Evaluación de los parámetros que influyen en el proceso de sedimentación en función del agua del Río San Miguel, Cartago.

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Así mismo, para determinar las propiedades de las suspensiones del agua es posible realizar una serie de ensayos en el laboratorio, como lo son la Sedimentación Convencional (por medio de columnas de sedimentación) y Sedimentación de Alta Tasa (por medio de una prueba de jarras modificada). Aplicado a la realidad, los sedimentadores de alta tasa pueden tratar caudales mayores con un espacio más pequeño en comparación con los sedimentadores convencionales. A su vez, los sedimentadores de alta tasa trabajan con flujo laminar (Número de Reynolds, Nr

MATERIALES Y MÉTODOS

Materiales:

-Agua proporcionada por el laboratorio

-Coagulante (sulfato de aluminio líquido al 1%)

-6 beakers de 1 L

-Reactores estáticos mecánicos (equipo de jarras)

-Turbidímetro

-Cronómetro

-Jeringas

Método:

Las pruebas de jarras, fueron realizadas en las instalaciones del Laboratorio de Aguas del Instituto Tecnológico de Costa Rica (ITCR), el veintiséis de agosto del dos mil quince, el agua utilizada para dichas pruebas fue proporcionada y preparada por el encargado del laboratorio de aguas.

Para la determinación de la sedimentación de alta tasa se realizaron 3 sets de prueba de jarras, previo a la realización de la prueba de laboratorio se cuantificó el parámetro de turbiedad inicial del agua proporcionada por el laboratorio. Por cada prueba se llenaron 6 beakers con un volumen de ochocientos mililitros del agua previamente mencionada, se inició el proceso de mezcla rápida por un tiempo de un minuto a una velocidad de 100 RPM y simultáneamente se agregó una dosis de coagulante de sulfato de aluminio (Al2(SO4)3) de 0,7 mg/L.

Posteriormente se dio el proceso de mezcla lenta por un espacio de 20 minutos a una velocidad de 40 RPM. Concluido dicho periodo establecido de mezcla lenta se detuvo el equipo para permitir la sedimentación, proceso en el cual se tomaron muestras de agua a una altura de 2, 3, y 4 cm respectivamente para cada set de prueba de jarras realizadas. Las muestras de agua clarificada fueron recolectados a los tiempos de sedimentación de 0,25, 0,5, 1, 1,5, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 min para la totalidad de las pruebas realizadas. Para la recolección de dichas muestras por set de prueba en la primera jarra se tomaron las muestras correspondientes a los primeros cuatro tiempos de sedimentación, y de manera sucesiva se tomaron 3 muestras por jarra respectiva en el set en los siguientes tiempos previamente estipulados para completar la prueba. Por último se determinó la turbiedad final para cada una de las muestras recolectadas.

Obtenido los resultados se realizó un gráfico de turbiedad residual (Co) vs velocidad de sedimentación (cm/min) y un gráfico de eficiencia de remoción (%) vs carga hidráulica superficial (m3/m2.día), mediante la utilización de las siguientes ecuaciones:

Ecuación 1.

[pic 2]

Ecuación 2.

[pic 3]

Ecuación 3.

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Ecuación 4.

[pic 5]

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La sedimentación es un proceso importante en la potabilización del agua, esta fase entra al sistema luego de la coagulación y floculación, por lo que es un complemento para la reducción del parámetro indicador que es la turbiedad. Este fenómeno se presenta también de manera natural, en cuerpos de aguas como ríos, en los que influye la profundidad del medio acuático y la velocidad del agua. Al igual que las otras etapas es afectado por factores como la temperatura, ya que a bajos niveles de esta la sedimentación se dificulta (Marín, 2006). Es importante mencionar que en la potabilización del agua, la sedimentación debe ir complementada por la filtración, ya que el primer tratamiento remueve las partículas más densas y los filtros se encargan de remover los sólidos con densidades cercanas o menores a la del agua (Maldonado, s.f.).

En el siguiente gráfico se muestra la relación entre la turbiedad residual y la velocidad de sedimentación, para tres alturas diferentes.

[pic 6]

Figura 1. Gráfico de turbiedad residual versus velocidad de sedimentación para las alturas de 0.02, 0.03 y 0.04 metros.

La Figura 1 muestra las tendencias de relación entre la turbiedad residual y velocidad de sedimentación. Para la altura a 2 centímetros puede notarse un aumento en la turbiedad residual, sin embargo, la velocidad de sedimentación se mantiene muy baja y en valores muy similares, de 0 a 2 cm/min; el caso de la medición a los 4 centímetros es bastante similar, ya que los valores que se muestran de turbiedad residual y velocidad de sedimentación son muy bajos, sólo que en este caso al aumentar la velocidad de sedimentación, se incrementa significativamente la turbiedad residual. La altura es un factor fundamental en la sedimentación, puede notarse que a profundidades mayores se obtiene una mejor calidad de agua, ya que esto asegura que los sólidos han sedimentado lo suficiente y no hay partículas flotantes, sin embargo en el fondo se presentan los lodos, lo que proporciona una mala calidad de agua en estas zonas. Por lo anterior la medición a los tres centímetros es la que muestra los valores con mayor eficiencia, ya que conforme aumenta la velocidad de sedimentación la turbiedad residual se mantiene en valores muy bajos en comparación con las otras mediciones, es decir, la remoción de la turbiedad es más estable a esta altura.

Para la determinación de la velocidad de sedimentación debe tomarse en cuenta el tipo de partícula presente, ya que es un factor influyente en este proceso, pues también influye en la distancia de sedimentación, las partículas pueden ser discretas o floculantes (Campos, 2000). El desarrollo de la fuerza de fricción entre la partícula y el líquido provoca el fenómeno de arrastre debido a la forma, lo que afecta la eficiencia y velocidad de sedimentación (Sayago, 2001).

Otra relación importante