• Author / Uploaded
• Edy Leon Chavez

Citation preview

TEST DE JARRAS

TITULO TEST DE JARRAS I.

ITRODUCCION Se realizó La prueba de Test de Jarras en el laboratorio de la facultad de ciencias del Ambiente determinándose la prueba de dosis óptima, concentración optima y pH optimo que tuvo la finalidad de determinar los parámetros contaminantes presentes en la muestra. Con los resultados obtenidos se puede dimensionar y diseñar la planta de tratamiento de agua para consumo humano (PTAP) y también se puede determinar la eficiencia de la planta. El test de jarras es una prueba de laboratorio realizado con el equipo de test de jarras, usando 6 vasos de vidrio a concentraciones y condiciones diferentes. Para efectuar la selección de las alternativas de tratamiento, es necesario reunir información sobre la calidad de la fuente que nos permita conocer sus variaciones a lo largo del tiempo. Con esta finalidad deben programarse varios muestreos de la fuente que comprendan por lo menos un ciclo estacional completo: estiaje y creciente, a fin de recopilar información suficiente para conocer las variaciones de calidad e identificar los parámetros de calidad que constituyen un problema. La prueba o test de jarras se realiza generalmente para una Planta de Tratamiento de Agua Potable (PTAP), para su respectivo diseño de la planta de tratamiento y el respectivo mantenimiento, se analiza diversos parámetro tales como: Turbiedad, pH, alcalinidad, color, temperatura, etc.

OPERACIONES UNITARIAS

1

TEST DE JARRAS

II.

OBJETIVOS. a. Objetivo general. Determinación de los parámetros de diseño básico de los floculadores de una planta de tratamiento de agua potable. b.     

III.

Objetivos específicos. Determinación de la dosis óptima de la muestra. Determinación de la concentración óptima. Determinar el pH óptimo para la muestra a analizar. Determinación de la alcalinidad. Determinación de color y temperatura.

MARCO TEORICO AGUA POTABLE Es considerada agua potable, toda agua natural o producida por un tratamiento de potabilización que cumpla con las Normas de calidad establecidas para tal fin. Estas Normas se basan en estudios toxicológicos

y

epidemiológicos,

así

como

en

consideraciones

estéticas. El agua potable se produce a partir del agua contaminada que proviene de aguas superficiales (lagos, arroyos, lagunas, ríos, mares, océanos y glaciares), subterráneas (pozos profundos) y atmosféricas (lluvias). Debido a la amplia gama de contaminantes, a los diferentes niveles de contaminación, así como a la cinética química de las sustancias, elementos, materia orgánica y microorganismos que se incorporan en el cuerpo del agua, es indispensable conocer sus características físicas, químicas y microbiológicas antes de seleccionarla como fuente de agua cruda. RIO PARIA El rio Paria se encuentra en el Distrito de Independencia de la Provincia de Huaraz, en la

OPERACIONES UNITARIAS

cuenca del Santa,

2

que baja de la

TEST DE JARRAS

cordillera blanca, en este lugar se te tomo la muestra para los análisis y allí es la captación del agua para la población. NORMATIVIDAD PERUANA. Según el Decreto Supremo N° 002-2008-MINAM, estos son algunos de los parámetros establecidos

TRATAMIENTOS PARA LA POTABILIZACIÓN DEL AGUA

OPERACIONES UNITARIAS

3

TEST DE JARRAS

Para lograr la potabilización de agua es preciso someter a la misma a varios tratamientos elementales, que comprenden la clarificación, desinfección y acondicionamiento químico y organoléptico. De este modo la clarificación incluye la coagulación – floculación, proceso mediante el cual las partículas presentes en el agua se aglomeran formando pequeñas masas que presentan un peso específico mayor que el del agua, de esta forma las partículas sedimentan y permiten que el agua alcance las características idóneas para el consumo humano. FLOCULACIÓN. La formación de los flóculos es consecuencia de la agrupación de las partículas descargadas al ponerse en contacto unas con otras. Puede ser causada por la colisión entre las partículas, debido a que cuando se acercan lo suficiente las superficies sólidas, las fuerzas de Van der Waals predominan sobre las fuerzas de repulsión, por la reducción de la carga eléctrica que trae como consecuencia la disminución de la repulsión eléctrica. Cinética de la Floculación Los contactos pueden realizarse por dos modos distintos:  Floculación Peri cinética: Contactos por bombardeo de las partículas producidos por el movimiento de las moléculas del líquido que sólo influye en partículas de tamaños menores a un micrón. Sólo actúa al comienzo del proceso, de 6 a 10 seg y es independiente del tamaño de la partícula.  Floculación Orto cinética: Contactos por turbulencia del líquido, esta turbulencia causa el movimiento de las partículas a diferentes velocidades y direcciones, lo cual aumenta notablemente la probabilidad de colisión. Factores que influyen en la Floculación.  Concentración y naturaleza de las partículas.  Tiempo de detención.  Gradiente de velocidad.

