UNIVERSIDAD CATOLICA DEL NORTEFACULTAD DE INGENERIA METALURGICA Y CIENCIA GEOLOGICAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA METALURGICA Y MINAS

FLOCULACIÓN Y COAGULACIÓNFISICOQUIMICA DE SUPERFICIES

HUGO CARCAMO GUTIERREZ

INTEGRANTES:EVELYN ESCUDERO ALARCÓN

NICOLAS LEIVA GUTIERREZSEBASTIAN RIVEROS PERES

17 DE NOVIEMBRE DE 2013

Tabla de contenidoINTRODUCCIÓN.....................................................................................................................................4

GLOSARIO...............................................................................................................................................5

Coagulante:.............................................................................................................................................5

Floculante:..............................................................................................................................................5

Coagulación:...........................................................................................................................................5

Floculación:............................................................................................................................................5

Sedimentación:.......................................................................................................................................5

Turbiedad:..............................................................................................................................................5

FUNCIONAMIENTO...............................................................................................................................6

COAGULACIÓN...................................................................................................................................6

Objetivo Principal...............................................................................................................................6

¿Qué es la Coagulación?.....................................................................................................................6

Compresión de la Doble Capa............................................................................................................8

Absorción y Neutralización de Cargas...............................................................................................8

Atrapa miento de Partículas dentro de un Precipitado.....................................................................10

Adsorción y Puente...........................................................................................................................10

COAGULANTES UTILIZADOS........................................................................................................10

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COAGULACION................................................................11

Influencia del pH..............................................................................................................................11

Influencia de las Sales Disueltas......................................................................................................11

Influencia de la Temperatura del Agua............................................................................................12

Influencia de la Dosis del Coagulante..............................................................................................12

Influencia de Mezcla........................................................................................................................12

Tipos de Mezcla................................................................................................................................13

Influencia de la Turbiedad................................................................................................................13

Sistema de Aplicación del Coagulante.............................................................................................13

Etapas o Fases de la Coagulación.....................................................................................................14

Tipos de Coagulación.......................................................................................................................14

FLOCULACIÓN..................................................................................................................................15

Objetivo de la Floculación...................................................................................................................15

¿Qué es la floculación?........................................................................................................................15

Tipos de Floculación............................................................................................................................15

Parámetros de la Floculación...............................................................................................................16

Tipos de Floculantes.............................................................................................................................16

APLICACIÓN PRÁCTICA DE LOS COAGULANTES Y FLOCULANTES......................................17

Requisitos Principales..........................................................................................................................17

Verificación del Caudal de Tratamiento..............................................................................................17

Dosificación de Productos Químicos...................................................................................................17

Aplicación de Productos Químicos......................................................................................................18

Medida de la Concentración de una Solución o Suspensión............................................................18

Medida de Caudal Inyectado............................................................................................................18

USOS.......................................................................................................................................................19

TRATAMIENTO DE AGUAS............................................................................................................19

CAPTACIÓN...................................................................................................................................19

COAGULACIÓN/FLOCULACIÓN................................................................................................19

TIPOS DE COAGULANTES USADOS EN EL TRATAMIENTO DE AGUA............................20

FLOCULACIÓN..............................................................................................................................20

SEDIMENTACIÓN.........................................................................................................................20

FILTRACIÓN..................................................................................................................................21

DESINFECCIÓN.............................................................................................................................21

ALINEAMIENTO, BOMBEO Y DISTRIBUCIÓN........................................................................21

ESPESAMIENTO................................................................................................................................22

Concentración de sólidos en peso en la alimentación.....................................................................22

Concentración de coloides................................................................................................................22

Viscosidad del líquido......................................................................................................................22

Carga superficial de las partículas....................................................................................................22

Esperadores confesionales................................................................................................................22

Espesadores de alta capacidad..........................................................................................................23

Espesadores de alta densidad............................................................................................................23

CONCLUCION.......................................................................................................................................24

BIBLIOGRAFIA.....................................................................................................................................25

INTRODUCCIÓN

Los términos Coagulación y Floculación se utilizan ambos indistintamente en colación con la formación de agregados. Sin embargo, conviene señalar las diferencias conceptuales entre estas dos operaciones. La confusión proviene del hecho de que frecuentemente ambas operaciones se producen de manera simultánea. Para aclarar ideas definiremos Coagulación como la desestabilización de la suspensión coloidal, mientras que la Floculación se limita a los fenómenos de transporte de las partículas coaguladas para provocar colisiones entre ellas promoviendo su aglomeración.

