Prueba de Jarras

 

Republica Bolivariana Bolivariana de Venezuela. Ministerio del poder popular para la educación «escuela técnica industrial Juan Ignacio Valbuena» •

 

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Prueba de jarras

Integrantes: Eliany #28 Carlos Ortiz Garces #4 Yulimar Parral #25 Hiskania Pineda #12 Gabriely Oller #3

 

Esquema 1._ Definiciones básicas.. 1.1._Floculación 1.2._Tipos de floculantes 1.3_ Turbidez 1.4._ PH 1.5._ Colorímetro 1.6._ Efecto Tyndall 2._ Prueba de jarras

 

Introducción En el siguiente sig uiente trabajo de test de jarras estaremos estar emos obteniendo un amplio conocimiento acerc de su funcionamiento funycionamiento tanto practico acerca comoaanalítico, demás definiciones básicas, dicho dich o aprendizaje será esencial para ser utilizados en un futuro.

 

 

1._ Definiciones básicas Floculación: La floculación es un proceso químico mediante el cual, con la adición de sustancias denominadas floculantes, se aglutinan las sustancias coloidales presentes en el agua, facilitando de esta fforma orma su decantación y posterior filtrado. Es un paso del proceso de potabilización de aguas de origen superficial y del tratamiento de aguas servidas domésticas, industriales y de la minería. Los compuestos que pueden estar presentes en el agua pueden ser: Sólidos en suspensión:

Partículas coloidales (menos de 1 micra), gobernadas por el movimiento browniano; y, Sustancias disueltas (menos que varios nanómetros). El proceso de floculación es precedido por la coagulación, por eso se suele hablar de los procesos de coagulación-floculación. Estos facilitan la retirada de las sustancias en suspensión y de las partículas coloidales: La coagulación es la desestabilización de las partículas coloidales causadas por la adición de un reactivo químico llamado llamad o coagulante el cual, neutralizando sus cargas carg as electrostáticas, hace que las partículas tiendan a unirse entre sí.

 

La floculación: es la aglomeración de partículas desestabilizadas desestabilizadas en microflóculos microf lóculos y después en los flóculos más grandes que tienden a depositarse en el fondo de los recipientes construidos para este fin, denominados sedimentadores.

Los factores que pueden promover la coagulación-floculación son el gradiente gradiente de la velocidad, el tiempo y el pH. El tiempo y el gradiente de velocidad son importantes al aumentar la probabilidad de que las partículas se unan y da más tiempo para que las partículas desciendan, por efecto de la gravedad, y así se acumulen en el fondo. Por otra parte el pH es un factor prominente en la acción desestabilizadora de las sustancias coagulantes y floculantes. La solución floculante más adecuada a la naturaleza de los materiales en suspensión con el fin de conseguir aguas decantadas limpias y la formación de lodos espesos se determina por pruebas, ya sea en laboratorio o en el campo. En la minería, los floculantes utilizados son polímeros sintéticos de alto peso molecular. cuyas moléculas son de cadena larga y con gran afinidad por las superficies sólidas. Estas macromoléculas se fijan por adsorción a las partículas y provocan así la floculación por formación de puentes interpartículas.

 

  Tipos de floculación  Floculación iónica

Mediante la floculación iónica se modifican las moléculas Mediante disueltas en un fluido mediante la acción de los llamados floculadores floculador es iónicos, que son los elementos materiales compuestos por tubos de acero inoxidable, plata o cobre, que conectados en su extremo a polos de corriente directa, positiva o negativa, generan la actividad iónica. Los floculadores iónicos sumergidos en el fluido producen un campo eléctrico de baja intensidad con actividad iónica constante, que incrementa la energía de los electrone ele ctroness de enlace; entonces, los átomos que componen las moléculas diluidas en el medio sufren un cambio en su estructura que las lleva a su forma más elemental, confirmando la teoría electrolítica de la disociación.

