Sem 06 Contaminación de las Aguas.pdf

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INGENIERIA AMBIENTAL
CAPÍTULO 6: CONTAMINACIÓN DEL AGUA
En los siguientes capítulos revisaremos las fuentes de contaminación del agua, del aire, de los suelos, y la
forma como impactan en los seres vivos y no vivos: los efectos de los contaminantes.
1. EL AGUA: UN BIEN ESCASO Y CARO
La UNESCO advierte que a futuro la escasez de agua será el principal problema ecológico y político que
afrontará la humanidad. El agua es un recurso abundante en la naturaleza, pero el agua dulce no lo es
tanto. El volumen total de agua en nuestro planeta es de 1.4 x 1018 TM y se distribuye así:
Agua salada : 97%
Agua dulce : 3%  Freática : 22%
Hielos : 77%
Ciclo biológico : 1%
Asimismo el agua dulce está:
 En ríos y lagos : 57%
 En la atmósfera: 7%
 Humedad del suelo: 33%
 Formas de vida: 3%
2. FUENTES DE CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS
 Por acción de la propia naturaleza
 Por la actividad humana
Contaminación de las aguas por la propia naturaleza
 Erosión del suelo : Polvo, mineral del suelo.
 Descomposición orgánica : Biomasa, cadáveres.
 Plantas y animales : Microorganismos, parásitos e insectos.
Contaminación de las aguas por la actividad humana
 Actividad doméstica : Detergentes, desperdicios, microorganismos.
 Industrias : Productos químicos varios.
 Tránsito : Derivados de hidrocarburos.
 Minas : Variada. Depende del tipo de producción.
 Agricultura : Pesticidas, fertilizantes, desinfectantes, etc.
Contaminación de aguas por erosión del Suelo
Causas : condiciones climáticas (acción de vientos, lluvias, temperatura, etc).
Los ríos o aguas superficiales son afectados por la naturaleza de los terrenos sobre los que pasan.
Normalmente los ríos llevan las materias producidas por la naturaleza y por la tecnología humana que
finalmente son descargadas en el mar, el que se transforma en un depósito de la basura mundial.
Esta agua produce la EROSION del suelo arrastrando materiales de tierra y minerales que podrían resultar no
aptas para beber/usarse en la industria debido a:
 Turbiedad.
 Olor y sabor desagradables debido a la presencia de sales férricas y otros minerales.
 Las industrias no pueden usarlas por su dureza (Calcio y Magnesio en exceso; ver anexo).
 Por ejemplo, muchas sales dejan manchas en las telas (industria del teñido).
Contaminación de aguas por descomposición de materia orgánica
Esta descomposición da origen a las “aguas negras”. Se produce porque las aguas de las lagunas no tienen
movimiento, pero tienen flora abundante (especialmente algas) y entonces se produce la descomposición de la
materia orgánica. Las aguas negras favorecen la proliferación de microorganismos, parásitos e insectos,
algunos de los cuales son transmisores de enfermedades. Por lo tanto estas aguas son inapropiadas para el
consumo humano.
Contaminación de aguas por la actividad doméstica
 Los desagües provenientes del uso doméstico tienen muchas MATERIAS ORGANICAS e INORGÁNICAS
o productos de la descomposición de éstas, resultando así una agua contaminada.
 Si hay AMONIACO en las aguas superficiales, esto indica contaminación por excretas. Los NITRITOS y
NITRATOS son productos de la oxidación del amoniaco e indican de todas maneras que ha habido
contaminación por excretas de las aguas subterráneas.

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 El mayor problema lo dan los detergentes. Los más usados son hechos a base de alquil-bencil- sulfonatos
(ABS) que son estables y resistentes a las biodegradaciones. Los sulfonatos-alquílicos-lineales (LAS) son
biodegradables y su tendencia es desplazar a los ABS en la formulación de los detergentes. Ciertos
derivados de los fosfatos son bastante populares y reemplazan a los ABS y LAS por su mayor acción
detersiva. La desventaja de los fosfatos es que rompen el equilibrio natural afectando a la flora y cuando
ésta se descompone baja el contenido de oxígeno en las aguas. Ya se está reemplazando a los fosfatos
con citratos biodegradables.
 En las aguas contaminadas existe un mundo de microorganismos, adversos para la salud humana, porque
ocasionan las llamadas epidemias hídricas. Ejemplos:
a) Bacterias : Producen cólera, disentería bacilar, paratifoidea, tifoidea, etc.
b) Helmintos : Generan equinocosis, etc.
c) Protozoarios: Originan disentería amebiana, etc.
d) Virus : Desarrollan hepatitis, ictericia, poliomielitis, etc.