GLOSARIO

Coagulante: Corresponde a un compuesto formado por sales de hierro, sales de aluminio o polímeros, que elimina la doble capa eléctrica de los sólidos finos suspendidos en el agua.

Floculante: Polímeros orgánicos de cadena larga y alta masa molecular, solubles en agua, que al formar puentes o uniones entre partículas, forman una partícula de un mayor tamaño aparente.

Coagulación: Desestabilización de un coloide producida por la disminución de las dobles capas eléctricas que rodean a todas las partículas coloidales, con la formación de núcleos microscópicos.

Floculación: Aglomeración de partículas desestabilizadas primero en microflóculos, y más tarde en aglomerados voluminosos llamados flóculos.

Sedimentación: Proceso en el cual ocurre la formación de sedimento, producido por la decantación de las partículas suspendidas en el líquido.

Turbiedad: Es una forma indirecta de medir la concentración de las partículas suspendidas en un líquido; mide el efecto de la dispersión que estas partículas presentan al paso de la luz; y es función del número, tamaño y forma de partículas.

FUNCIONAMIENTO

COAGULACIÓN

Objetivo Principal

El objetivo principal de la coagulación es desestabilizar las partículas coloidales que se encuentran en suspensión, para favorecer su aglomeración; en consecuencia se eliminan las materias en suspensión estables; la coagulación no solo elimina la turbiedad sino también la concentración de las materias orgánicas y los microorganismos.

¿Qué es la Coagulación?

Es un proceso de desestabilización química de las partículas coloidales que se producen al neutralizar las fuerzas que los mantienen separados, por medio de la adición de los coagulantes químicos y la aplicación de la energía de mezclado. La coagulación es el tratamiento más eficaz, pero también es el que representa un gasto elevado cuando no está bien realizado. Es igualmente el método universal porque elimina una gran cantidad de sustancias de diversas naturalezas y de peso de materia que son eliminados al menor costo, en comparación con otros métodos. El proceso de coagulación mal realizado también puede conducir a una degradación rápida de la calidad del agua y representa gastos de operación no justificadas. Por lo tanto que se considera que la dosis del coagulante condiciona el funcionamiento de las unidades de decantación y que es imposible de realizar una clarificación, si la cantidad de coagulante está mal ajustada.En la siguiente figura, se muestra como las sustancias químicas anulan las cargas eléctricas de la superficie del coloide permitiendo que las partículas coloidales se aglomeren formando flóculos.

La desestabilización se puede obtener por los mecanismos fisicoquímicos siguientes:

- Compresión de la doble capa. - Adsorción y neutralización de cargas. - Atrapamiento de partículas en un precipitado. - Adsorción y puente.

Compresión de la Doble Capa

Cuando se aproximan dos partículas semejantes, sus capas difusas interactúan y generan una fuerza de repulsión, cuyo potencial de repulsión está en función de la distancia que los separa y cae rápidamente con el incremento de iones de carga opuesta al de las partículas, esto se consigue sólo con los iones del coagulante.Existe por otro lado un potencial de atracción o fuerzas de atracción Ea, entre las partículas llamadas fuerzas de Van der Walls, que dependen de los átomos que constituyen las partículas y de la densidad de estos últimos.

Si la distancia que separa a las partículas es superior a “L”, entonces las partículas, no se atraen. E es la energía que los mantiene separados. Fuerzas de repulsión, las fuerzas de Van der Walls no son afectados por las características de la solución.

Absorción y Neutralización de Cargas

Las partículas coloidales poseen carga negativa en sus superficies, estas cargas llamadas primarias atraen los iones positivos que se encuentran en solución dentro del agua y forman la primera capa adherida al coloide.

El potencial en la superficie del plano de cizallamiento es el potencial electro cinético – potencial ZETA, este potencial rige el desplazamiento de coloides y su interacción mutua.