 

 

1.1 Tipos de floculantes  Los floculantes pueden ser: Minerales: por ejemplo la sílice activada. Se le ha considerado como el mejor floculante capaz de asociarse a las sales de aluminio. Se utiliz utiliza a sobre todo en el tratamiento de agua potable. Orgánicos: son macromoléculas de cadena larga y alto peso molecular, de origen natural o sintético. Los floculantes orgánicos de origen natural se obtienen a partir de productos naturales como alginatos (extractos de algas), almidones (extractos de granos vegetales) y derivados de la celulosa. Su eficacia es relativamente pequeña. Los de origen sintético, son macromoléculas de cadena larga, solubles en agua, conseguidas por asociación de monómeros simples sintéticos, alguno de los cuales poseen cargas eléctric eléctricas as o grupos ionizable ionizabless por lo que se le denominan polielectrolitos. Según el carácter iónico de estos grupos activos, se distinguen: Polielectrolitos Polielectr olitos no iónicos: son poliacrilamidas de masa molecular comprendida entre 1 y 30 millones. Polielectrolitos aniónicos: Caracterizados por tener grupos ionizados negativamente (grupos carboxílicos). Polielectrolitos catiónicos: caracterizados por tener en sus cadenas una carga carg a eléctrica positiva, debida a la presencia de grupos amino.

 

  La selección del polielectrolito adecuado se hará mediante ensayos jartest. En general, la acción de los polielectrolitos puede dividirse en tres categorías: En la primera, los polielectrolitos actúan como coagulantes rebajando la carga de las partículas. Puesto que las partículas del agua residual están cargadas negativamente, se utilizan a tal fin los polielectrolitos catiónicos. La segunda forma de acción acc ión de los polielectr polielectrolitos olitos es la formación de puentes entre las partículas. El puente se forma entre las partículas que son adsorbidas por un mismo polímero, las cuales se entrelazan entre sí  provocando su crecimiento. La tercera forma de actuar se clasifica como una acción de coagulaciónformación de puentes, que resulta al utilizar polielectrolitos catiónicos de alto peso molecular. Además de disminuir la carga, estos polielectrolitos formarán también puentes entre las partículas.

 

  1.3 Turbidez Se entiende por turbidez o turbiedad la falta de transparencia de un líquido debida a la presencia de partículas en suspensión. Cuantos más sólidos en suspensión haya en el líquido (generalmente se hace referencia al agua), más sucia parecerá ésta y más alta será la turbidez. La turbidez es considerada una buena medida de la calidad del agua, cuanto más turbia, menor será su calidad. Origen de la turbidez del agua Hay varios parámetros que influyen en la turbidez del agua. Algunos de estos son: Presencia de fitoplancton, y / o crecimiento de las algas; Presencia de sedimentos procedentes de la erosión; Presencia de sedimentos resuspendidos del fondo (frecuentemente revueltos por peces que se alimentan por el fondo, como la carpa); Descarga de como por ejemplo escorrentías urbanas, mezclados enefluentes, el agua que se analiza.

 

 

Límite de turbidez del agua para consumo humano Según la OMS (Organización Mundial para la Salud), la turbidez del agua para consumo humano no debe superar en ningún caso las 5NTU, y estará idealmente por debajo de 1 NTU. Los sistemas filtrantes, de las plantas de tratamiento del agua para consumo humano deben asegurar que la turbidez no supere 1 NTU* (0.6NTU para filtración convencional o directa) en por lo menos 95% de las muestras diarias de cualquier mes. A partir del 1 de enero del 2002, en los estándares de los EEUU, la turbidez no debe superar 1 NTU, y no debe superar 0.3 en 95% de las muestras diarias de cualquier mes.

 

  Efectos de una alta turbidez en el agua  Efectos Las partículas suspendidas absorben calor de la luz del sol, haciendo que las aguas turbias se vuelvan más calientes, y reduciendo así la concentración de oxígeno en el agua (el oxígeno se disuelve mejor en el agua más fría). Además algunos organismos no pueden sobrevivir en agua más caliente, mientras que se favorece la multiplicación de otros. Las partículas en suspensión dispersan la luz, de esta forma decreciendo la actividad fotosintética en plantas y algas, que contribuye a bajar la concentración de oxígeno más aún.

Como consecuencia de la sedimentación de las partículas en el fondo, los lagos poco profundos se colmatan más rápido, los huevos de peces y las larvas de los insectos son cubiertas y sofocadas, las agallas de los peces se tupen o dañan. El principal impacto de una alta turbidez es meramente estético: a nadie le gusta el aspecto del agua efectivamente sucia. Per Pero o además, esque esencial la Esto turbidez para desinfectar el agua deseaeliminar ser bebida. añade costes extra para el tratamiento de las aguas superficiales. Las partículas suspendidas suspendidas también ayudan a la adhesión de metales pesados y muchos otros compuestos orgánicos tóxicos y pesticidas.

