Analisis Del Agua Potable

Universidad de Pamplona

Pamplona - Norte de Santander - Colombia

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UNIVERSIDAD DE PAMPLONA1 de 12

ANALISIS FISICOQUIMICO DEL AGUAAngelo David pacheco, Yocimar Christancho

Facultad de Salud, Facultad de Ingenierías y ArquitecturaUniversidad de Pamplona

RESUMENEl agua potable es aquella a la que se somete a procesos de potabilización, se caracteriza por ser apta para el consumo humano, es decir que puede ser ingerida en cantidades normales sin que sea causa de enfermedad en el hombre. El propósito de esta práctica fue hacer el análisis y transformación del agua de riachuelo, simulando los procesos de potabilización guiados por las normas o por los códigos de práctica referentes a la calidad del agua potable, a partir de pruebas de control. Estos procesos se realizaron en el laboratorio de calidad de la Universidad de Pamplona donde se determinó los valores de las variables fisicoquímicas más importantes para el agua según la resolución 2115 de 2007. Las pruebas que se tuvieron en cuenta para el análisis del agua antes y después del proceso de potabilización fueron turbidez, dureza, alcalinidad, color, pH. Por lo tanto se hicieron el análisis en el test de jarras (7 muestras), y se determinó que la cuarta jarra cumplía con los requisitos mínimos.

Palabras clave: calidad del agua, potabilización, test de jarras, floculación, color.

INTRODUCCIÒN

El agua es el recurso natural más valioso. Es fundamental para todas las necesidades humanas, incluyendo la alimentación, la disponibilidad de agua potable, los sistemas de saneamiento, la salud, la energía y el alojamiento. La gestión adecuada de los recursos hídricos constituye el desafío más acuciante de todos los que se refieren a la naturaleza. Sin agua, no hay sociedad, no hay economía, no hay cultura, no hay vida. Por su propia naturaleza y sus utilizaciones múltiples, el agua constituye un tema complejo. Aunque

los aspectos que se refieren al agua tienen un ámbito mundial, los problemas que se plantean y sus soluciones son a menudo marcadamente locales.El agua potable, es un producto que se fabrica a partir de agua natural o cruda captada en ríos, esteros, lagunas, pozos, drenes. Esta contiene diversas substancias químicas y biológicas disueltas o suspendidas en ella desde el momento que se condensa en forma de lluvia, el agua disuelve los componentes químicos de sus alrededores, corre sobre la






superficie del suelo y se filtra a través del mismo. Por estas razones suele ser necesario tratarla para hacerla adecuada para su uso como provisión a la población. El agua potable se caracteriza por ser apta para el consumo humano es decir que puede ser ingerida en cantidades normales sin que sea causa de enfermedad en el hombre ya que no presenta contaminantes físicos o microbiológicos.(1)

La potabilización del agua suele consistir en la eliminación de compuestos volátiles seguido de la precipitación de impurezas con floculantes, filtración y desinfección con cloro u ozono. El objetivo de la potabilización será garantizar al consumidor que el tipo de agua captada, alcanzará la calidad indicada en la legislación para un determinado uso.La presencia de infinidad de microorganismos en las aguas, hace necesario un proceso de desinfección, es imposible consumir agua contaminada, de allí la importancia de las plantas potabilizadoras del agua, las cuales se definen como las instalaciones en las que se lleva a cabo un proceso que se rige por operaciones unitarias, y cuyo objetivo es el de potabilizar el agua, y hacerla apta para el consumo humano. Ejerciendo un control sanitario para optimizar su calidad, según las organizaciones implicadas en este proceso. (Ministerio de la Protección

Social, Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, OMS OPS), realizado a través de los laboratorios físico-químicos, bacteriológicos y controles en la red. El tratamiento de agua puede subdividirse en cuatro etapas: clarificación, desinfección, acondicionamiento químico y acondicionamiento organoléptico. En la etapa de clarificación, la cual consiste en la eliminación de partículas finas. Se subdivide en coagulación, floculación y sedimentación y/o filtración. Las aguas superficiales susceptibles de ser destinadas al consumo humano quedan clasificadas, según el grado de tratamiento que deben incluir para su potabilización, en los 3 grupos

siguientes: TIPO A1: Tratamiento físico

simple y desinfección TIPO A2: Tratamiento físico

normal, tratamiento químico y desinfección

TIPO A3: Tratamiento físico y químico intensivo, afino y desinfección. (2)

