República Bolivariana De Venezuela

Ministerios Del Poder Popular Para Defensa

Universidad Nacional Experimental Politécnica De La Fuerza Armada

Bolivariana

UNEFA

Núcleo Guárico - Extensión Camaguán

ELABORACIÓN DE UN FILTRO LENTO PARA DETERMINAR LAS

CARACTERISTICAS DE LAS OPERACIONES UNITARIAS DE

FILTRACION DURANTE EL TRATAMIENTO DEL AGUA POTABLE EN LA

UNEFA, MUNICIPIO ESTEROS DE CAMAGUÁN, ESTADO GUÁRICO.

Tutora:

Ing. Calderón Arnaldo

6to Semestre

Ing.Agroindustrial

Autores:

Sección: 01

Sección: 02

ÍNDICE

Contenido Pág.

Introducción………………………………………………………………… 3

Objetivos………………………………………………………………….... 5

Justificación………………………………………………………………… 6

Metodología………………………………………………………………… 7

Cronograma de

actividades......................................................................…

9

Conclusión…………………………………………………………………… 10

Recomendaciones…………………………………………………………… 11

Referencias

Bibliográficas........................................................................….

12

Anexos………………………………………………………………………. 13

INTRODUCCIÓN

Las diversas actividades agrícolas, ganaderas, industriales y

recreacionales del ser humano ha traído como consecuencia la

contaminación de las aguas superficiales con sustancias químicas y

microbiológicas, además del deterioro de sus características estéticas.

Para hacer frente a este problema, es necesario someter al agua a

una serie de operaciones o procesos unitarios, a fin de purificarla o

potabilizarla para que pueda ser consumida por los seres humanos.

Una operación unitaria es un proceso químico, físico o biológico mediante el

cual las sustancias objetables que contiene el agua son removidas o

transformadas en sustancias inocuas.

La mayor parte de los procesos originan cambios en la concentración

o en el estado de una sustancia, la cual es desplazada o incorporada en la

masa de agua. Este fenómeno recibe el nombre de transferencia de fase.

Son ejemplos de ello la introducción de oxígeno al agua (transferencia de la

fase gaseosa a la líquida) y la liberación de anhídrido carbónico contenido en

el agua (transferencia de la fase líquida a la gaseosa) mediante el proceso

de aereación.

OBJETIVOS

General:

Elaborar un filtro lento para determinar las características de las operaciones

unitarias de filtración durante el tratamiento del agua potable en la unefa,

municipio esteros de Camaguán, estado Guárico.

MALO Objetivos específicos:

Investigar acerca de la realización de filtros convencionales a

gravedad.

Diseñar un modelo de filtro de tipo convencional a gravedad

que contengan material orgánico y minerales.

Instalar el filtro por gravedad en la casona UNEFAB Municipio

Esteros De Camaguan Estado Guárico.

Conocer el proceso de filtración del filtro convencional

mediante sus agentes filtrantes.

MALO JUSTIFICACIÓN

Él porque, de este proyecto de investigación responde a la necesidad

observada en nuestra casa de estudio, en la deficiencia de agua potable para

el consumo de la población estudiantil, por tal motivo se propone Fabricar un

Filtro convencional por gravedad Con Material Orgánico y Minerales De Tipo

Experimental, permitiendo así la solución de esta problemática la cual es

fundamental para el consumo de las personas que hacen vida en dicha casa

de estudio. Ahora bien, la finalidad de esta investigación experimental, es

proporcionar una alternativa confiable, económica y ecológica para el

tratamiento del agua contaminada, que en distintos aspectos acarrea la

escasez del agua potable a través del diseño y construcción de un prototipo

purificador de agua que permitiera la mayor calidad de agua potable, de una

fuente económicamente factible.