 

  Medición de la turbidez

La turbidez se mide en Unidades Nefelométricas de turbidez, o Nephelometric Turbidity Unit (NTU). El instrumento usado para su medida es el nefelómetro o turbidímetro, que mide la intensidad de la luz dispersada a 90 grados cuando un rayo de luz pasa a través de una muestra de agua.

 

1.4 PH 

 

El pH es una medida de acidez o alcalinidad de una disolución. El pH indica la concentración concentra ción de iones i ones hidronio [H3O+] presentes en determinadas sustancias. La sigla significa ‘potencial hidrógeno’, ‘potencial de hidrógeno’ o ‘potencial  pondus Hydrogenii  Hydrogenii  de hidrogeniones’ o potentia ; del término latín pondus , n. =  potencia, f. =( pondus hydrogenium peso; potencia; , n. = hidrógeno). hidrógen o). Este fue acuñado por el químico danés S. P. L. Sørensen (1868-1939), quien lo definió como el opuesto del logaritmo en base 10 (o el logaritmo del inverso) de la actividad de los iones hidrógeno. Esto es: Desde entonces, el término "pH" se ha utilizado universalmente por lo práctico que resulta para evitar el manejo de cifras largas y complejas. En disoluciones diluidas, en lugar de utilizar la actividad del ion hidrógeno, hidrógeno, se le puede aproximar aproximar empleando la concentración concentra ción molar del ion hidrógeno. hidrógeno. Por ejemplo, una concentración de [H 3O+] = 1 × 10 –7 M (0,0000001) es simplemente un pH de 7 ya que: pH = –log[10 –7] = 7 La escala de pH típicamente va de 0 a 14 en disolución acuosa, siendo ácidas las disoluciones con pH menores a 7 (el valor del exponente de la concentración es mayor, porque hay más iones en la disolución) y alcalinas al calinas las que tienen pH mayor mayores es a 7. El pH = 7 indica la l a neutralidad de la disolución (cuando el disolvente disolvente es agua). a gua). En productos productos de aseo y limpieza se suele hacer uso del término "pH neutro". En este caso la neutralidad hace referencia referencia a un nivel de pH 5,5. Debido a las características de de la piel humana, cuyo pH es e s 5,5, se indica neutralidad de pH en este tipo de productos que están destinados a entrar en contacto con nuestra piel para destacar su no

agresividad. Si se aplicaran productos de pH 7 a nuestra piel se produciría una variación del pH cutáneo c utáneo con posibles consecuencias negativas

 

  1.5 Colorímetro Un colorímetro es cualquier herramienta que identifica el color y el matiz para una medida más objetiva del color. color. El colorímetro también es un instrumento que permite medir la absorbencia de una solución en una específica frecuencia de luz a ser determinada. Es por eso, que hacen posible descubrir la concentración de un soluto conocido que sea proporcional a la absorbencia. Descripción

Diferentes sustancias químicas absorben diferentes frecuencias de luz. Los colorímetros colorímetr ossustancia se basan es enproporcional el principio de que la absorbencia de una a su concentración, y es por eso que las sustancias más concentradas muestran una lectura más elevada de absorbencia. Se usa un filtro en el colorímetro para elegir el color de luz que más absorberá el soluto, para maximizar la precisión la lectura. Note que el lo color deun luz absorbida es lo opuesto del de color del espécimen, por tanto filtro azul sería apropiado para una sustancia naranja. Los sensores miden la cantidad de luz que atravesó la solución, comparando la cantidad entrante y la lectura de la cantidad absorbida.

 

 

Se realiza una serie de soluciones de concentraciones conocidas de la sustancia química en estudio y se mide la absorbencia para cada concentración, así se obtiene una gráfica de absorbencia respecto a concentración. Por Por extrapolación de la absorbencia en la gráfica se puede encontrar el valor de la concentración desconocida de la muestr muestra. a. Otras aplicaciones de los colorímetros colorímetros son para pa ra cualificar y corregir reacciones de color en los monitores, o para calibrar los colores de la impresión fotográfica. Los colorímetros colorímetr os también se utilizan ut ilizan en personas con déficit visual (ceguera o daltonismo), donde los nombres de los colores son anunciados en medidas de parámetros parámetr os de color (por ejemplo, saturación y luminiscencia) El color de APHA americana de laasalud pública)deselos utiliza típicamente para caracteri caracterizar zar (asociación los polímeros con respecto la amarillez polímeros. El color de APHA o el número de APHA refiere a un estándar del platino-cobalto. Los colorímetros colorímetr os se pueden calibrar según las soluciones estándar del cobalto del platino y las soluciones poliméricas se pueden comparar a los estándares estándares para determinar el número de APHA. Cuanto más alto es el número de APHA, más el amarillo la ysolución (Referencia: La 211 medida del el cazador Richard polimérica. W. Harold, Wiley, 1987, P. y 214 deaspecto, Richard del S.) 2.o ed., por