Después de la teoría de la doble capa la coagulación es la considerada como la anulación del potencial obtenido por adición de productos de coagulación, en la que la fuerza natural de mezcla debido al movimiento browniano no es suficiente requiriéndose una energía complementaria necesaria; por ejemplo realizar la agitación mecánica o hidráulica.

Cuando se adiciona un exceso de coagulante al agua a tratar, se produce a la re estabilización de la carga de la partícula; esto se puede explicar debido a que el exceso de coagulante son absorbidos en la superficie de la partícula, produciendo una carga invertida a la carga original.

Atrapa miento de Partículas dentro de un Precipitado

Las partículas coloidales desestabilizadas, se pueden atrapar dentro de un floc, cuando se adiciona una cantidad suficiente de coagulantes, habitualmente sales de metales trivalente como el sulfato de aluminio Al2 (SO4)3, o Cloruro Férrico FeCl3, el floc está formado de moléculas de Al (OH (3 o de Fe (OH)3. La presencia de ciertos aniones y de las partículas coloidales acelera la formación del precipitado. Las partículas coloidales juegan el rol de anillo durante la formación del floc; este fenómeno puede tener una relación inversa entre la turbiedad y la cantidad de coagulante requerida. En otras palabras, una concentración importante de partículas en suspensión puede requerir menor cantidad de coagulante.

Adsorción y Puente

En cualquier caso, se obtiene el tratamiento más económico utilizando un polímero aniónico, cuando las partículas están cargadas negativamente. Este fenómeno es explicado por la teoría del “puente”. Las moléculas del polímero muy largas contienen grupos químicos que pueden absorber las partículas coloidales. La molécula de polímero puede así absorber una partícula coloidal en una de sus extremidades, mientras que los otros sitios son libres para absorber otras partículas. Por eso se dice que las moléculas de los polímeros forman el “puente” entre las partículas coloidales. Esto puede tener una re estabilización de la suspensión, por una excesiva carga de polímeros.

COAGULANTES UTILIZADOS

Los componentes son productos químicos que al adicionar al agua son capaces de producir una reacción química con los componentes químicos del agua, especialmente con la alcalinidad del agua para formar un precipitado voluminoso, muy absorbente, constituido generalmente por el hidróxido metálico del coagulante que se está utilizando.

Los principales coagulantes utilizados para desestabilizar las partículas y producir el flocson:

- Sulfato de Aluminio. - Aluminato de Sodio. - Cloruro de Aluminio. - Cloruro Férrico. - Sulfato Férrico. - Sulfato Ferroso. - Polielectrolitos (Como ayudantes de floculación).

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA COAGULACION

Es necesario tener en cuenta los siguientes factores con la finalidad de optimizar el proceso de coagulación, ya que la interrelación entre cada uno de ellos permiten predecir cuáles son las cantidades de los coagulantes a adicionar al agua:

- pH. - Turbiedad. - Sales disueltas. - Temperatura del agua. - Tipo de coagulante utilizado. - Condiciones de Mezcla. - Sistemas de aplicación de los coagulantes. - Tipos de mezcla y el color.

Influencia del pH

El pH es una medida de la actividad del ion hidrógeno en una solución, y es igual a:

Ph = -log{H+}

Para cada solución existe un rango de pH óptimo en el cual la coagulación tiene lugar rápidamente, ello depende de la naturaleza de los iones y de la alcalinidad de la solución. El rango de pH es función del tipo de coagulante a ser utilizado y de la naturaleza de la solución a tratar; si la coagulación se realiza fuera del rango de pH óptimo entonces se debe aumentar la cantidad del coagulante.

Influencia de las Sales Disueltas

Las sales contenidas dentro de la solución ejercen las siguientes influencias sobre la coagulación y floculación:

- Modificación del rango de pH óptimo. - Modificación del tiempo requerido para la floculación. - Modificación de la cantidad de coagulantes requeridos. - Modificación de la cantidad residual del coagulante dentro del efluente.

