.

Montenegro, L. (2019). Partes de la Piña. Partesdel.com.

Montoya, L. (14 de Enero de 2001). Cantón Naranjito. Situacion Geográfica.

Naranjito, Guayas, Ecuador: Enacademic.

Mora, L., & Ventura, C. (23 de Septiembre de 2018). Obtenido de

http://repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/35976/1/TESIS%20Gs.%203

20%20-

%20Prop%20elaborac%20harina%20base%20cascara%20pi%C3%B1a.

pdf

Moreira, K. (12 de 09 de 2013). Universidad de Guayaquil. Obtenido de

https://www.academia.edu/20435157/REUTILIZACI%C3%93N_DE_RES

IDUOS_DE_LA_C%C3%81SCARA_DE_BANANOS

73

Moron, E. (13 de 10 de 2018). Obtenido de https://steemit.com/stem-

espanol/@emiliomoron/la-cáscara-de-plátano-como-adsorbente-de-

metales-pesados

Murillo, J. (2015). Metodos de Investigación de Enfoque Experimental. México.

Nuñez, R. (2017). VALIDACIÓN DE MÉTODOS DE ENSAYO PARA LA

DETERMINACIÓN DE COMPUESTOS FENÓLICOS Y TURBIDEZ EN

AGUA PARA EL LABORATORIO DE LA REFINERÍA ESMERALDAS.

Quito: Universidad Central del Ecuador.

OMS. (2018). Agua. Repositorio de la Organización Mundial de la Salud.

Onofre, D. M. (13 de Marzo de 2014). Plan de Desarrollo y Ordenamiento

Territorial. Obtenido de http://app.sni.gob.ec/sni-

link/sni/PORTAL_SNI/data_sigad_plus/sigadplusdocumentofinal/096000

1030001_PLAN%20DE%20DESARROLLO%20Y%20ORDENAMIENTO

%20TERRITORIAL_2014_13-03-2015_16-56-32.pdf

Ordoñez, A. (2015). Biosorbente de Pb por cáscara de naranja. Machala:

Universidad de Machala.

Palacios, L. L. (19 de Abril de 2012). Actualización del Modelo Conceptual y

Modelo Numérico de flujo. Argentina: Tesis de Maestría en Recursos

Hídricos. Obtenido de

http://www.biblioteca.unlpam.edu.ar/rdata/tespo/r_palact000.pdf

Peñafiel, A. (2017). Ingeniería de Tratamiento y Acondicionamiento de Aguas.

Perú.

PROECUADOR. (2016). Análisis Sectorial. Obtenido de www.proecuador.gob.ec

Propia. (2020). Diseño y evaluación de filtro mixto a base (cásacara de piña,

cáscara de plátano verde y material litologico) para reducir la dureza y

turbidez de las aguas de un pozo del Cantón Naranjito. Naranjito:

Universidad de Guayaquil.

Robles, A. (17 de Mayo de 2019). Contaminación Ambiental. Obtenido de

https://contaminaciónambiental.net/contaminación-

agrícola/#Que_es_la_contaminación_agrícola

74

Romero, L. (2018). Preparación y Caracterización de materiales absorbentes a

partir de las cáscaras de frutas para su uso en la remoción de metales y

aplicación a procesos ambientales. México: Universidad de Granada.

Salinas, G. (2017). Diseño de un purificador de agua para uso en la pequeña

industria alimentaria de zonas rurales. Perú: Universidad Nacional de San

Agustín .

Sánchez, A. (10 de 12 de 2019). Obtenido de

https://www.ecured.cu/Pi%C3%B1a

Sánchez, J. (2017). Contaminación de las aguas subterráneas. México: Dpto.

Geología Univ. Salamanca.

Sanchéz, Y. B. (2014). Investigación de la calidad del agua. Cuenca: Trabajo de

Titulación.

SENA. (2016). Calidad del Agua. México.