Contaminación de aguas por la actividad industrial
En general, la industria contamina las aguas mediante desechos líquidos y sólidos que contienen sales:
MgSO4 Puede producir cataratas.
Sales de Fe Producen manchas sobre papeles/textiles.
Nitratos y fosfatos Favorecen vida de microalgas.
Acidos Corroen las herramientas de la actividad pesquera y afectan la vida acuática.
El pH del medio debe ser mayor que 4.5
Colorantes Neutralizan la luz, por lo que afectan la fotosíntesis.
Cadmio Proviene de industrias de cerámica / vidrio / pigmentos / plásticos / aceites
/ lubricantes / fotografía, etc. Peligro: se acumula en los tejidos humanos.
Cromo Viene de actividades de cromados / cerámica / curtiembre. Peligro: agente
cancerígeno de vías respiratorias.
Cobre Generado por varias industrias y pesticidas / agricultura. Peligro: puede dañar
seriamente al hígado.
Cianuros Viene de galvanizados / obtención de oro / fertilizantes. Peligro: veneno para el hígado
Plomo Proviene de pinturas, tuberías, cigarros. Peligro: genera “Saturnismo” (ataca a la
sangre y a casi todos los sistemas: nervioso, hepático, renal, reproductivo).
3. CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS EN EL PERÚ
Según Brack (2004), la contaminación del agua (ríos, lagos y mares) es producida en el Perú principalmente
por cuatro vías: vertimiento de aguas servidas, de basuras, de relaves mineros y de productos químicos.
A. Vertimiento de aguas servidas. La mayor parte de los centros urbanos vierten directamente los
desagües (aguas negras o servidas) a los ríos, a los lagos y al mar. Este problema es generalizado y
afecta al mar (frente a Lima y Callao, frente a Chimbote), a muchos ríos (Tumbes, Santa, Mantaro,
Ucayali, Mayo, etc.) y a lagos (Titicaca, Junín).
La industria pequeña ubicada al interior de las ciudades contribuye a este vertimiento cuando genera
diversos efluentes, como son los desagües de los servicios higiénicos, de las cocinas y, en especial,
los desagües industriales de las operaciones y proceso no tratados y que van directamente a los
colectores de desagües de la ciudad.
Los desagües contienen excrementos, detergentes, residuos industriales, aceites y otras sustancias
tóxicas para las plantas y animales acuáticos. El vertimiento de desagües sin tratamiento dispersa
agentes productores de enfermedades en las personas (bacterias, virus, hongos, huevos de parásitos,
amebas, etc.).
B. Vertimiento de basuras y desmontes a las aguas. Es costumbre generalizada en el país el
vertimiento de basuras y desmontes en las orillas del mar, los ríos y los lagos en forma desordenada.
Este problema se produce especialmente cerca de las ciudades e industrias.
La industria pequeña ubicada al interior de las ciudades también contribuye a este vertimiento cuando
genera diversos sólidos, como son las basuras de los servicios higiénicos, de las cocinas, de las
oficinas, etc. Es notable el volumen de desmonte que genera la industria de la construcción en gran
escala, mediana escala y pequeña escala y que van directamente a los cuerpos de agua de la ciudad.
La basura contiene plásticos, vidrios, latas, y restos orgánicos que o no se descomponen o, al
descomponerse, producen sustancias toxicas (como el óxido de hierro), de impacto negativo.
C. Vertimiento de relaves mineros. Esta forma de contaminación de las aguas es muy difundida y los
responsables son los centros mineros y las concentradoras. Es especialmente grave la contaminación
de: (1) el mar frente a Tacna y Moquegua, por las minas de cobre de Toquepala; (2) los ríos Rímac,

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Mantaro, Santa, el lago de Junín, el río Ramis y en todos los ríos de las ciudades cercanas a centros
mineros del Perú, sobre todo los involucrados con la minería ilegal.
Los relaves mineros contienen hierro, cobre, zinc, mercurio, plomo, arsénico y otras sustancias
sumamente tóxicas para las plantas, los animales y el ser humano. Otro caso es el de los lavaderos de
oro, por el vertimiento de mercurio en las aguas de ríos y quebradas. Esto es de gravedad a nivel local,
como en Madre de Dios y cerca de centros auríferos. En Madre de Dios el mercurio ingresa a la
cadena trófica en forma de metil-mercurio absorbido por los peces, que son alimento importante de la
población de la zona.