Influencia de la Temperatura del Agua

La variación de 1°C en la temperatura del agua conduce a la formación de corrientes de densidad (variación de la densidad del agua) de diferentes grados que afectan a la energía cinética de las partículas en suspensión, por lo que la coagulación se hace más lenta; temperaturas muy elevadas desfavorecen igualmente a la coagulación. Una disminución de la temperatura del agua en una unidad de decantación conlleva a un aumento de su viscosidad; esto explica las dificultades de la sedimentación de un floc.

Influencia de la Dosis del Coagulante

La cantidad del coagulante a utilizar tiene influencia directa en la eficiencia de la coagulación, así:

- Poca cantidad del coagulante, no neutraliza totalmente la carga de la partícula, la formación de los microflóculos es muy escaso, por lo tanto la turbiedad residual es elevada.

- Alta cantidad de coagulante, produce la inversión de la carga de la partícula, conduce a la formación de gran cantidad de microflóculos con tamaños muy pequeños cuyas velocidades de sedimentación muy bajas, por lo tanto la turbiedad residual es igualmente elevada.

- La selección del coagulante y la cantidad óptima de aplicación; se determina mediante los ensayos de pruebas de jarra.

Influencia de Mezcla

El grado de agitación que se da a la masa de agua durante la adición del coagulante, determina si la coagulación es completa; turbulencias desiguales hacen que cierta porción de agua tenga mayor concentración de coagulantes y la otra parte tenga poco o casi nada; la agitación debe ser uniforme e intensa en toda la masa de agua, para asegurar que la mezcla entre el agua y el coagulante haya sido bien hecho y que se haya producido la reacción química de neutralización de cargas correspondiente. En el transcurso de la coagulación y floculación, se procede a la mezcla de productos químicos en dos etapas. En la primera etapa, la mezcla es enérgica y de corta duración (60 seg., máx.) llamado mezcla rápida; esta mezcla tiene por objeto dispersar la totalidad del coagulante dentro del volumen del agua a tratar, y en la segunda etapa la mezcla es lenta y tiene por objeto desarrollar los microflóculos. La mezcla rápida se efectúa para la inyección de productos químicos dentro de la zona de fuerte turbulencia, una inadecuada mezcla rápida conlleva a un incremento de productos químicos.

Tipos de Mezcla

Las unidades para producir la mezcla pueden ser:

• Mezcladores Mecánicos:- Retromezcladores (agitadores)

• Mezcladores Hidráulicos:- Resalto Hidráulico: Canaleta Parshall y Vertedero Rectangular - En línea: Difusores (tuberías y canales) Inyectores, etc.

Influencia de la Turbiedad

La turbiedad del agua superficial es gran parte debido a partículas de lodos de sílice de diámetros que varían entre 0.2 a 5 um. La coagulación de estas partículas es muy fácil de realizar cuando el pH se mantiene dentro del rango óptimo. La variación de la concentración de las partículas permite hacer las siguientes predicciones:

- Para cada turbiedad existe una cantidad de coagulante, con el que se obtiene la turbiedad residual más baja, que corresponde a la dosis óptima.

- Cuando la turbiedad aumenta se debe adicionar la cantidad de coagulante, no es mucho, debido a que la probabilidad de colisión entre las partículas es muy elevada; por lo que la coagulación se realiza con facilidad.

- Cuando la turbiedad es baja la coagulación se realiza muy difícilmente, y la cantidad del coagulante es igual o mayor que si la turbiedad fuese alta.

- Cuando la turbiedad es muy alta, conviene realizar una pre-sedimentación natural o forzada, en este caso con el empleo de un polímero aniónico. (En la Planta de la Atarjea, se realiza este último, en época de alta turbiedad).

Sistema de Aplicación del Coagulante

Se considera que una reacción adecuada del coagulante con el agua se produce cuando:

- La dosis del coagulante que se adicione al agua es en forma constante y uniforme en la unidad de mezcla rápida, tal que el coagulante sea completamente dispersado y mezclado con el agua. - El sistema de dosificación debe proporcionar un caudal constante y fácilmente regulable.

Etapas o Fases de la Coagulación

El proceso de coagulación se desarrolla en un tiempo muy corto (casi instantáneo), en el que se presenta las siguientes etapas.

- Hidrólisis de los coagulantes y desestabilización de las partículas en suspensión. - Formación de Compuestos químicos poliméricos. - Adsorción de cadenas poliméricas por los coloides. - Adsorción mutua de coloides. - Acción de barrido.