MARCO TEORICO:

Filtro de agua:

Un filtro de agua es un dispositivo que trata de mejorar la calidad del

agua mediante sistemas que separan y retienen las partículas indeseadas

que pueda contener, pero que dejan pasar el líquido. Se trata de una

definición general, porque la utilidad práctica de estos dispositivos es muy

diversa, así como los distintos modelos. Una persona que desee adquirir un

filtro de agua debe de tener en cuenta que la mayoría no purifican el agua

sino que simplemente mejoran su sabor.

Purificación del agua en el filtro:

El agua que se distribuye en ciudades o las comunidades es tratada

extensivamente. Las medidas específicas de purificación del agua se toman

para hacer que el agua alcance los estándares actuales de calidad

requeridos.

Los métodos de purificación se pueden dividir en la deposición de

materia suspendida, tratamiento físico/químico de coloides y el tratamiento

biológico. Todos estos métodos de tratamiento tienen varias aplicaciones

diferentes.

La purificación se divide en:

1. Purificación física del agua:

La purificación física del agua se refiere sobre todo a técnicas de

filtración. La filtración es un instrumento de purificación para quitar los sólidos

de los líquidos. Hay varios tipos de técnicas de filtración. Un filtro típico

consiste en un tanque, los medios de filtro y un regulador para permitir la

expulsión.

a) Pantallas: La filtración a través de las pantallas se hace

generalmente al principio del proceso de la purificación del agua. La forma de

las pantallas depende de las partículas que tienen que ser eliminadas.

b) Filtración de la arena: La filtración de la arena es un método usado

con frecuencia, muy robusto para quitar los sólidos suspendidos del agua. El

medio de filtro consiste en una capa múltiple de arena con una variedad de

tamaño y gravedad específica. Cuando el agua atraviesa el filtro, los sólidos

suspendidos en el agua precipitan en la arena donde quedan como residuo y

en el agua se reduce los sólidos suspendidos, esta fluye del filtro. Cuando los

filtros se cargan con las partículas se invierte la dirección de filtración, para

regenerarlo. Los sólidos suspendidos más pequeños tienen la capacidad de

pasar a través de un filtro de arena, a menudo se requiere la filtración

secundaria.

c) Filtración de flujo cruzado: La filtración de membrana con flujo

cruzado quita las sales y materia orgánica disuelta, usando una membrana

permeable que impregne solamente los contaminantes. El concentrado

permanece mientras que el flujo pasa adelante a través de la membrana.

Hay diversas técnicas de filtración con membranas, estas son: microfiltración,

ultrafiltración, nanofiltración y osmosis inversa (OI).

2. Purificación con productos químicos:

La purificación química del agua se refiere a muchos y diversos

métodos. Qué método aplicar depende de la clase de contaminación hay en

el agua. Abajo se resumen muchas de estas técnicas químicas de

purificación.

a) Desinfección: La desinfección es uno de los pasos más

importantes de la purificación del agua de ciudades y de

comunidades. Responde al propósito de matar a los actuales

microorganismos indeseados en el agua; por lo tanto los

desinfectantes se refieren a menudo como biocidas. Hay una gran

variedad de técnicas disponibles para desinfectar los líquidos y

superficies, por ejemplo: desinfección con ozono, desinfección con

cloro y desinfección UV.

El cloro cuando es dejado caer: puede reaccionar las cloraminas y los

hidrocarburos tratados con cloro, que son agentes carcinógenos peligrosos.

Para prevenir este problema el dióxido de cloro puede ser aplicado. El

dióxido de cloro es un biocida eficaz a bajas concentraciones tales como 0,1

PPM y excelentes en una gama ancha de pH. El ClO2 penetra la pared de la

célula de las bacterias y reacciona con aminoácidos vitales en el citoplasma

de la célula para matar al organismo. El subproducto de esta reacción es

clorito. Los estudios toxicológicos han demostrado que el subproducto de la

desinfección del dióxido de cloro, clorito, no tiene ningún riesgo adverso

significativo para la salud humana.