D. Vertimiento de productos químicos y desechos industriales. Consiste en la deposición de
productos diversos (abonos, petróleo, aceites, ácidos, soda, aguas de formación, etc.) provenientes de
las actividades industriales. Este problema es generalizado:
 En los centros petroleros y de gas natural (costa norte y gran parte de la selva). La extracción
petrolera, por ejemplo en la selva, conlleva el problema de las aguas de formación, que salen a la
superficie con el petróleo. Estas aguas contienen sales diversas, compuestos sulfurosos y metales
pesados. Al ser simplemente vertidas a los ríos, sin tratamiento previo, causan contaminación de
las aguas amazónicas y alteraciones en los ecosistemas acuáticos. Producen graves afectaciones
en la salud de las poblaciones amazónicas cercanas a las operaciones petroleras.
 En las zonas de la industria de harina y aceite de pescado (Pisco, Tambo de Mora, Callao,
Chancay, Chimbote, Parachique, Paita, etc.) y otros. Aquí se vierten directamente al mar los
desechos orgánicos y compuestos de soda sin tratamiento previo, produciéndose una sobrecarga
de restos orgánicos y químicos. Las zonas del mar aledañas manifiestan una alta contaminación y
muerte masiva de organismos marinos (peces y mariscos):
a. El manipuleo del pescado de las lanchas hacia los centros de transformación produce aguas
de succión cargadas de restos de pescado.
b. La sanguaza es agua con contenidos sólidos previos al proceso de producción.
c. El agua de cola es el líquido con contenido de sólidos posterior al proceso de producción y que
sale a unos 80ºC.
d. En el proceso industrial y para la limpieza de las instalaciones se utiliza soda cáustica (NaOH).
Las aguas sucias con soda cáustica y restos orgánicos son vertidos directamente al mar sin
ningún tratamiento.
e. Para la producción de harina de pescado se utilizan procesos de secado, y los vapores de
agua con alta concentración de gases de olor intenso son vertidos al aire, causando
contaminación olorosa en las zonas urbanas cercanas.
f. En conclusión el problema radica en el vertimiento de los desechos directamente al mar. La
única forma de controlar el problema es tratar los desechos (sanguaza, agua de cola y gases)
antes de ser vertidos al mar.
 En las zonas de concentración de industrias mineras (La Oroya, Ilo). Los centros mineros vierten a
las aguas diversos compuestos tóxicos, contenidos en los relaves. En algunas áreas la situación es
crítica. Ejemplos: Lago de Junín, la cuenca del río Rímac, cuenca del río Mantaro (ríos San Juan,
Huarón, Carhuacayán, Yauli y Azulcocha).
 En zonas de industrias diversas (curtiembres, fábricas textiles, etc.). En el Perú esta actividad es
altamente contaminante porque se usan productos químicos en los procesos de curtido, algunos de
esos productos son peligrosos para la salud como es el caso de los cromatos.
4. TRATAMIENTOS DE AGUA PARA LA INDUSTRIA
INTRODUCCIÓN
Las fábricas de procesamiento necesitan agua para sus procesos industriales. Si la fábrica está en una ciudad,
normalmente recibirá agua del sistema de distribución que, en el caso de Lima, administra Sedapal. Si la
industria está localizada fuera de la ciudad, tendrá que obtener el agua de una fuente cercana (río, lago) y
llevarla hasta la fábrica. También puede optar por obtener agua del subsuelo. En todos los casos el agua
tendrá un costo y, por lo tanto, se deberá ahorrar, recuperar y optimizar su uso.
Una vez en la fábrica el agua será usada directamente en algunos servicios como limpieza general, servicios
higiénicos, cocina, etc. Pero el agua que será usada en los procesos industriales normalmente necesita ser
tratada adicionalmente para que cumpla con las especificaciones de fabricación. Esta adecuación es más
costosa porque implica procesos y operaciones adicionales.