Tipos de Coagulación

Se presentan dos tipos básicos de coagulación: Por Adsorción y Por Barrido.

- Coagulación Por Adsorción.- Se presenta cuando el agua presenta una alta concentración de partículas al estado coloidal; cuando el coagulante es adicionado al agua turbia los productos solubles de los coagulantes son absorbidas por los coloides y forman los flóculos en forma casi instantánea.

- Coagulación por Barrido.- Este tipo de coagulación se presenta cuando el agua es clara (presenta baja turbiedad) y la cantidad de partículas coloides es pequeña; en este caso las partículas son entrampadas al producirse una sobresaturación de precipitado de sulfato de aluminio o cloruro férrico.

FLOCULACIÓN

Objetivo de la Floculación

En la segunda etapa de la mezcla que corresponde a una mezcla lenta tiene por objeto permitir los contactos entre los flóculos, la turbiedad y el color, la mezcla debe ser lo suficiente para crear diferencias de velocidad del agua dentro de la unidad pero no muy grande, ya que los flóculos corren el riesgo de romperse; aún si el tiempo es no más del tiempo óptimo de floculación.

¿Qué es la floculación?

La floculación es el proceso que sigue a la coagulación, consiste en la agitación de la masa coagulada que sirve para permitir el crecimiento y aglomeración de los flóculos recién formados, con la finalidad de aumentar el tamaño y peso necesario para sedimentar con facilidad.

Sucede que los flóculos formados por la aglomeración de varios coloides no sean lo suficientemente grandes para sedimentar con la rapidez deseada, por lo que el empleo de un floculante es necesario para reunir los flóculos, formando puentes de una superficie a otra enlazando las partículas individuales en aglomerados.

La floculación es favorecida por el mezclado lento que permite juntar poco a poco los flóculos; un mezclado demasiado intenso los rompe y raramente se vuelven a formar en su tamaño y fuerza óptimos. La floculación no solo incrementa el tamaño de las partículas del flóculo, sino que también aumenta su peso.

Tipos de Floculación

- Floculación Peri-cinética:Esta producido por el movimiento natural de las moléculas del agua y esta inducida por la energía térmica, este movimiento es conocido como el movimiento browniano.

- Floculación Orto-cinética:Se basa en las colisiones de las partículas debido al movimiento del agua, el que es inducido por una energía exterior a la masa de agua y que puede ser de origen mecánico o hidráulico. Después que el agua es coagulada es necesario que se produzca la aglomeración de los microflóculos; para que esto suceda se produce primero la floculación peri-cinética luego se produce la floculación orto-cinética.

Parámetros de la Floculación

Los parámetros que se caracterizan la floculación son los siguientes:

- Floculación Ortocinética (Se da por el grado de agitación proporcionada: Mecánica o Hidráulica).

- Gradiente de Velocidad (energía necesaria para producir la mezcla). - Número de colisiones (choque entre microflóculos). - Tiempo de retención (tiempo que permanece el agua en la unidad de floculación). - Densidad y tamaño de floc. - Volumen de lodos (los flóculos formados no deben sedimentar en las unidades de floculación).

Tipos de Floculantes

Los floculantes son polímeros o polielectrolitos con pesos moleculares muy elevados moléculas orgánicas solubles en agua formadas por bloques denominados monómeros, repetidos en cadenas larga. Estos floculantes pueden ser de naturaleza: mineral, orgánico natural y orgánico de síntesis.

- Floculantes Minerales:Se encuentra la sílice activada, que es el primer floculante empleado, que debe ser preparado antes de emplear, su preparación es tan delicada y presenta el riesgo de la gelatinización; produce la neutralización parcial de la alcalinidad de silicato de sodio en solución.

- Floculantes Orgánicos Naturales:Son polímeros naturales extraídos de sustancias animales o vegetales.Los alginatos, cuya estructura polimérica son: - Los ácidos manuránicos- Los ácidos glucónico.