2. Purificación biológica del agua:

La purificación de biológica del agua se realiza para bajar la carga

orgánica de compuestos orgánicos disueltos. Los microorganismos,

principalmente bacterias, hacen la descomposición de estos compuestos.

Hay dos categorías principales de tratamiento biológico: tratamiento aerobio

y tratamiento anaerobio. La demanda biológica de oxígeno (DBO) define la

carga orgánica. En sistemas aerobios el agua se airea con aire comprimido

(con oxígeno en algunos casos simplemente), mientras que los sistemas

anaerobios funcionan bajo condiciones libres de oxígeno.

Nosotros hemos elegimos este proyecto para saber cómo podemos

descontaminar el agua de sus bacterias. Para poder demostrarlo como un

experimento. El Filtro de Agua; ejerce esa función de limpiar el agua que

consumimos. Para que se convierta en agua potable.

Principales operaciones unitarias empleadas en el tratamiento del

agua:

Los principales procesos de transferencia utilizados en el

tratamiento del agua para consumo humano son los siguientes:

Transferencia de sólidos:

Se consideran en esta clasificación los procesos de cribado,

sedimentación, flotación y filtración.

Cribado o cernido: Consiste en hacer pasar el agua a través de

rejas o tamices, los cuales retienen los sólidos de tamaño

mayor a la separación de las barras, como ramas, palos y toda

clase de residuos sólidos. También está considerado en esta

clasificación el microcernido, que consiste básicamente en

triturar las algas reduciendo su tamaño para que puedan ser

removidas mediante sedimentación.

Sedimentación: Consiste en promover condiciones de reposo

en el agua, para remover, mediante la fuerza gravitacional, las

partículas en suspensión más densas. Este proceso se realiza

en los desarenadores, presedimentadores, sedimentadores y

decantadores; en estos últimos, con el auxilio de la

coagulación.

Flotación: El objetivo de este proceso es promover condiciones

de reposo, para que los sólidos cuya densidad es menor que la

del agua asciendan a la superficie de la unidad de donde son

retirados por desnatado. Para mejorar la eficiencia del proceso,

se emplean agentes de flotación. Mediante este proceso se

remueven especialmente grasas, aceites, turbiedad y color. Los

agentes de flotación empleados son sustancias espumantes y

microburbujas de aire.

Filtración: Consiste en hacer pasar el agua a través de un

medio poroso, normalmente de arena, en el cual actúan una

serie de mecanismos de remoción cuya eficiencia depende de

las características de la suspensión (agua más partículas) y del

medio poroso. Este proceso se utiliza como único tratamiento

cuando las aguas son muy claras o como proceso final de

pulimento en el caso de aguas turbias. Los medios porosos

utilizados además de la arena son: la arena, la antracita, el

granate, la magnetita, el carbón activado, la cáscara de arroz, la

cáscara de coco quemada y molida y también el pelo de coco

en el caso de los filtros rápidos. En los filtros lentos lo más

efectivo es usar exclusivamente arena; no es recomendable el

uso de materiales putrescibles.

Transferencia de iones:

La transferencia de iones se efectúa mediante procesos de

coagulación, precipitación química, absorción e intercambio iónico.

Coagulación química: La coagulación química consiste en

adicionar al agua una sustancia que tiene propiedades

coagulantes, la cual transfiere sus iones a la sustancia que se

desea remover, lo que neutraliza la carga eléctrica de los

coloides para favorecer la formación de flóculos de mayor

tamaño y peso.

Los coagulantes más efectivos son las sales trivalentes de

aluminio y fierro.

Las condiciones de pH y alcalinidad del agua influyen en la

eficiencia de la coagulación. Este proceso se utiliza principalmente para

remover la turbiedad y el color.

Precipitación química: La precipitación química consiste en

adicionar al agua una sustancia química soluble cuyos iones

reaccionan con los de la sustancia que se desea remover,

formando un precipitado. Tal es el caso de la remoción de

hierro y de dureza carbonatada (ablandamiento), mediante la

adición de cal.