Según la normativa europea del año 1988, los tipos de agua se definen por los siguientes parámetros:






En cuanto a los coloides, se pueden clasificar en el rango de tamaño entre 1mm a 1000mm mediante un microscopio electrónico. Los coloides se pueden clasificar según varios aspectos. Pueden considerarse liofilicos si se estabilizan con capas de hidratación o bien liofobicos si presentan repulsión por el solvente y por tanto son más inestables.La coagulación y floculación son dos procesos dentro de la etapa de clarificación del agua. Ambos procesos se pueden resumir como una etapa en la cual las prácticas se aglutinan en pequeñas masas llamadas flocs tal que su peso específico supere al del agua y pueda precipitar. (3)

Durante el proceso de potabilización se realiza el análisis físico y químico del agua, que son aquellos procedimientos de laboratorio que se efectúan a una muestra de agua para evaluar sus características físicas y químicas, y de esta manera determinar: determinar turbiedad, color aparente, pH, alcalinidad y dureza.

TURBIDEZ DEL AGUA: Reducción de la transparencia de un liquido causada por la presencia de materias sin disolver, también se conoce como “turbiedad”.

COLOR APARENTE: Es el color que presenta el agua en el momento de su recolección, producto de suspensiones no naturales que interfieren con la calidad del agua.ACIDEZ pH: Es una medida de la cantidad total de substancias ácidas (H+) presentes en esa agua, expresados como partes por millón de carbonato de calcio equivalente.

ALCALINIDAD: Es la capacidad del agua para neutralizar ácidos o aceptar protones, esta representa la suma de las bases que pueden ser tituladas en una muestra de agua; está determinada por el contenido de carbonatos, bicarbonatos, nitratos, silicatos y fosfatos. La alcalinidad del agua es importante porque actúa como amortiguador para resistir la caída del pH.

DUREZA: Es una cualidad estética y es producida principalmente por el calcio y magnesio, pero se clasifica o se mide basada en el nivel de concentración de carbonato de calcio.

TABLA N° 1

CARACTERIS-TICAS FISICAS

EXPRESADAS COMO:

VALOR MAXIMO ACEPTA

BLE

COLOR Unidades

platino






APARENTE

cobalto (UPC)

15

OLOR Y SABOR

Aceptable o no aceptable

Aceptable

TURBIEDAD

Unidades nefelometrica

s de turbiedad.

(UNT)

2

ALCALINIDAD TOTAL

CaCO3 200

DUREZA CaCO3 300

PH 6,5-9

Características físicas del Agua, extraído de la Resolución 2115 de 2007.

METODOLOGIA

Agua: el material de estudio utilizado fue tomado del rio pamplonita (6 litros), cerca de la plazuela Almeida ubicada en Pamplona norte de Santander.

Test de Jarras.

Se realizó una Pre- sedimentación del aguaSe realizó una Pre- sedimentación del agua

Se agregó a los conos de imnoff dejando reposar durante 10 minutos

Se agregó a los conos de imnoff dejando reposar durante 10 minutos

Se trasladó el volumen de cada cono (1 L) a los vasos de precipitado

Se trasladó el volumen de cada cono (1 L) a los vasos de precipitado

Se colocaron los vasos en el floculador a 140 RPM durante 15 segundos

Se colocaron los vasos en el floculador a 140 RPM durante 15 segundos

Simultáneamente se adiciono a cada jarra sulfato de aluminio a concentraciones de 10,15,20,25,30,35, ppm

Simultáneamente se adiciono a cada jarra sulfato de aluminio a concentraciones de 10,15,20,25,30,35, ppm

Se disminuyó la velocidad del floculador a 40 RPM durante 10 minutos,

Se disminuyó la velocidad del floculador a 40 RPM durante 10 minutos,

Se dejaron las jarras en reposo durante 10 minutos sedimentándose el floc

Se dejaron las jarras en reposo durante 10 minutos sedimentándose el floc

Se determinaron las características fisicoquímicas (dureza, alcalinidad, turbiedad, color.)