 

Efecto Tyndall El efecto Tyndallico es el fenómeno físico que hace que las partículas coloidales en una disolución o un gas sean visibles al dispersar la luz. Por el contrario, contrario, en las disoluciones verdaderas verdader as y los gases sin partículas en suspensión son transparentes, pues prácticamente no dispersan la luz. Esta diferencia difer encia permite distinguir a aquellas mezclas heterogéneas que son suspensiones. El efecto Tyndall Tyndall se observa claramente claramen te cuando se usan los far faros os de un automóvil en la niebla o cuando entr entra a luz solar sol ar en una habitación con polvo, y también es el responsable de la turbidez que presenta una emulsión de dos líquidos transparentes transparentes como como son el agua y el aceite de oliva. El científico irlandés John Tyndall estudió el efecto que lleva su apellido en 1869

 

 

2._ Prueba de jarras  La prueba de jarras es la principal prueba de laboratorio laboratorio utilizada para determinar el dopaje de coagulantes en las plantas de tratamiento tratamiento de agua potable, aunque el aparato es simple, se debe tener cuidado con el fin de obtener resultados confiables. Debido al gran numero de variables involucradas involucradas en el proceso de coagulación, no ha sido posible estandarizar el procedimiento de la prueba de jarras. En esta prueba de laboratorio examinaremos una de estas variables, pH y su efecto sobre la formación de floc y la remoción de turbiedad. Para la prueba de jarrascompuestos debe evitarse el uso deque detergentes en el laboratorio, que muchos contienen anionicos son fuertemente adsorbidosyapor el interior de las jarras de vidrio. Si estos no son completamente completamente quitados, aun los rastros rastr os pueden afectar los resultados de las pruebas de jarras en forma significativa. Los residuos de tres limpiadores pueden también anular la efectividad de dosis bajas de polímeros catatónicos. catatónicos. Para Par a prueba de investigación la experiencia demuestra que para coagulantes hidrolizantes, tales como alumbre y sulfato ferrico, la mezcla rápida dan generalmente excelentes resultados. Para coagulantes poliméricos, de peso molecular alto los resultados son a menudo dramaticos con mez mezcla cla rápida a 100rpm por 20 minutos, seguida de 20 minutos de floculación de 25 a 30 rpm. Los flocs producidos cuando se usa este material para coagular y flocular turbiedad son tan pesados que la sedimentación es casi completa a la velocidad mucho mas lenta usada con flocs de alumbre.

 

  Objetivos generales  Determinar el dopaje de coagulantes para el proceso de floculación en la eliminación de turbiedad en las plantas de tratamiento de agua potable Objetivos específicos Llenar los vasos precipitados del aparato con el agua a analizar.

Adicionar el coagulante a cada contenedor y mezclar aproximadamente 100rpm por 1 minuto. Reducir la velocidad de mezclado a 25 o 35 rpm y continuar el proceso de mezclado por 15 o 20 minutos. Apagar el equipo de mezclado y esperar a que se sedimente de 20 a 45 minutos. Filtrar el contenido de los contenedores y hacer las pruebas necesarias con el recipiente y el sobrenadante.

 

 

PROCEDIMIENTO  Se proveerá un recipiente grande de suspensión coloidal con una turbiedad de 15 unidades. Transferir seis porciones de 2500ml de la suspensión completamente mezclada a recipientes que se proveerán y, alcalinidad del

agua filtrada, el filtrado puede hacerse por varios métodos, el instructor especificará cual será el empleado. MARCO TEORICO  ENSAYO DE JARRAS El conocimiento y destreza para realizar el ensayo son fundamentales para determinar la dosis óptima de coagulante a aplicar al agua. Se considera que es una labor fundamental para logra buenos niveles de eficiencia con químicos. El ensayo se presenta para sulfato de aluminio. Sin embargo, el procedimiento esencialmente es el mismo para cualquier coagulante a

utilizar, cambiaran las concentraciones de las soluciones las cuales se pueden consultar con las casas comercializadoras del producto. Análisis físico - químico del agua cruda. El análisis físico-químico de rutina comprende la determinación de: turbiedad,