OPERACIONES UNITARIAS

4

TEST DE JARRAS

Coagulación. Las partículas que forman la turbiedad y el color de las aguas naturales, poseen cargas eléctricas que normalmente son negativas, pero como también existen cargas eléctricas positivas, se puede afirmar que el agua y las soluciones son eléctricamente neutras. Las cargas eléctricas de las partículas generan fuerzas de repulsión entre ellas, por lo cual se mantienen suspendidas y separadas en el agua. Etapas del proceso de coagulación.  Primera Fase: Hidrólisis de los coagulantes y desestabilización de las partículas existentes en la suspensión.  Segunda Fase: Precipitación y formación de componentes químicos que se polimerizan.  Tercera Fase: Adsorción de las cadenas poliméricas en la superficie de los coloides.  Cuarta Fase: Adsorción mutua entre los coloides.  Quinta Fase: Acción de barrido. SULFATO DE ALUMINIO (ALUMBRE). El sulfato de aluminio es el coagulante estándar usado en tratamientos de aguas. El producto comercial tiene usualmente la formula Al2 (SO4)3. 14H2O. Se obtiene de la digestión de minerales de bauxita con ácido sulfúrico. Cuando se añaden soluciones de sulfato de aluminio al agua, las moléculas se disocian en Al+++ y SO4=.

El

Al+++

puede

combinarse

con

coloides

cargados

negativamente para neutralizar parte de la carga de la partícula coloidal.

OPERACIONES UNITARIAS

5

TEST DE JARRAS

El Al+++ puede también combinarse con los OH- del agua para formar hidróxido de aluminio. Al+3 + 3OH- Al (OH) Y, Al (OH)3 + iones positivos [Al (OH)3]+. ENSAYO DE TEST DE JARAS. La prueba de jarras es la técnica más extensamente usada para determinar los diversos parámetros necesarios para diseñar las plantas para la potabilización del agua. En ella se tratan de simular los procesos de coagulación, floculación y sedimentación a nivel de laboratorio. Existe en el mercado una gran variedad de equipos para pruebas de jarras, pero en toda su versatilidad debe radicar en utilizar una serie de jarras al mismo tiempo y la posibilidad de variación de la velocidad de agitación (r.p.m). Condiciones de la prueba de jarras Debido a que la prueba de jarras es sólo una simulación del proceso, es necesario mantener las condiciones operacionales que existen en el proceso industrial como son: gradiente hidráulico y tiempo en la mezcla lenta y rápida, punto de aplicación de los reactivos, el orden y el tiempo de dosificación de los mismos. Mezcla rápida. El objetivo de la mezcla rápida es crear la turbulencia o movimiento necesario en el líquido contenido en la jarra para poner en contacto los reactivos químicos con las partículas coloidales del agua, modo de neutralizar sus cargas, desestabilizarlas y hacer que se aglomeren en un corto período de tiempo. El tiempo de aplicación de la mezcla rápida depende de la clase del coagulante.

Por

ejemplo,

los

polímeros

se

distribuyen

más

lentamente que los iones metálicos debido a su mayor molécula, por lo tanto requerirán mayor tiempo o mayor gradiente de velocidad que los coagulantes metálicos hidrolizantes.