- Floculantes Orgánicos de Síntesis:Son los más utilizados y son macromoléculas de una gran cadena, obtenidos por asociación de monómeros sintéticos con masa molecular elevada de 106 a 107 gr./mol, estos se clasifican de acuerdo a la ionicidad de los polímeros:

- Aniónicos (generalmente copolímeros de la acrilamida y del ácido acrílico). - Neutros o no iónicos (poliacrilamidas). - Catiónicos (copolímero de acrilamidas + un monómero catatónico)

APLICACIÓN PRÁCTICA DE LOS COAGULANTES Y FLOCULANTES

Requisitos Principales

La aplicación de los coagulantes desde el punto de vista práctico en la operación de una Planta de Tratamiento, requieren de:

- Verificación del caudal de tratamiento. - La dosificación de los productos químicos. - El manejo de los Equipos / Aparatos de medida y los medios de medición.

Verificación del Caudal de Tratamiento.

Se deben considerar 2 aspectos fundamentales: - Calibración del Equipo de Medición (caudalímetro; correntómetros; etc.) - Ajuste de las Curvas de Calibración para el Punto de Medición y verificación de las curvas de

medición para cada condición de flujo.

Dosificación de Productos Químicos.

Estados de Presentación Productos Químicos

- Productos Químicos Sólidos:Deben ser utilizados después de haber sido puestos en solución y pueden ser aplicados de la siguiente manera:

- En Continuo: La dosis es calibrado por medio de un dosificador en seco del tipo volumétrico, la disolución se debe realizar dentro de un tanque de nivel constante provisto de un agitador (aplicación de Sulfato de Aluminio Granular; Sulfato de Cobre y Cal, en la Planta de La Atarjea).

- Por lotes o Batch: El operador prepara puntualmente una solución o una suspensión de cierta cantidad de producto y luego realiza la dosificación (aplicación de Polielectrolito catiónico en la Planta de la Atarjea).

- Productos Líquidos:Son utilizados puros o diluidos por medio de equipos de bombeo o por sistemas de gravedad (aplicación de Sulfato de Aluminio Solución y Cloruro Férrico).

Aplicación de Productos Químicos

La aplicación de productos químicos en la planta requiere de las siguientes precauciones fundamentales:

- Concentración de las soluciones, se deben tener en cuenta los límites de solubilidad y la naturaleza del agua de dilución. No realizar diluciones sin control, ya que se produce la hidrólisis antes de la aplicación además de presentar dificultad en la determinación del consumo real de los productos químicos.

- La dispersión, se debe realizar por un sistema de dispersión a fin de evitar la formación de los aglomerados que son difíciles de disolverse.

- Agitación necesaria, para conseguir la mezcla completa de los productos químicos, en el caso de los polielectrolitos es recomendable agitar 30 minutos más después de haber sido preparado, requerido para el desarrollo completo de la cadena polimérica.

Medida de la Concentración de una Solución o Suspensión

La utilización de un densímetro y la curva correspondiente entre la densidad y la concentración de la solución considerada, permite conocer la concentración real en el momento de la medición.

Medida de Caudal Inyectado

- Si la aplicación del coagulante es por gravedad, la variación de la altura en el tanque de almacenamiento así como las pruebas de aforamiento permiten conocer rápidamente el caudal del producto químico aplicado.

- Si la aplicación es realizada por medio del sistema de bombeo, se debe verificar las curvas de calibración de las bombas, establecer dentro de las condiciones de concentración, viscosidad, presión para los cuales se pueden utilizar y deben ser verificados por las pruebas de aforamiento. Los siguientes dispositivos permiten realizar mejor el control de la dosificación :

o Un rotámetro, es utilizado para medir el volumen de agua de dilución. o Un cronómetro y un recipiente graduado, son utilizados para las pruebas de aforamiento.

La medida puede ser hecho sea en la descarga inmediata de la bomba o en el punto de aplicación.

