Ambiental

4 DESCRIPCIÓN DE LOS PROCESOS

C.4.4.1 Dosificación

C.4.4.1.1 Coagulantes

Los coagulantes que pueden emplearse son los coagulantes metálicos y los polímeros orgánicos e

inorgánicos.

1. Coagulantes metálicos. Pueden ser de tres tipos: sales de aluminio, sales de hierro y compuestos

varios, como el carbonato de magnesio. Los coagulantes con sales de aluminio son el sulfato de

aluminio, sulfato de aluminio amoniacal y aluminato de sodio. Los coagulantes con sales de hierro

son el cloruro férrico, el sulfato férrico y el sulfato ferroso. Para la dosificación en la coagulación por

adsorción-neutralización debe tenerse en cuenta la relación estequiométrica entre la dosis del

coagulante y la concentración de los coloides, ya que una sobredosis conduce a una reestabilización

de las partículas. Para aguas con bajo nivel de alcalinidad, se recomienda aumentar el pH añadiendo

hidróxido de calcio (Ca(OH)2).

2. Los polímeros inorgánicos. Se pueden emplear los polímeros de hierro (III) y aluminio como

coagulantes. Se recomienda el uso de policloruro de aluminio para el tratamiento de aguas blandas y

turbias. Entre los polímeros orgánicos o polielectrolitos que se pueden emplear están los derivados

del almidón y la celulosa, materiales proteicos. Para la aplicación de los coagulantes sintéticos debe

solicitarse la aprobación del Ministerio de Salud o constatarse que haya sido aprobado su uso en el

tratamiento del agua potable por la Comunidad Europea, por Estados Unidos o por Canadá. En la

operación, la velocidad de agitación debe ser menor, ya que altas velocidades pueden llegar a

romper las largas cadenas poliméricas; por tanto, debe mantenerse una mezcla uniforme y se debe

evitar la ruptura de los puentes formados entre polímeros y coloides. Para su empleo se recomienda

la realización de ensayos de jarras en rangos amplios de dosificaciones, para determinar la

dosificación óptima.

En caso de emplearse los polielectrolitos debe tenerse en cuenta los siguientes aspectos:

1. Es necesario conocer las características físicas y químicas del polímero: si es catiónico, aniónico o

no iónico. Los polielectrolitos catiónicos coagulan rápidamente las algas.

2. Los polielectrolitos no son igualmente efectivos con todas las aguas.

3. La sobredosis de polielectrolitos produce reestabilización.

4. Deben añadirse en solución diluida para asegurar una completa mezcla.

5. Debe conocerse la máxima concentración en que se puede aplicar, lo mismo que los volúmenes que

se pueden manejar y las condiciones óptimas de preparación de las soluciones diluidas.

C.4.4.1.2 Productos auxiliares

Debe adicionarse un auxiliar de la coagulación, de la floculación o de la filtración, si en los ensayos de

laboratorio se ha determinado que es conveniente. En su selección, debe escogerse aquel que no vaya

a tener efectos adversos sobre la calidad del agua tratada.

Deben emplearse sustancias auxiliares de la coagulación para lograr el pH óptimo de coagulación.RAS-2000. Sistemas de Potabilización

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C.4.4.1.3 Selección del coagulante y productos auxiliares

En la selección del coagulante, debe tenerse en cuenta su facilidad de adquisición, almacenamiento,

manejo, seguridad y dosificación. No deben usarse aquellos productos fácilmente deteriorables o que

requieran condiciones muy específicas para su manejo y conservación.

Dentro de la amplia gama de coagulantes, debe escogerse aquel que no vaya a tener efectos nocivos

sobre la calidad física, química o biológica del agua tratada y que represente un efecto favorable sobre

el tamaño del flóculo y sobre la velocidad de asentamiento.

Deben realizarse ensayos de laboratorio para determinar cuál es el coagulante o cuáles son los

coagulantes más apropiados para el tratamiento.

C.4.4.1.4 Unidades de dosificación

De acuerdo con las características de los productos químicos, pueden emplearse dosificadores en seco

y en solución.