OPERACIONES UNITARIAS

6

TEST DE JARRAS

Mezcla lenta. Generalmente, el tiempo de mezcla no excede de 15 min. Un tiempo excesivo puede crear calentamiento de la muestra originando una floculación más eficiente, pero a su vez una pobre sedimentación, ya que ocurre la liberación de los gases disueltos en el agua, formando burbujas que se adhieren a los flóculos y los hacen flotar. Reposo. Durante este tiempo los coloides sedimentan por gravedad y se obtiene el agua clarificada. Debido a que la prueba de jarras es sólo una simulación del proceso, es necesario mantener las condiciones operacionales que existen en el proceso industrial como son: gradiente hidráulico y tiempo en la mezcla lenta y rápida, punto de aplicación de los reactivos, el orden y el tiempo de dosificación de los mismos: Mezcla rápida, Mezcla lenta, Reposo (Sedimentación). Las pruebas de Jarras se han creado para 2 fines básicamente: a. Como herramienta para diseñar una Planta de

Agua

Potable. Para plantear, diseñar y construir una Planta de Tratamiento de Agua Potable. Para ello han debido estudiar el caso en particular considerando cuál es el mejor lugar para llevar a cabo el proyecto, cual es la mejor fuente de agua superficial cercana a la zona donde será distribuida ya potabilizada, qué tipo de tratamiento debe llevarse a cabo a fin de obtener agua de buena calidad a precios

asequibles

entre

otros

factores.

Dos

puntos

muy

importantes a plantearse durante dichos estudios previos son:  Cuál debe ser el tiempo de retención del agua en determinada estación de tratamiento.  Cuál debe ser la gradiente de velocidad para cada periodo de tiempo de retención.

OPERACIONES UNITARIAS

7

TEST DE JARRAS

Prueba de Jarras para Definir el tipo de insumo químico a utilizar.

b. Como SIMULADOR Para determinar en Laboratorio las dosis de insumos químicos que deben aplicarse en una Planta ya existente a fin de lograr cambios favorables en la Calidad del Agua. Una vez que la Planta de Tratamiento de Agua es una realidad, debes lidiar diariamente con turbiedades variables, u otro tipo de situaciones que te obligan a regular muchas veces al día la dosis de insumos químicos que estás empleando. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE PRUEBA DE JARRAS UTILIZADO Para efectuar los ensayos de simulación de procesos, existen algunas variaciones en el equipo tradicional, que son descritas en la literatura. Aunque no es un requisito indispensable, estas pruebas, en la mayor parte de los casos, son realizadas en equipos comerciales y uno de los más conocidos es el equipo de velocidad variable fabricado por la Phipps & Bird, para el cual se han desarrollado los ábacos que relacionan el gradiente de velocidad con la velocidad de rotación de las paletas. Normalmente estos equipos constan de los siguientes elementos:

OPERACIONES UNITARIAS

8

TEST DE JARRAS



Un agitador mecánico provisto con tres a seis paletas, capaz de operar a velocidades variables (de 0 a 100 revoluciones por



minuto. Un iluminador de flóculos localizado en la base del agitador del



equipo. Vasos de precipitado de 2 litros de capacidad, de cristal refractario, tal como se presentan en la figura.

IV. MATERIELS, EQUIPOS Y REACTIVOS A. Reactivos Los reactivos que fueron utilizados

en la presente práctica de

laboratorio fueron los siquiente:  Equipo de test de jarras.  Agua destilada.  Na2S2O3 al 0.1N.  Fenolftaleína.  Anaranjado de metilo.  Ácido sulfúrico (HSO4) al 0.015N.  Sulfató de aluminio al 1%.  Muestra de agua de Rio Paria. B. Materiales y equipos Los materiales y equipos usados fueron los siguientes:  Equipo de test de jarras.  Multiparametro.  Medidor de pH.  6 vasos de vidrio de 1 litro c/u.

OPERACIONES UNITARIAS

9

TEST DE JARRAS

       

V.

6 tecnopor de forma circular para cada vaso. 6 mangueras delgadas de 0.40 cm c/u. 6 jeringas de 5 ml c/u. 6 vasos de vidrio de 100 ml cada uno. Pipetas. 1 balde de 4 litros. Vasos de vidrio de 100 ml. Equipo de titulación.