Intercambio iónico: Como su nombre lo indica, este proceso

consiste en un intercambio de iones entre la sustancia que

desea remover y un medio sólido a través del cual se hace

pasar el flujo de agua. Este es el caso del ablandamiento del

agua mediante resinas, en el cual se realiza un intercambio de

iones de cal y magnesio por iones de sodio, al pasar el agua a

través de un medio poroso constituido por zeolitas de sodio.

Cuando la resina se satura de iones de calcio y magnesio, se

regenera introduciéndola en un recipiente con una solución

saturada de sal.

Absorción: La absorción consiste en la remoción de iones y

moléculas presentes en la solución, concentrándolos en la

superficie de un medio adsorbente, mediante la acción de las

fuerzas de interfaz. Este proceso se aplica en la remoción de

olores y sabores, mediante la aplicación de carbón activado

en polvo.

Transferencia de gases:

Consiste en cambiar la concentración de un gas que se encuentra

incorporado en el agua mediante procesos de aereación, desinfección y

recarbonatación.

Aereación: La aereación se efectúa mediante caídas de agua en

escaleras, cascadas, chorros y también aplicando el gas a la masa de

agua mediante aspersión o burbujeo. Se usa en la remoción de hierro

y manganeso, así como también de anhídrido carbónico, ácido

sulfhídrico y sustancias volátiles, para controlar la corrosión y olores.

Desinfección: Consiste en la aplicación principalmente de gas cloro y

ozono al agua tratada.

Recarbonatación: Consiste en la aplicación de anhídrido carbónico

para bajar el pH del agua, normalmente después del ablandamiento.

Transferencia molecular:

En el proceso de purificación natural del agua. Las bacterias

saprofitas degradan la materia orgánica y transforman sustancias

complejas en material celular vivo o en sustancias más simples y

estables, incluidas los gases de descomposición. También los

organismos fotosintéticos convierten sustancias inorgánicas simples

en material celular, utilizando la luz solar y el anhídrido carbónico

producto de la actividad de las bacterias y, a la vez, generan el oxígeno

necesario para la supervivencia de los microorganismos aeróbicos

presentes en el agua.

Este tipo de transferencia se lleva a cabo en la filtración, en la

cual los mecanismos de remoción más eficientes se deben a la

actividad de los microorganismos.

Otros procesos utilizados:

Además de los procesos de transferencia expuestos, también se

utilizan en el tratamiento del agua para consumo humano la

estabilización de solutos, la desalinización y la fluoruración.

Estabilización de solutos: La estabilización de solutos consiste en

transformar un soluto objetable en una forma inocua, sin llegar a su

remoción. Son ejemplos de este proceso la transformación del

anhídrido carbónico contenido en el agua en bicarbonato soluble

mediante la adición de cal o el pasar el agua a través de lechos de

mármol. También se puede citar la transformación de ácido

sulfhídrico en sulfato.

Desalinización: Proceso mediante el cual se remueve el exceso de

cloruros en el agua, transformando las aguas salobres en dulces.

Este proceso se puede realizar mediante destilación, ósmosis

inversa, etcétera.

Fluoruración: Adición de fluoruros al agua para evitar las caries

dentales, principalmente en los niños menores de 5 años.

MALO MARCO METODOLÓGICO

            Según Arias (2012)), define: que “La investigación experimental es un

proceso que consiste en someter a un objeto o grupo de individuos, a

determinadas condiciones, estímulos o tratamiento (variable independiente),

para observar los efectos o reacciones que se producen (variable

dependiente)”.

            En cuanto al nivel, la investigación experimental es netamente

explicativa, por cuanto su propósito es demostrar que los cambios en la

variable dependiente fueron causados por la variable independiente. Es

decir, se pretende establecer con precisión una relación causa-efecto.

(pag.34).