USOS

TRATAMIENTO DE AGUAS

En el tratamiento de aguas se ocupan distintos métodos de filtración, para extraer las impurezas. Pero cabe recalcar que no en todos los sistemas de tratamiento se ocupan productos químicos (floculantes y coagulante), los tratamientos existentes son:

CAPTACIÓNEl Acueducto de Barranquilla toma el agua cruda del Río Magdalena a través de una bocatoma que la lleva a una laguna o dársena. De allí, el líquido pasa a dos estaciones de bombeo ubicadas, una en la dársena (la No. 2) y la otra (la No. l), al final de un conducto de agua, llamado Canal de Aducción. Desde su paso por la dársena, se inicia el proceso de clarificación del agua. De estas dos estaciones de bombeo el agua es impulsada a las plantas de tratamiento a través de tuberías de conducción de gran diámetro.

COAGULACIÓN/FLOCULACIÓNLa coagulación es un proceso que permite incrementar la tendencia de las partículas de agregarse unas a otras para formar partículas mayores y así precipitar más rápidamente. Los coagulantes son agentes que ayudan a la precipitación. Muchas partículas, como los coloides son sustancia tan pequeñas que no sedimentarán en un tiempo razonable y además no pueden ser eliminadas por filtración

La coagulación es un proceso que implica muchas reacciones de transferencia de masa. El proceso consta de la desestabilización de las partículas, lo que permite la interacción contaminante-coagulante y favorece la agrupación de partículas(o floculación)

Las fuerzas de atracción y de repulsión son las responsables de la estabilidad de las partículas de los contaminantes. Estas fuerzas se reducen mediante la adición de productos químicos o coagulantes, lo que permite la interacción de partículas mediante la agitación física. La mezcla rápida permite la dispersión en el agua de producto químico y promueve el choque de partículas, lo que hace que las partículas se agrupen para formar flóculos. Después de un período de mezcla rápida es necesario disminuir la velocidad de mezcla para formar flóculos más grandes, éste proceso es la floculación.

Las variables que se deben tener en cuenta en el tratamiento de agua con coagulantes son:

1. Dosis de los coagulantes2. Alcalinidad3. pH del agua bruta4. Concentraciones de partículas5. Solubilidad de los compuestos formados

TIPOS DE COAGULANTES USADOS EN EL TRATAMIENTO DE AGUA

Cloruro férrico 4,6 y mayores de 8 5 a 160 g/m3

Sulfato de aluminio 5-7,5 100 a 300 g/m3

Sulfato ferroso 9,5 200 a 400 g/m3

Sulfato férrico 4, 7 y mayor de 9 10 a 150 g/m3

1. ventaja de la coagulación puede ser llevada bajo diferentes pH2. Coagulante más usado, conocido como alúmina o alumbre3. Se usa generalmente junto con la cal o con el cloro4. Muy soluble en agua

FLOCULACIÓNConsiste en la agitación de la masa coagulada que sirve para permitir el crecimiento y aglomeración de los flóculos recién formados, con la finalidad de aumentar el tamaño y peso necesario para sedimentar con facilidad.

La floculación por el mezclado lento que permite juntar poco a poco los flóculos; un mezclado demasiado intenso los rompe y raramente se vuelve a formar en su tamaño y fuerzas óptimas.

Floclacion Pericinética: Movimiento natural de las moléculas de agua y esta inducida por la energía térmica.

Floculación ortocinética: Se basa en las colisiones de partículas debido al movimiento del agua, el que es inducido por una energía exterior a la masa de agua que puede sr de origen mecánico o hidráulico.

Parámetro de la floculación1. Floculación ortocinética2. Gradiente de velocidad3. Numero e colisiones4. Tiempo de retención5. Densidad y tamaño de floculación6. Volumen de lodos

SEDIMENTACIÓNEl agua floculada pasa a las unidades de decantación o clarificación donde ocurre la separación de los sólidos más densos. Estas unidades son estructuras físicas que se clasifican en decantadores de flujo horizontal, de flujo ascendente, de manto de lodos y de recirculación de lodos. En este punto del tratamiento del agua, se ha eliminado cerca del 75% de las impurezas biológicas e inorgánicas.

FILTRACIÓNPosterior al proceso de clarificación se lleva a cabo la filtración del agua para eliminar todas aquellas partículas que no pudieron ser removidas en la decantación. Para la filtración del agua se emplean filtros de arena con lechos de grava.

DESINFECCIÓNEl agua completamente transparente debe ser sometida al proceso de desinfección a fin de eliminar los microorganismos patógenos causantes de enfermedades, principalmente de tipo intestinal. La desinfección se realiza adicionando cloro gas al agua en la salida de las plantas, antes de llegar a los tanques de almacenamiento.