DESCRIPCION DE LA METODOLOGIA PRUEVA INICIAL a. Turbiedad  Echar lleno el agua destilada en el tubo del turbidimetro, luego limpiarlo y mide el blanco con el instrumento.  Echar lleno la muestra en el tubo del turbidimetro, luego limpiarlo y mide el instrumento. b. PH  Echar la muestra en un vaso e vidrio de 1litro de capacidad.  Medir el pH con el multiparametro, y anotar el resultado. c. Alcalinidad  En un matraz echar 100 ml de la muestra.  Añadir 1 gota de Na2S2O3 al 0.1N.  Posteriormente agregar 2 gotas de Fenolftaleína  Luego añadir 2 gotas de anaranjado de metilo.  Finalmente titular con ácido sulfúrico (H 2SO4) al 0.015 N, hasta que cambie de color de anaranjado a rosado, para ello se gastó 1ml del ácido. d. temperatura y color.  Añadir la muestra en un vaso, luego con el instrumento medir.

PARAMETROS A DETERMINAR

OPERACIONES UNITARIAS

10

TEST DE JARRAS

V.1 DETERMINACIÓN DE LA DOSIS OPTIMA  Rotular los vasos de vidrio de 1litro de 1 al 6.  Calcular la concentración a añadir, del Sulfato de Aluminio al 1% a cada vaso que esta la muestra.  Anadir la muestra de agua a los 6 vasos.  Poner los vasos en el equipo de Test de Jaras.  Con las concentraciones calculadas llenar a las 6 jeringas el sulfato de aluminio.  Encender el equipo a una velocidad de 80rpm

y allí añadir el

sulfato de aluminio a cada vaso, por 10 segundos.  Bajar la velocidad del equipo a 35rpm y dejarlo por un periodo de 20 minutos.  Dejar que sedimente por un periodo de 10 minutos.  Sacar los vasos del equipo, luego de cada uno extraer el agua a un vaso de 100ml poniendo el tecnopor circular con su manguera en el vaso grande.  Finalmente medir la turbiedad de la muestra en

cada vaso

extraído con el turbidimetro.

V.2 DETERMINACIÓ DE LA CONCENTRACIÓN OPTIMA  Calcular la concentración a añadir, del sulfato de aluminio a cada vaso que esta la muestra.  Anadir la muestra de agua a los 6 vasos.  Poner los vasos en el equipo de Test de Jaras.  Con las concentraciones calculadas llenar a las 6 jeringas el sulfato de aluminio.  Encender el equipo a una velocidad de 80rpm

y allí añadir el

sulfato de aluminio a cada vaso, por 10 segundos.  Bajar la velocidad del equipo a 35 rpm y dejarlo por un periodo de 20 minutos.  Dejar que sedimente por un periodo de 10 minutos.

OPERACIONES UNITARIAS

11

TEST DE JARRAS

 Sacar los vasos del equipo, luego de cada uno extraer el agua a un vaso de 100ml poniendo el tecnopor circular con su manguera en el vaso grande.  Finalmente medir la turbiedad de la muestra en

cada vaso

extraído con el turbidimetro y anotar los resultados.

VI.

CALCULOS Y RESULTADOS PRUEBA INICIAL Datos de muestra Localidad : Huaraz Distrito : Independencia Provincia : Huaraz Muestra : Rio Paria Fecha : 5 de Noviembre del 2015 Hora : 8:30 am. Análisis Realizado: 11 de Noviembre del 2015 a. Turbiedad La turbiedad obtenida en el laboratorio de la muestra es: 29 UNT b. pH El pH asumido de la muestra es pH= 7.80 PARAMETROS A DETERMINAR A. DETERMINACIÓN DE DOSIS ÓPTIMA El Sulfato de Aluminio está a una concentración del 1%. P= D*Q=q*C Donde: P: peso del coagulante a aplicar. D: dosis de coagulante en mg/L Q: capacidad de la jara en L. C: concentración de la solución. q. volumen de solución en ml. D∗Q 5 mgl / l∗1 L∗1000 =0.5 ml q= = C 10000 mg/l

OPERACIONES UNITARIAS

12

TEST DE JARRAS

Con la formula mencionada se calcula q, para añadir a la jeringa

Consideraciones para el cálculo de dosis optima

MESCLA RAPIDA V=80 RPM

130 s-1

FLOCULAC ION V=35RPM

T=