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CONCEPTOS RELACIONADOS CON LA CALIDAD DE LAS AGUAS
a) Aguas duras. Las aguas contienen iones en disolución provenientes de las sales que se van incorporando
al agua en su recorrido. Al igual que en la tetera de la casa, en la industria se produce el “caliche” cuando se
trabaja con “aguas duras”. Estas son aguas que contienen altas concentraciones de iones calcio y
magnesio. Estos iones tienden a precipitar como carbonato de calcio e hidróxido de magnesio, formando el
caliche.
b) Ablandamiento. Es el proceso de ablandar, es decir, reducir o eliminar los iones calcio y magnesio de las
aguas. Se “ablanda” el agua cuando se le reduce su “dureza”.
c) Dureza. Es la expresión del contenido de los iones calcio y magnesio disueltos en el agua. La dureza se
expresa en partes por millón de carbonato de calcio equivalente. Este término es muy largo y en todos los
textos y bibliografía especializada se abrevia como ppm. La expresión miligramos por litro es equivalente a
ppm; tienen el mismo valor.
d) Sólidos totales disueltos (STD). Es la suma simple de los iones contenidos en el agua. Se expresa en ppm
ó en mg/litro.
e) Cálculo de la dureza y de los STD. Ejemplo: El agua del río Chira, que abastece al complejo industrial de
Talara, fue analizada en un laboratorio y se obtuvo el siguiente análisis químico:
Compuesto ppm del ión Dureza (ppm)
Cationes
Calcio 104 260
Magnesio 36 150
Sodio y Potasio 161
Sub-total Cationes 301
Aniones
Bicarbonatos 239
Cloruros 236
Sulfatos 199
Sub-total Aniones 674
Insolubles (Sílice, etc.) 25
Dureza 410
Sólidos totales disueltos 1000
Para calcular los STD se suman los ppm de los iones presentes:
104+36+161+239+236+199+25  STD = 1000 ppm
Para calcular la dureza se toma en consideración solo los iones calcio y magnesio:
Ca++ + CO3=  CaCO3
Peso atómico/mol 40 60 100
En el ejemplo 104 X
Por regla de tres CaCO3 = 100 x 104 : 40 = 260 ppm
Mg++ + CO3=  MgCO3  CaCO3
Peso atómico/mol 24 60 84 100
En el ejemplo 36 Y
Por regla de tres CaCO3 = 100 x 36 : 24 = 150 ppm
La dureza total del agua del río Chira será: 260 + 150  Dureza total = 410 ppm
TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS
Las principales tecnologías para tratar las aguas y obtener un producto de calidad para ser usada como agua
potable en el hogar o agua en la industria son: (1) Filtración, (2) Cal-soda, (3) Ósmosis inversa y (4)
Intercambio iónico. A continuación desarrollaremos las principales características de cada una de ellas. Existen
otras tecnologías que han devenido en obsoletas o técnicamente limitadas que no serán revisadas, como son:
destilación simple, destilación al vacío, electrodiálisis, etc.
(1) FILTRACIÓN
Es una operación unitaria que se basa en la separación por tamaño de partículas. En este caso se retienen los
sólidos gruesos que contiene el agua como restos de algas, de hojas, de ramas, de papel, de telas, etc. El
equipo base es un tanque cilíndrico vertical:

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Ingreso de agua
Salida de agua
Soporte
En los sistemas de tratamiento de agua siempre se utiliza a la filtración como un primer paso del tratamiento,
para, como se ha dicho, retener los sólidos gruesos que contiene el agua. Por este motivo vamos a tener a la
filtración como el primer equipo operativo en los diversos sistemas de tratamiento de agua. En la filtración no se
reducen los STD ni la dureza. Su operación es simple y tanto la inversión como los costos operativos son
bajos.
(2) TRATAMIENTO CON CAL-SODA
En esta tecnología de tratamiento de agua se utiliza la cal diluida en agua, en forma de hidróxido de
calcio Ca(OH)2 y la soda como carbonato de sodio Na2CO3 disuelto en agua. Los iones calcio del agua
son eliminados en forma de precipitados de carbonato de calcio CaCO3 y los iones magnesio son eliminados
en forma de precipitados de hidróxido de magnesio Mg(OH)2. Hay 2 sub-procesos:
2a) SUB-PROCESO CAL FRIA.
En este sub-proceso solo se usa la cal, no la soda. Al agregar al Precipitador la cal disuelta en agua en forma
de Ca(OH)2, se producen muchas reacciones, entre las que se tienen:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2  2CaCO3 + 2H2O
Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2  MgCO3 + CaCO3 + 2H2O
MgCO3 + Ca(OH)2  Mg(OH)2 + CaCO3
MgCl2 + Ca(OH)2  Mg(OH)2 + CaCl2
En adición a la cal también se agregan otros productos químicos como el sulfito de sodio y el sulfato de
aluminio (alúmina), que tienen funciones específicas:
 El sulfito de sodio tiene como objetivo captar el oxígeno del aire que está disuelto en el agua y que corroe
las partes internas de los equipos, como tuberías, filtro de arena, etc. En este caso el sulfito de sodio se
oxida a sulfato de sodio, que es inerte:
SO3Na2 + ½ O2  SO4Na2
 El sulfato de aluminio sirve como coagulante del CaCO3 y Mg(OH)2, de tal manera que ayuda a acelerar la
precipitación de estos compuestos. En su lugar también se usa el sulfato férrico.