SENAGUA. (12 de 10 de 2011). Diagnóstico Estadístico del Agua. Obtenido de

https://aplicaciones.senagua.gob.ec/servicios/descargas/archivos/downlo

ad/Diagnóstico%20de%20las%20Estadísticas%20del%20Agua%20Prod

ucto%20IIIc%202012-2.pdf

Solis, J. (11 de Marzo de 2010). Academia. Obtenido de

https://www.academia.edu/21706621/Desechos_Liquidos

Solis, R. (14 de Enero de 2014). spring. Obtenido de google académico:

file:///C:/Users/Hewlett%20Packard/Downloads/SOLISCede%C3%B1oR

UBEN%20(1).pdf

Solorzano Pino, M. L. (11 de 06 de 2011). Ecured. Recuperado el 09 de 12 de

2019, de https://www.ecured.cu/Cant%C3%B3n_Naranjito_(Ecuador)

SONDAGUA. (2019). Tipos de Pozos Subterráneos y Funcionalidades. Chile.

SUNASS. (16 de 06 de 2015). Parámetros de Calidad y LMP. Obtenido de

http://www.sunass.gob.pe/doc/normas%20legales/legisla%20web%28ca

mbio%29/normas/calidad%20de%20agua/Oficio%20677.pdf

75

Torey, S. (02 de Febrero de 2014). Nuestra Esfera. Obtenido de

http://nuestraesfera.cl/zoom/contaminación-del-agua-por-actividades-

industriales/

Valerio, C. (2016). APROVECHAMIENTO SUSTENTABLE DE LA CÁSCARA

DE PIÑA. Centro de Investigaciones, 1.

Walter, R. (02 de 11 de 2017). Ciencia del Agua. Obtenido de

https://water.usgs.gov/gotita/earthgwwells.html

76

ANEXOS

ANEXO I



Figura 19. Proceso de Lavado Cáscara de Piña

Figura 20. Proceso de Lavado Cáscara de Plátano Verde

77


A B


Figura 21. Peso de la Cáscaras de Plátano Verde y Piña

Figura 22. Proceso de Secado

78



Figura 23. Lechos en el Desecador

Figura 24. Almacenamiento en Fundas Ziploc

79

Acondicionamiento del Material Litológico



Figura 25. Recolección de la Tierra

Figura 26. Trituración de la Tierra

80



Figura 27. Tamizador

Figura 28. Tierra Tamizada

81



Figura 29. Mezcla Homogénea

Figura 30. Formación de los Tiras de la Mezcla

82



Figura 31. Tiras de Arena de Tamaño de 10 mm

Figura 32. Proceso de Secado

83


Preparación de la Grava


Figura 33. Proceso de Calcinación

Figura 34. Grava con Ácido Nítrico

84


Proceso de Filtración


Figura 35. Medición de pH de la Grava

Figura 36. Prueba con Cáscara de Piña – Material Litológico

85



Figura 37. Prueba con Cáscara de Plátano Verde – Material Litológico

Figura 38.Prueba con Cáscara de Piña, Cáscara de Plátano Verde y Material Litológico

86



Figura 39. Proceso de Filtración

Figura 40. Medición de Temperatura

87

Análisis



Figura 41. Medición de pH

Figura 42. Medición de Turbidez

88



Figura 43. Medición de Color

Figura 44. Determinación de Dureza

89

Muestras filtradas



Figura 45. Muestras de la P – 1

Figura 46. Muestras de la P-2

90


Figura 47. Muestras de P-3

91


Figura 48. Análisis Realizados por la Empresa Pública (Laboratorio de Aguas) – Agua Sin Filtrar

92


Figura 49. Análisis Realizados por la Empresa Pública (Laboratorio de Aguas) – Agua Filtrada