1. Dosificadores en seco

Deben emplearse para la aplicación de sustancias químicas en polvo, los dosificadores pueden ser

volumétricos o gravimétricos.

a) Volumétricos

En este tipo de dosificadores la dosis requerida debe determinarse midiendo el volumen de

material que libera una superficie que se desplaza a velocidad constante. Los dosificadores más

utilizados son la válvula alveolar, el disco giratorio, el cilindro giratorio, el plato oscilante y de

tornillo.

El disco giratorio se recomienda para dosificar sulfato de aluminio, cal, carbonato de sodio o de

calcio.

Debe proveerse de agua de buena calidad para la preparación de la solución, lo mismo que una

adecuada mezcla.

b) Gravimétricos

La cantidad de producto químico dosificado debe medirse pesando el material, o con base en una

pérdida de peso constante del material depositado en la tolva. Los dosificadores más empleados

son la de correa transportadora y la de pérdida de peso.

Para el empleo de dosificadores en seco deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos:

1) Los productos químicos dosificados en seco deben ser disueltos en agua antes de su

aplicación.

2) Deben preverse tolvas de acumulación con dosificadores cuya capacidad sea de 8 a 12 horas

de consumo.

2. Dosificadores en solución

Deben usarse para dosificar por vía húmeda o para dosificar líquidos. Pueden ser de dos tipos: por

bombeo y por gravedad.

a) Sistemas por bombeo

Se pueden emplear las bombas de pistón y de diafragma. La bomba dosificadora de pistón es

muy precisa, pero debe emplearse con precaución en el caso de productos abrasivos o muy

corrosivos. La bomba dosificadora de diafragma es accionada hidráulicamente, debe utilizarse

para líquidos corrosivos, tóxicos, abrasivos, viscosos; puede estar provista de membrana simple o

doble.RAS-2000. Sistemas de Potabilización

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b) Sistemas por gravedad

Pueden emplearse los de carga constante y los de carga regulable. En los de carga constante

debe mantenerse una carga constante de agua sobre un orificio para obtener un caudal de

dosificación constante. El caudal debe calibrarse a la salida mediante una válvula.

Este sistema debe contar de un tanque de solución, un tanque dosificador y un dispositivo de

medida. Para el nivel bajo de complejidad del sistema, puede emplearse un único tanque para

la preparación de la solución y la dosificación.

Para la preparación de soluciones o suspensiones en tanques, debe contarse con dos unidades con

capacidad para funcionar al menos durante 8 a 12 horas, con la dosis media.

Los saturadores de cal pueden emplearse para producir una solución saturada de hidróxido de

calcio, Ca(OH)2, este equipo consta de un tanque donde se deposita la cal que debe ser disuelta. El

agua debe introducirse en la cal por el fondo del tanque, y la solución saturada debe colectarse en la

superficie libre mediante canaletas, o en la proximidad a la superficie.

3. Selección del dosificador

En la selección del tipo de dosificador se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:

a) La precisión requerida, la confiabilidad para aplicar siempre la dosis predeterminada, el tipo de

producto por dosificar y el rango de caudal de trabajo.

b) Factores técnicos y económicos.

c) Los dosificadores deben tener una capacidad para dosificar por lo menos, la dosis que cubra las

condiciones más desfavorables del agua por tratar.

d) Deben conseguirse en el mercado las piezas de repuestos para el tipo de dosificador

seleccionado.

e) Para los niveles bajo y medio de complejidad deben preferirse los dosificadores con control

manual; para los niveles medio alto y alto de complejidad el control puede ser automático, pero

debe estar diseñado para permitir su manejo manual en caso de daño o emergencia y tener por lo

menos dos unidades de dosificación.

C.4.4.2 Mezcla rápida

Todo sistema de coagulación debe contar con una mezcla rápida capaz de dispersar los coagulantes en

el tiempo requerido por el proceso. Si la coagulación es por desestabilización-adsorción, el tiempo debe

ser menor de 1 segundo; si es por barrido, el tiempo debe estar entre 1 y 10 segundos.