 

el color, el pH y la alcalinidad. A partir de éste análisis el operador cuenta con los elementos para establecer las cantidades aproximadas de coagulantes que debe aplicar al ensayo (Coagulación),, siendo la turbiedad e factor (Coagulación) factor que mas variaciones presenta y el más fácil de remover dentro de las condiciones de cada planta. Para la dosificación correcta se debe efectuar el Ensayo de Jarras o ensayo de dosis óptima. La prueba de jarras es un procedimiento que se utiliza comúnmente en los laboratorios. Este método determina las condiciones de operación optimas generalmente para el tratamiento de aguas. La prueba de jarras permite ajustar el pH, hacer variaciones en las dosis de las diferentes sustancias químicas que se añaden a las muestras, alternar velocidades de mezclado y recrear recr ear una pequeña escala lo que se podría ver en un equipo de tamaño industrial. Una prueba de jarras puede simular los procesos de coagulación o floculación que promueven la remoción de coloides suspendidos y materia orgánica.

 

  RESULTADOS Tabla1. Condiciones iníciales muestra de agua. Fecha toma de muestra Lugar muestreo Temperatura ºc pH unidades Turbiedad UNT Color UC 75,3 932 12-6-13 Pozo subterráneo 16 8,41 Tabla 2. Condiciones ensayo de jarras. Parámetro Jarra 1 2 3 4 5 6 Velocidad de agitación mezcla rápida (rpm) 120 120 120 120 120 120 Tiempo agitación mezcla rápida (min) 1 1 1 1 1 1 Velocidad agitación mezcla lenta (rpm) 60 60 60 60 60 60 Tiempo agitación mezcla lenta (min) 20 20 20 20 20 20 Tiempo sedimentación pH 8,31 de 8,08 7,88 7,71 7,55(min) 7,4920 20 20 20 20 20 Temperatura (°c) 19 19 19 19 19 19 Turbiedad (UNT) 11,2 8,05 4,57 6,66 8,68 5,50 Color (UC) 219 193 147 198 162 146 Rapidez Tamaño de de sedimentación floculos 6 5 4 361 52 4 3 1 2

 

 

ANALISIS DE RESULTADOS  Analizando los datos obtenidos en la prueba de jarras graficando observamos que en la turbiedad vs dosis se tiene que para una dosis de 1mm se obtiene una turbiedad de 1, cuando se le aplica una dosis de 2mm se observa una turbiedad de 5, cuando se le aplica una dosis de 3mm la turbiedad la turbiedad es de 8, cuando la dosis es de 4mm la turbiedad presente presente es de 6, si la dosis es de 5mm la turbiedad es de 5, y finalmente con dosis de 6mm la turbiedad es de 7. Observando una menor turbiedad con una dosis de 1mm. Con la segunda grafica se observa que con la primera dosis el color es de bajo rango, y con la tercera dosis el color es de un valor de 56. En la tercera grafica grafica se compara el color con la turbiedad y se observa que para una mayor turbiedad se tiene un color de valor mayor, es decir que para un color de bajo rango la turbiedad es de 1, con un color de valor 47 la turbiedad es de 5, con color 56 la turbiedad es 8 siendo el valor mas alto, alto, con color 31 la turbiedad es de 6, con un color de valor 39 la turbiedad es 5, y finalmente con un color de 32 la turbiedad es de 7. Observando la cantidad que se ha formado se que analiza que la may mayor or cantidad se formóde enfloc la jarra 1, determinando la dosis

optima fue la que se le aplicó a ésta jarra.  

  CONCLUSIONES  La dosis óptima se establece debido a la cantidad de floc que se forma en las jarras, en este caso la mayor cantidad de folc se presentó en la jarra 5.

 

Anexos Colorímetro:

Floculante

 

Equipo de test de jarras

Evidencias

 

Conclusión

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Con la realización de este trabajo hemos adquirido un amplio conocimiento acerca del test de jarras, también de la turbidez, colorímetro, entre otros. Estamos seguros que los conocimientos adquiridos nos servirán de ayuda para un futuro.

 

Gracias xD