Se determinaron las características fisicoquímicas (dureza, alcalinidad, turbiedad, color.)

Se escogió la jarra con los resultados de los parámetros más aceptables por la norma.

Se escogió la jarra con los resultados de los parámetros más aceptables por la norma.

Se filtró el volumen de la jarra utilizando el montaje de filtración al vacío (MZ-2C)

Se filtró el volumen de la jarra utilizando el montaje de filtración al vacío (MZ-2C)

Se realizó las observaciones correspondientesSe realizó las observaciones correspondientes






Determinación de alcalinidad.(Método 920.68de LA A.O.A.C, 1990)

Determinación de dureza (Método 973.52 de la A.O.A.C, 1990)

Determinación de color (Método de 921.08 la A.O.A.C, 1995)

Determinación de turbiedad (Método 921. 08 de la A.O.A.C, 1995)

RESULTADOS Y ANALISIS.Después de haber identificados los métodos y las técnica se verá a continuación la muestra de resultados que se obtuvieron durante la realización de la práctica.

TABLA N°2 AGUA CRUDA

pH ALCALINIDAD DUREZA6,29 68 mg/L 70 mg/L

Se midió50 ml de la muestra y depositarla en vaso de presipitado de50ml

Se midió50 ml de la muestra y depositarla en vaso de presipitado de50ml

Se agregó 0,5 ml de solución reguladora de pH (10)

Se agregó 0,5 ml de solución reguladora de pH (10)

Se agregó 1 gota de negro de eriocromo como indicador.

Se agregó 1 gota de negro de eriocromo como indicador.

Se tituló con EDTA con una concentración del 0,01 M hasta observar cambio de color

Se tituló con EDTA con una concentración del 0,01 M hasta observar cambio de color

Se registró el volumen utilizado en la titulación para luego calcular la dureza.

Se registró el volumen utilizado en la titulación para luego calcular la dureza.

Se midió 50 ml de la muestra y se depositó en un vaso de precipitado de 50 ml

Se midió 50 ml de la muestra y se depositó en un vaso de precipitado de 50 ml

Se agregó 2-3 gotas de solución de metil naranja como indicador

Se agregó 2-3 gotas de solución de metil naranja como indicador

Se tituló con H2SO4 a 0.02 N hasta observar un cambio de color

Se tituló con H2SO4 a 0.02 N hasta observar un cambio de color

Se registró el volumen utilizado en la titulación para luego calcular la alcalinidad expresada en término de ppm de CaCO3.

Se registró el volumen utilizado en la titulación para luego calcular la alcalinidad expresada en término de ppm de CaCO3.

Se calibró el equipo con agua destilada, seguidamente se tomó 25 mL de la muestra

Se calibró el equipo con agua destilada, seguidamente se tomó 25 mL de la muestra

Se colocó en el espectrofotómetro HACH DR 3800 y se realizó la lectura a 455 nm.

Se colocó en el espectrofotómetro HACH DR 3800 y se realizó la lectura a 455 nm.

Se tomó 25 ml de la muestraSe tomó 25 ml de la muestra

Se colocó en el turbidímetro HACH 2100N y se realizó la lectura

Se colocó en el turbidímetro HACH 2100N y se realizó la lectura






Características físico-químicas del agua cruda.