Productos químicos: cal, sulfito, alúmina
Agua dura filtrada
Agua ablandada
Agua dura
Retiro de CaCO3 y Mg(OH)2
Capas de:
Arena fina
Arena gruesa
Grava fina
Grava mediana
Grava gruesa
Filtro de Arena PRECIPITADOR
Motor

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Los sólidos totales disueltos del agua de río, de lago, o de pozo, tratada mediante este sistema, baja a menos
de 500 ppm y la dureza baja a menos de 100 ppm. Con estas características, el agua puede usarse en la
industria como agua de enfriamiento o como agua de procesos en la elaboración de papel.
Una vez que se ha obtenido el agua mediante este sub-proceso, si se quisiera usarla como agua potable (para
consumo humano), debe pasar por un filtro de carbón activado para eliminar el mal olor y luego agregarle cloro
para eliminar materia orgánica y microorganismos patógenos.
2b) SUB-PROCESO CAL-SODA CALIENTE.
En este sub-proceso se usan ambos químicos, tanto la cal como la soda. Al agregar la cal diluida en forma de
Ca(OH)2 al Precipitador se producen las reacciones señaladas en el Sub-Proceso Cal Fría. Ahora,
adicionalmente, al agregar la soda en forma de carbonato de sodio disuelto en agua, se producen otras
reacciones, entre las que se tienen:
CaCl2 + Na2CO3  CaCO3 + 2NaCl
CaSO4 + Na2CO3  CaCO3 + Na2SO4
MgSO4 + Na2CO3 + Ca(OH)2  Mg(OH)2 + CaCO3 + Na2SO4
Al igual que en la Cal-Fría, en adición a la cal y a la soda, también se agregan otros productos químicos como
el sulfito de sodio y el sulfato de aluminio (alúmina), que tienen las funciones específicas ya indicadas.
El elemento que proporciona temperatura al proceso es el llamado DEAREADOR. En este equipo el agua se
calienta cuando ingresa dentro del Deareador, porque al mismo tiempo asciende el vapor de agua que se
inyecta por el fondo de este equipo. En esta acción también se elimina oxígeno, debido a que el vapor de agua
arrastra al aire que pueda contener el agua. Por esta razón, dependiendo de los niveles de oxígeno que
queden, puede seguir agregándose sulfito de sodio o no.
Productos químicos: cal, soda, sulfito, alúmina
Agua ablandada
Agua dura
Retiro de CaCO3
y Mg(OH)2
Con el ingreso de la soda se elimina más carbonato de calcio e hidróxido de magnesio. Debido a que proceso
opera a alta temperatura, las reacciones proceden rápidamente., facilitándose la coagulación y la precipitación
del carbonato de calcio y del hidróxido de magnesio. Los STD del agua de río, de lago, o de pozo, tratada
mediante este sistema, baja a menos de 250 ppm y la dureza baja a menos de 20 ppm. Con estas
características, el agua puede usarse en la generación de vapor de baja presión.
(3) ÓSMOSIS INVERSA
Es una tecnología de tratamiento de aguas relativamente nueva, que se ha desarrollado en las últimas décadas
del siglo pasado, habiéndose popularizado por su sencillez, porque puede tratar incluso hasta agua de mar y
porque la instalación de este tipo de planta requiere un terreno pequeño.
Ósmosis. La palabra proviene del griego “osmos”, que significa presionar, empujar. La ósmosis es una
operación de difusión de los fluidos a través de una membrana, buscando de igualar las concentraciones en
ambos lados de la membrana.
Filtro de Arena PRECIPITADOR
DEAREADOR

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Pt
Po
Nivel alto
Nivel
bajo
Agua Sal
Figura N°1 Figura N°2 Figura N°3
Ósmosis Inversa. Tiene su origen en la reversibilidad del fenómeno de ósmosis. Así, en la Figura N°1 se tiene
un recipiente con 2 compartimientos separados por una membrana. Cada compartimiento tiene un capilar que
emerge verticalmente de él. En el compartimiento de la izquierda se ha colocado agua pura y en el otro: una
solución de sal común muy diluida. Ambos compartimientos tienen el mismo volumen. Se entiende que la
concentración de NaCl en el compartimiento de la izquierda es cero y en el de la derecha es, digamos, 0.02
molar (muy bajo).