Materiales: los materiales utilizados en la elaboración de la base estructural

del filtro son los siguientes:

4 tubos estructurales de ½ pulgada.

1 esmeril.

1 metro.

1 máquina de soldar.

1 prensa.

2 electrodos.

1 segueta.

1 pintura base.

2 brochas.

Procedimiento de la elaboración de la base estructural:

Paso 1: analizar el modelo de la base estructural.

AF=3,14.282cm

AF=3,94.784

AF=2461,76cm3

1)V=π r2. hV=3,14.784.5cm

V=12308,8cm

2)V=π r2. h

V=3,14.784.10cm

V=24617,6cm

3)V=π r2. h

V=3,14.784.15cm

V=36926,4cm

4)π r2. h

V=3,14.784.20cm

V=49235

MALO CONCLUSIONES

El agua es tan indispensable que los seres humanos siempre estamos

ideando formas de consumir agua completamente potable y segura. Por ello

se hace necesaria La purificación del agua siendo este un proceso de gran

importancia puesto que permite suministrar agua lista para ser consumida a

enormes agrupaciones humanas. Por ende, cabe señalar que nuestro

proyecto llamado filtro convencional por gravedad con material orgánico y

mineral de tipo experimental en la casona Unefab municipio esteros de

camaguan estado Guárico, es un filtro que nos permitirá agua de buena

calidad para consumo humano.

De la misma manera, en referencia al primer y segundo objetivo

específico de este proyecto que fue, investigar acerca de la realización de

un filtro convencional por gravedad, así mismo diseñarlo, permitió la

obtención del conocimiento al alumnado, dado que ,es un método de

filtración utilizado comúnmente en los hogares así como también en

instituciones, por ser fácil de realizar, y económicamente factible, ya que

solo se requiere de un recipiente anexando a él arena fina, arena gruesa,

grava, gravilla y carbón activado; siendo este una sustancia de tipo sólida

que neutraliza el efecto del cloro y en contacto con el líquido elimina olores y

sabores.

Con respecto a los demás objetivos que fueron la instalación del filtro

en la institución y conocer el proceso de filtrado, fue de manera fácil ya que

se obtuvo el conocimiento necesario por medio de investigación y adquisición

de conocimientos prácticos, ahora bien en cuanto a su proceso hace el

mismo efecto que los filtros sofisticados de carbón activado, por ello es

importante que a la hora de realizarse un filtro como este se tome en cuenta

cada paso para así obtener buenos resultados.

Ya para finiquitar, fue de gran importancia la realización de este

proyecto porque nos permitió nuevos conocimientos, para ser aplicados a un

futuro venidero y aportándole a la institución un filtro de buena calidad para el

consumo de agua a todos los que allí residimos cada día.

Conclusiones:

Realizada la investigación se determinó que el filtro convencional a

gravedad es una alternativa factible tanto en el aspecto económico

como ecológico.

Se determinó que mediante la utilización de material orgánico y

minerales como medios porosos en la elaboración de filtros se obtiene

la purificación del agua para su adecuado consumo.

MALO RECOMENDACIONES

A la universidad UNEFA para que ayude fomentar el conocimiento a

sus estudiantes por medio de la realización de APP de tipo

experimental.

A los profesores que imparten materias prácticas que enseñen a los estudiantes la metodología adecuada en la elaboración y construcción de equipos beneficiosos a la comunidad que hace vida en el recinto universitario.

A los estudiantes para que muestren empeño en la realización y ejecución de proyectos experimentales.

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA

Pérez Carrión, J. M. y Vargas, L. El agua. Calidad y tratamiento para

consumo humano. Manual I, Serie Filtración Rápida. Programa

Regional

Di Bernardo, L. Métodos y técnicas de tratamiento de agua. Volumen II.

Rio de Janeiro, ABES, 1993.

Pérez Carrión, J. M. Selección de procesos en función del grado de

desarrollo de las comunidades. Lima, CEPIS.