93

ANEXO II

Cálculos de % de Humedad

Cáscara de Piña

2.035.996 − 1.927,754

2.035,996∗ 100 = 5.31%

2.035.996 − 1.833,813

2.035,996∗ 100 = 10%

2.035.996 − 1.171,74

2.035,996∗ 100 = 42.44%

2.035.996 − 1.157.766

2.035,996∗ 100 = 43.14%

2.035.996 − 1.145,900

2.035,996∗ 100 = 44%

2.035.996 − 850.631

2.035,996∗ 100 = 58.22%

2.035.996 − 789.645

2.035,996∗ 100 = 61.21%

2.035.996 − 712.854

2.035,996∗ 100 = 65%

2.035.996 − 242.462

2.035,996∗ 100 = 88%

94

2.035.996 − 220.246

2.035,996∗ 100 = 89.18%


1.890,255 − 1.839,364

1.890.255∗ 100 = 2.69%

1.890,255 − 1.602,192

1.890.255∗ 100 = 15.23%

1.890,255 − 856.189

1.890.255∗ 100 = 54%

1.890,255 − 651.288

1.890.255∗ 100 = 65%

1.890,255 − 519.128

1.890.255∗ 100 = 73%

1.890,255 − 216.012

1.890.255∗ 100 = 89%

95

Cálculos para Determinar los Datos de las Variables para las Dimensiones

del Filtro

Datos Experimentales

V= 100 ml

t= 10 min

D= 0,025 m

Caudal de Filtración

Q =100 𝑚𝑙

5𝑚𝑖𝑛∗

1 𝑚3

1000000 𝑚𝑙∗

1 𝑚𝑖𝑛

60 𝑠𝑒𝑔= 3.3𝑥10−7 𝑚3/𝑠

Área Transversal

At = 𝜋(0,025 𝑚)^2

4= 4,908x10−4m2

Velocidad de Filtración

𝑉 =3,3𝑥10−7𝑚3/𝑠

4,908𝑥10−4𝑚2− −> 2,42 m/h

Cálculo de la Población

𝑃𝐹 = 1000 ∗ 1,95 = 1950

Suministro

𝐷𝐷𝑇 = 1950 ∗60𝐿

𝐷í𝑎= 117000

𝐿

𝐷í𝑎∗

0,001𝑚3

1 𝐿= 117𝑚3/𝐷í𝑎

𝐷𝐻 = 0,2 ∗ 117𝑚3

𝐷í𝑎= 23,4𝑚3/𝐷í𝑎

96

Caudal Máximo del Filtro

Q = 1.1 ∗ 23,4𝑚3

𝐷í𝑎= 25,74 𝑚3/ℎ

Área

𝐴 =25,74 𝑚3/ℎ

2,42𝑚/ℎ= 10,64𝑚2

Dimensiones del Filtro

Ancho

𝐴 = √10,64 𝑚2

2,3= 2,15𝑚

Longitud

𝐿 = 2,3 ∗ 2,15𝑚 = 4,95𝑚

Contenido del Medio Filtrante

Área del Lecho

𝐴 = 4,95𝑚 ∗ 2,15𝑚 = 10,6425𝑚2

Volumen del Lecho

𝑉 = 10,6425 𝑚2 ∗ 1,2𝑚 = 12,771𝑚3

Tiempo de Retención

𝑇𝑟 =4,95𝑚

2,42 𝑚/ℎ= 2,04ℎ

97

Altura del Lecho

Material Litológico

𝐴𝐿 = 0.35 ∗ 0.53𝑚 = 0.19𝑚

Desechos Orgánicos

𝐴𝐿 = 0.65 ∗ 0.53𝑚 = 0.34𝑚

Combinación

𝐴𝐿 = 0.33 ∗ 0.53𝑚 = 0.17𝑚

Volumen del Lecho

𝑉1 = 0.35 ∗ 12.77𝑚3 = 4.47𝑚3

𝑉2 = 0.65 ∗ 12.77𝑚3 = 8.30𝑚3

𝑉3 = 0.33 ∗ 12.77𝑚3 = 4.21𝑚3

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