En la Figura N°2 se tiene el resultado del fenómeno de ósmosis. El agua ha atravesado la membrana para diluir
aún más a la solución de sal, buscando que la concentración en el compartimiento de la derecha tienda a ser
cero y, al haber rebasado la capacidad del compartimiento de la derecha, ha subido por el capilar hasta
situarse en una determinada altura (nivel alto). Esta altura equivale a una presión hidrostática definida. Esta
presión se conoce como “Presión Osmótica” (Po). En la Figura N°3 se produce la ósmosis inversa. Para que
ésta se haga efectiva se tiene que aplicar en el capilar de la derecha una presión de trabajo (Pt) más alta que la
Po. De esta manera el agua baja de nivel en el capilar y, en el compartimiento de la derecha, se dirige hacia el
capilar. En este momento sólo el agua atraviesa el capilar, quedándose los iones cloruro y sodio de la sal
común sin poder atravesar la membrana. Este fenómeno se ha industrializado para quitar los iones presentes
en las aguas de todo tipo: desde agua de río hasta agua de mar. Se aplican altas presiones y se usan
membranas especiales que dejan pasar el agua pero retienen las sales.
Características de la Ósmosis Inversa.
1. Se usan membranas semipermeables que dejan pasar el agua y que retienen:
 del 90 al 99% de todos los minerales disueltos
 del 95 al 99% de la mayoría de los elementos orgánicos
 el 100% de las materias coloidales finas (bacterias, sílice coloidal, etc.)
2. Las presiones de operación llegan a superar los 1000 libras/pulg².
3. Puede tratar aguas conteniendo más de 60,000 ppm de STD.
Membranas de Ósmosis Inversa.
 Son hechas de 2 materiales: acetato de celulosa y poliamidas y duran unos 5 años..
 Resisten a los agentes químicos y biológicos. Son atacadas por los halógenos, como el cloro.
 Tienen 2 presentaciones: en forma de sábanas y en forma de fibras huecas.
 La fibra hueca tiene 85 micrones de diámetro externo y 42 micrones de diámetro interno.
 Se instalan dentro de un módulo. La sábana va enrollada y la fibra hueca se dispone a lo largo del módulo.
Se requieren cientos de miles de fibras huecas para completar un módulo.
Vista lateral de una fibra hueca Fibra hueca
Diámetro exterior = 85 
Diámetro interior = 42

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Módulo de Ósmosis Inversa
Agua a Agua
Tratar tratada
Salmuera
Módulos de OI. Las membranas se colocan en los módulos, según el dibujo anterior. Las siguientes son las
características físicas y operativas de estos módulos, basados en los modelos B-9 y B-10 “Permasep” del
fabricante DuPont:
Características Unidades Permasep B-9 Permasep B-10
Longitud Metros 1.20 1.20
Diámetro Pulgadas 8 8
Flujo de agua M3/día 60.57 23.85
Presión de operación Psig 420 1200
PH de operación 4 a 10 4 a 10
Máxima temp. de operación °C 50 40
Agua de alimentación Ppm de STD 10,000 máx. 60,000 máx.
Tipo de agua Pozo, río, lago Agua de mar
Agua producida Ppm de STD 500 máx. 500 máx.
Una planta de Ósmosis Inversa aloja muchos módulos, dependiendo de la cantidad de agua a tratar. Por
ejemplo: si se desea obtener 3028 M³/día de agua usando el módulo B-9, se usarán 3028 / 60.57 = 50
módulos. De preferencia estos módulos se instalan en paquetes de 10 unidades. En este caso se tendrían 5
paquetes. Un paquete tiene la configuración dada en la siguiente figura:
Disposición típica de equipos en la Osmosis Inversa
Filtro Paquete con 10
módulos
Bomba de alta presión
Agua a Agua
Tratar tratada
Cabezal de entrada Cabezal de salida
Aplicaciones. La OI se utiliza para la obtención de agua con menos de 500 ppm de STD y, dependiendo de la
graduación del proceso, se puede llegar a obtener aguas con unos pocos ppm de STD. Usos:
 Agua potable (de consumo humano)
 Aguas para la producción de vapor de alta presión
 Agua ultrapura para la industria electrónica y farmacéutica
Asimismo se pueden procesar por Ósmosis Inversa:
 Agua de río, de lago o de pozo;
 Agua de mar (para obtener agua potable);
 Aguas residuales industriales y desagües de ciudad.