TABLA N° 3. Muestra [ ]

alumbre ppm

ColorUPC

TurbidezUNT

Jarra 1 1 ml 192 14,8

jarra 2 1,5 ml 142 14,2

jarra 3 2 ml 99 9,31

Jarra 4 2,5 ml 19 2,77

Jarra 5 3 ml 29 3,16

Jarra 6 3,5 ml 19 2,91Determinación de color y turbiedad

Concentraciones de (Al2SO4)3

C1V1 = C2V2V1= V2. C2/ C1

V1= 1OOO ml x 10 ppm / 1O.OOOppm = 1ml

V1 = 1000 ml x 15 ppm /10.000 ppm = 1,5ml

V1= 1000 ml x 20 ppm/10.000 ppm = 2ml

V1=1000 ml x 25 ppm/10.000 ppm = 2,5ml

V1=1000 ml x 30 ppm/10.000 ppm = 3 ml

V1=1000 ml x 35 ppm/10.000 ppm = 3,5ml

TABLA N° 4 pH 6,3

AlcalinidadMg/LCaCO3

40

DurezaMg/LCaCO3

40

ColorUPC

15

TurbiedadUNT

1,O3

Caracteristicas del agua tratada

Alcalinidad

Ml H2SO4 X N Xp.eq.grCaCo31000 ml muestra3,4ml 0.02x 50x 1000mg 50 ml= 68 mg/LCaCo3

Dureza:

ml EDTA. M. P.equ.gr.CaCo3= 3,5ml.0.01mol/L.100g/mol.1000mg 50 ml= 70mg/L CaCo3

ANALISIS DE RESULTADOS

- Al analizar los resultados obtenidos se puede observar que en las partículas en suspensión existen sales de magnesio y calcio y por lo tanto influyen en la alcalinidad y dureza del agua, ello se observa además al final del tratamiento donde se obtuvo una






disminución en estos dos parámetros de calidad comprobando que durante la sedimentación se eliminaron parte de estas sustancias responsables.

Al comparar los resultados obtenidos del agua después del tratamiento con los establecidos por la resolución 2115 se puede concluir que el agua no es necesariamente óptima para el consumo humano, con respecto a las características fisicoquímicas, porque algunos datos como alcalinidad y dureza se dieron un cambio muy drástico de pasar de una alcalinidad de 68 a 40, también la dureza de 70 a 40, pudo ser afectado por la mala medición de volumen a la hora de tomarlo o una mala titulación. También se deben tener en cuenta las características organolépticas sin embargo es necesario realizar pruebas microbiológicas para asegurar su inocuidad.Es necesario también mencionar que existen sustancias con alto contenido de iones hidronio en suspensión lo que conlleva a aumentar la acidez del agua, en este caso también fueron eliminadas cierta cantidad de partículas con estas características dando que su pH no cambio tanto debido a que el agua pasó de tener un pH de 6,29 a 6,3.

CONCLUSIONES

Al realizar esta práctica se pudo establecer que las

pruebas fisicoquímicas que se le realizan al agua son muy importantes porque de acuerdo a los resultados, se escoge el agua que esté más apta de aquellas que se llevaron al test de jarra, para ser tratada en la planta representando un menor costo.

Es inteligente mencionar que para que el agua cumpla con los requerimientos establecidos en la norma 2115 es necesario realizar un conteo e identificación microbiológica para ver si el agua no tiene ningún microrganismo o sustancia toxica que afecta la salud del consumidor, y así cumplir con los parámetros fisicoquímicos y organolépticos más representativos.

En la prueba de jarras es uno de los protocolos más importantes porque de acuerdo a los resultados se puede elegir cual fuente escoger para ser tratada y que cantidad de solución de sulfato de aluminio es necesaria adicionar; ello no solo con el objetivo de hacer más eficiente el proceso de potabilización del agua sino además disminuir costos a la empresa encargada, sabiendo que de aquí es necesario saber que no haya ningún inconveniente al momento de mandar el agua a consumo.






Es esencial conocer las propiedades, beneficios y dificultades que puede llegar a tener el agua dependiendo de las características que posea, por lo tanto es recomendable conocer todos los procesos y análisis que conlleva la potabilización del agua, no es recomendable tomar agua de riachuelo o de nacedero por que no se sabe cuáles son sus características, y de esta forma evitar posibles riegos tanto en la salud humana como a nivel industrial referente a daños en equipos e instalaciones.

BIBLIOGRAFIA

1. parámetros relativos al agua potable es Guidelines on Drinking Water Quality,

publicado por la OMS. Se encuentra en: http://www.who.int/water_sanitation_health/dwq/gdwq2v1/en/index1.html.