Las unidades de mezcla rápida deben ubicarse preferiblemente cerca del cuarto de dosificación.

C.4.4.2.1 Mezcladores hidráulicos

1. Resalto hidráulico

Los mezcladores hidráulicos pueden emplearse cuando se dispone de suficiente cabeza o energía

en el flujo de entrada. El resalto debe producirse en la garganta, por lo que el dispositivo debe

diseñarse para garantizar esta condición. Tienen la ventaja de no requerir equipo mecánico.

Puede emplearse la canaleta Parshall como dispositivo para la generación del salto hidráulico

siempre y cuando no trabaje ahogado. También pueden usarse vertederos de cresta ancha con

dientes productores de resalto

2. Difusores

El difusor puede ser un tubo perforado o una canaleta de distribución. Debe diseñarse teniendo en

cuenta que a mayor número de puntos de aplicación se obtiene una mayor dispersión del coagulante

y se logra una mayor eficiencia.RAS-2000. Sistemas de Potabilización

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Para la utilización de los difusores, como dispositivo de mezcla, deben satisfacerse las siguientes

condiciones:

· La aplicación de la solución debe ser uniforme en toda la sección transversal.

· El sistema difusor debe permitir la limpieza periódica.

3. Vertederos

Esta unidad puede emplearse también para medir el caudal de entrada a la planta. La dosificación

del coagulante debe realizarse a través de la longitud del vertedero. Los vertederos sólo deben

utilizarse para los niveles bajo y medio de complejidad.

4. Mezcladores estáticos de inserción

El mezclador estático debe insertarse dentro del tubo. El material con que se diseñe debe ser

resistente a la corrosión; se recomienda emplear acero inoxidable o cerámica. Produce mezclas

instantáneas muy útiles en los casos de coagulación por adsorción-neutralización de cargas.

C.4.4.2.2 Mezcladores mecánicos

Los tanques pueden diseñarse con sección circular o cuadrada. El mezclador mecánico empleado

puede ser del tipo hélices, paletas, turbinas u otros elementos similares acoplados a un eje de rotación

impulsado por una fuerza motriz. Los ejes deben girar a un número elevado de revoluciones para

agitar el agua en forma violenta y facilitar el mezclado rápido y uniforme con el coagulante.

La entrada del agua debe ser por la parte inferior del tanque y la salida por la parte superior para que la

mezcla sea completa. Debe diseñarse una pantalla, a la entrada del mezclador, para facilitar el ingreso

del flujo por la parte inferior. El mezclador debe tener desagües para la limpieza.

Para el correcto funcionamiento de los mezcladores mecánicos debe tenerse en cuenta que la potencia

suministrada está en función del gradiente de velocidad medio requerido.

C.4.5 PARÁMETROS DE DISEÑO

C.4.5.1 Dosificación

C.4.5.1.1 Coagulantes

1. Concentración y dosificación

Para todos los niveles de complejidad del sistema debe determinarse la dosis óptima en el

laboratorio mediante la prueba de jarras de acuerdo a la Norma Técnica Colombiana 3903.

Los coagulantes que pueden emplearse en el tratamiento son los siguientes:

· Sulfato de aluminio, de acuerdo a la norma NTC 531 (Rev. 5) o AWWA B403

· Cloruro férrico líquido, de acuerdo a la norma NTC 3976

· Sulfato férrico, de acuerdo a la norma AWWA B406

· Sulfato ferroso, de acuerdo a la norma AWWA B402

· Aluminato de aluminio

· Hidroxicloruro de aluminio, de acuerdo a la norma AWWA B408

Para los polímeros orgánicos e inorgánicos debe obtenerse la dosis óptima y las condiciones óptimas

de operación a partir de ensayos en el laboratorio. Los polímeros pueden usarse como coagulantes,

como ayudantes de la floculación o como ayudantes de la coagulación, solos o acompañados de

coagulantes metálicos o como ayudantes de la filtración. Se pueden emplear para mejorar la

separación de las partículas o para bajar los costos del proceso.

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