Fibras huecas
Módulo

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En el siguiente cuadro se observa la reducción de la concentración de iones del agua de mar luego de haberse
procesado por Ósmosis Inversa:
Desalinización de agua de mar con módulos B-10 Permasep de DuPont
Compuesto Agua de mar (ppm) Agua tratada (ppm)
Calcio Ca++ 990 2
Magnesio Mg++ 1 890 3
Sodio Na+ 9 420 77
Potasio K+ 1 420 3
Sulfato SO4= 2 200 31
Bicarbonato HCO3- 935 26
Cloruro Cl- 15 640 140
Nitrato NO3- 5 0
Sólidos totales disueltos 32500 282
(4) INTERCAMBIO IONICO
Es un proceso que utiliza “zeolitas” y que, en forma económica, trata aguas que contengan no más de 500 ppm
de STD. En caso que las aguas contengan más de 500 ppm de STD el proceso se vuelve antieconómico
debido a que hay que usar cantidades cada vez más altas de productos químicos (principalmente ácidos y
álcalis en la desmineralización).
La tecnología de intercambio iónico es usada mundialmente en sistemas que van desde ablandadores de
aguas domésticas y comerciales (restaurantes, hoteles) hasta grandes desmineralizadores industriales. El
intercambio iónico del tipo “Desmineralización” es muy usado para obtener agua ultrapura para usarla en:
 Calderos de producción de vapor de alta presión
 Industria electrónica
 Procesos químicos, petroquímicos y farmacéuticos
Mecanismo de Intercambio Iónico.
Como se ha mencionado, en el Intercambio Iónico se utilizan zeolitas con la finalidad de remover los iones del
agua. Aquí las zeolitas intercambian sus iones por los iones del agua. Los iones del agua, así captados, son
posteriormente eliminados con una solución de regeneración que recupera las características iniciales de las
zeolitas. En el siguiente diagrama se representa esquemáticamente que un ión calcio, presente en el agua a
ser tratada, intercambiará su posición por dos iones sodio de la zeolita. En este intercambio hay que tener
presente la valencia o carga eléctrica de los iones.
Na+
Na+ Ca++
ZEOLITA AGUA A TRATAR
Zeolitas.
Son materiales granulares, del tamaño de un grano de azúcar, que tienen la habilidad de reemplazar sus iones
por los iones del agua. Es decir, son capaces de ceder sus iones sodio (Na+) y potasio (K+) captando los iones
calcio (Ca++) y magnesio (Mg++) del agua. Pueden ser naturales y sintéticas:
 Las zeolitas naturales son arcillas; es decir, tienen una estructura molecular correspondiente a silicatos
dobles hidratados. Así, las zeolitas contienen una mol de óxido alcalino (Na2O, K2O, CaO), una mol de
óxido de aluminio (Al2O3), dos moles de sílice (SiO2) y de dos a seis moles de agua de hidratación.
 Las zeolitas sintéticas son llamadas también “resinas”. Son compuestos polimerizados artificiales de gran
actividad, similares a las naturales, pero de mayor poder de intercambio iónico. Son hechas artificialmente
de poliestireno, poliacrilato, poliamina. Por ejemplo, la “Amberlita IRA-47” de Rohm and Haas (USA) es una
resina de intercambio aniónico hecha con base a una poliamina y la “Dowex HCR-S” es una resina de
intercambio catiónico hecha con base al divinil benceno-estireno sulfonado.
Tipos de Intercambio Iónico.
Son 2: Ablandamiento y Desmineralización. A continuación solo se desarrollará el Ablandamiento.

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Intercambio Iónico del tipo ABLANDAMIENTO.
Es el tipo de Intercambio Iónico más antiguo. Hacia 1905 Robert Gauns en Alemania tuvo éxito en “ablandar”
agua usando arcillas tipo bentonita. El objetivo del “ablandamiento” es reducir la “dureza” de las aguas. Es
decir, reducir su contenido de iones calcio y magnesio.