2. American water works association. (2002). Calidad y tratamiento del agua. 1era Edición. Editorial McGraw-Hill. España. Pagina 32-34.

3. Ministerio de la protección social, ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial resolución numero 2115 de junio de 2007.

4. investigación sobre procesos de coagulación. Floculación de aguas en plantas de tratamiento”, enrique causa & Carlos pinto, Santiago, chile, 1974.

ANEXOS

VISITA A LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE POTABILIZACION DE AGUA EN PAMPLONA NORTE DE

SANTANDER

En el municipio de pamplona hay dos plantas: la Cariongo y Monte-adentro. Las cuales son abastecidas de dos fuentes de agua, la planta cariongo de la quebrada cariongo y el rosal, y la planta Monte-adentro de la quebrada el rosal.Estas plantas son de tipo convencional, ya que en época de lluvia no afecta, aproximadamente se maneja un volumen de 80-90 L/seg.

Operaciones de potabilización:

1. CAPTACIÓNEn el proceso por donde entra el agua siendo captada, halla se encuentra una estructura (rejillas) que recibe el nombre de rejilla de fondo o bocatoma; consiste en una caja de concreto que se construye sobre el margen de una quebrada sobre esta se ubican una serie de rejillas y de esa manera el agua cae y se recoge. Esta caja de concreto conecta a una tubería o canal que permita desviar esa cantidad de agua y llevarla a la planta de tratamiento, las rejillas tiene una función importante retiene residuos de gran tamaño que

vienen en el caudal, (hojas, rocas, palos, basuras.).

2. CONDUCCION O ADUCCION.Es el proceso mediante el cual se conduce el agua de la fuente de abastecimiento hasta la siguiente estructura (desarenador).

3. DESARENACIÓNEl desarenador es un tanque que tiene fondo en forma cónica el cual permite la acumulación de lodos por precipitación.La precipitación consiste en la acumulación de lodos que llegan a cierta altura y posteriormente evacuarlos. Al desarenador se le realizan operaciones de limpieza y mantenimiento.

4. CONTROL DEL AGUAEl agua que viene del desarenador ingresa a la planta de tratamiento donde se dispone de una válvula que permite regular la cantidad de agua que entra a la planta, y regular la entrada de la misma, dependiendo de la demanda.

5. COAGULACIÓNPara este proceso existe una gran agitación, el cual es ideal para adicionar el poli-cloruro de aluminio (PAC) ya que requiere una mezcla rápida del PAC con el agua para producir la floculación.El poli-cloruro de aluminio produce un efecto aglutinante que desestabiliza las partículas que vienen en el agua, de manera que las partículas se dispersen.

6. FLOCULACIONPermite que el microfloc pase a floc, en la planta hay una de 10 y otra de 6 cámaras entre ellas hay pantallas y el agua pasa por debajo (floculadores verticales). En algunas de las cámaras se observa la acumulación de espuma producida por las interacciones del químico.

7. SEDIMENTACIÓNSon grandes estructuras removedoras de sólidos, en la primera parte es convencional de 4mts permite que el floc caiga al fondo. En el otro hay unas placas que retienen partículas livianas y recibe el nombre de sedimentación acelerada los canales absorben el agua clarificada.

8. FILTRACIÓNSe hace 60-70 horas, tiempo en que un filtro funciona correctamente. El agua decantada llega hasta un filtro donde pasa a través de sucesivas capas de arena de distinto grosor; sale prácticamente potable.

Los filtros en planta tienen antracita, arena, graba, estos se van acabando por la carrera de filtración y es necesario retrolavarlo, este lavado demora aproximadamente media hora.

CAPAS DE LOS FILTROS.

9. DESINFECCIÓNPara asegurar aun más la potabilidad del agua se le agrega cloro gaseoso al 99.9% de pureza que elimina el exceso de microorganismos. El equipo de cloro viene en libras por día.

12. CONTROL MICROBIOLOGICOLos parámetros microbiológicos realizados en la planta de tratamiento es filtración por membrana, para determinar existencia de: coliformes totales, coliformes fecales, aerobios mesofilos.

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