ALINEAMIENTO, BOMBEO Y DISTRIBUCIÓNEl agua potable es almacenada en depósitos o tanques de almacenamiento desde donde es bombeada, a la red de distribución y a otras estaciones de rebombeo. Hacen parte del sistema de distribución grandes tuberías de conducción, tuberías de distribución y redes domiciliarias que finalmente llevan el agua potable a los usuarios.

ESPESAMIENTO

Corresponde al proceso de separación solido-liquido más ocupado en el procesamiento de minerales, ya que tiene una gran capacidad y de costo relativamente bajo.

La sedimentación de una suspensión de partículas sólidas deja un líquido clarificado y la pulpa espesa que, en el caso de los concentrados, requiere de una etapa posterior de filtración. Se debe tener en cuenta los siguientes factores:

Concentración de sólidos en peso en la alimentación

Esto influye fuertemente en la operación de sedimentación. Por qué en el caso de tiene un peso alto es favorable si no se usan floculantes ya que produce una productividad mayor. En cambio, al tener un peso bajo se debe ocupar un floculante para mantener la productividad.

Concentración de coloides

Los sólidos coloides poseen una gran superficie específica, por lo cual se dispersan en el líquido y no sedimentan.Si hay un significativo número de coloides presente, se debe utiliza un floculante para poder realizar la etapa de sedimentación.

Viscosidad del líquido

Si la viscosidad del líquido es alta, obtendremos un sólido con alta humedad. La temperatura afecta a la viscosidad, por lo que también es un factor a considerar.

Carga superficial de las partículas

Es el factor que determina qué tipo de floculante ocuparemos para el proceso. La naturaleza eléctrica se ve modificada por el ph y el potencial de la pulpa, por lo tanto también deben ser considerados.

Para poder realizar este proceso se ocupan maquinas llamadas esperadores y existen distintos tipos:

Esperadores confesionales

Requieren de grandes áreas de terreno dado que su productividad depende sobre todo del área del esperador. El pozo de alimentación tiene una profundidad del orden de 1 m. La pulpa de alimentación al entrar al espesador se mezcla con un poco de agua recuperada diluyéndola y, ya diluida, sedimenta a velocidad constante formando deferentes zonas: agua clara, pulpa de consistencia de la alimentación y sedimento.

Espesadores de alta capacidad

Tienen mayor capacidad que los espesadores convencionales y su pozo de alimentación es más profundo, lo que permite alimentar la pulpa bajo el nivel del sedimento, evitando así el contacto directo entre el líquido que asciende y los sólidos que sedimentan. La alimentación entra en el mismo lugar donde se agrega el floculante y lo dispersa rápidamente, logrando un mezclado gradual en su descenso.

Espesadores de alta densidad

Se caracteriza por su altura. Corresponde a un espesor convencional o de alta capacidad pero de mucha mayor altura, la que genera un aumento de la presión sobre el sedimento, obteniendo como resultado concentraciones de sólido más altas en la descarga.

CONCLUCION

En este trabajo se pudo revisar y comprender el funcionamiento de dos importantes agentes que influyen en los procesos mineros, estos son los floculantes y coagulantes.

La importancia de estos reactivos radica en los procesos en los cuales son indispensables; procesos que forman parte de la vida cotidiana y del ámbito minero.

Como se analizó, en el proceso de espesamiento, los floculantes juegan un rol crucial, ya que las partículas del solido suspendidas en el líquido, no sedimentan de manera eficiente. El floculante hace que este proceso sea viable dentro del gran mecanismo de la minería.

En el desierto, el recurso más escaso y necesario siempre es el agua, por lo que el tratamiento de esta y posterior reutilización es una solución muy adecuada a dicha escases. Dentro de los variados procesos de clarificación de agua, aquel que es más viable, es con floculantes y coagulantes.

Además se ahondo en el funcionamiento y naturaleza de estas sustancias, como funcionan desde la fisicoquímica, y que propiedades de ellos les permiten ser tan útiles en los procesos mencionados.

BIBLIOGRAFIA