Actualmente se utiliza en forma general zeolitas de sodio que son colocadas en un equipo llamado
“Ablandador”. A estas zeolitas las representaremos como Ze.Na2. Ellas proporcionan suficientes iones sodio
para ser intercambiados por los iones calcio y magnesio del agua y cualquiera de las siguientes reacciones
podría escogerse como representativa de las reacciones que suceden en el interior del “Ablandador”:
CaSO4 + Ze.Na2  Ze.Ca + Na2SO4
MgSO4 + Ze.Na2  Ze.Mg + Na2SO4
CaCl2 + Ze.Na2  Ze.Ca + 2NaCl
CaCO3 + Ze.Na2  Ze.Ca + Na2CO3
MgCO3 + Ze.Na2  Ze.Mg + Na2CO3
“Zeolita de sodio” “Zeolita gastada”
Tal como se observa en estas reacciones, los iones calcio y magnesio son captados por las zeolitas. Los
aniones que trae el agua pasan a formar parte de sales solubles y se mantienen en el agua. El equipo de
ablandamiento (“ablandador”) se parece exteriormente a un filtro de arena. En adición a las tuberías de
entrada y salida de agua, tiene tuberías adicionales para el proceso de regeneración. Dependiendo de sus
necesidades de agua ablandada, las instalaciones industriales pueden tener 2 “Ablandadores”: mientras uno
trabaja el otro se regenera.
Agua a ser “ablandada”
Tubería de regeneración
Tubería de regeneración Salida de agua tratada
Una vez que pasa por el Ablandador, el agua tiene ahora una tendencia muy pequeña a formar costras. Las
características del producto son:
1. Menor dureza, del orden de 5 ppm. Motivo: la zeolita ha removido los iones calcio y magnesio.
2. Igual cantidad de sólidos totales disueltos. Porque los iones calcio y magnesio han sido reemplazados por
los iones sodio.
Regeneración.
Al efectuar su trabajo las zeolitas de sodio van agotando constantemente su capacidad de captar iones calcio y
magnesio porque paulatinamente disponen de menos iones sodio que ofrecer (los van entregando a cambio de
los iones calcio y magnesio). Llega un momento en que ya no pueden “ablandar” y deben pasar a la fase de
regeneración. El objetivo de la regeneración es restituir los iones perdidos de sodio. En el caso del
“Ablandador” la regeneración se hace con una solución diluida de sal común. De acuerdo a las reacciones
anteriores se produjo una zeolita gastada que puede representarse como Ze.Ca ó Ze.Mg. Las reacciones de
regeneración pueden ser entonces:
Ze.Ca + 2 NaCl  Ze.Na2 + CaCl2
Ze.Mg + 2 NaCl  Ze.Na2 + MgCl2
“Zeolita gastada” “Zeolita de sodio”
ABLANDADOR
ZEOLITA
Distribuidor

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Los pasos para efectuar la regeneración son: retrolavado, reacción y enjuague. La duración de la regeneración
está en alrededor de 1 hora. La frecuencia con que se debe hacer la regeneración dependerá de la capacidad
de diseño y de la calidad del agua de alimentación. Ejemplo. En una fábrica de fertilizantes se ablanda un flujo
de 100 galones por minuto de agua que tiene 100 ppm de dureza hasta solo 5 ppm de dureza, usándose 35
pies cúbicos zeolita de sodio.
Datos del ciclo de ablandamiento:
 Flujo de agua dura: 100 galones/minuto
 Dureza (entrada): 100 ppm
 Dureza (salida): 5 ppm
 Duración del ciclo: 12 horas
 Caída de presión: 10 psig
Datos del ciclo de regeneración:
 Contralavado: Duración = 25 minutos. Flujo del contralavado: 90 GPM.
 Reacción: Inyección de salmuera = 20 minutos. Flujo: 25 GPM.
 Enjuague: Duración = 30 minutos. Flujo de agua: 50 GPM.
EJERCICIOS Y PROBLEMAS DEL CAPÍTULO 6 (TRATAMIENTOS DE AGUA)
1. ¿Qué son aguas duras y cómo se expresa la dureza? Si un laboratorista malogra una muestra de agua cuando
sólo había analizado los aniones, ¿Se puede calcular la dureza? ¿Por qué?
2. (a) Una muestra del Rio Santa presenta los siguientes iones en ppm: Ca=80, Mg=36, Na=46 y K=117,
además de 10 ppm de SiO2. ¿Si se puede calcular la dureza, a cuánto asciende?
(b) Si en la misma muestra los aniones están presentes en igual concentración que el total de cationes,
calcular los STD.
SOLUCIÓN
Cálculo de la dureza:
Ca + CO3 → CaCO3 Mg + CO3 → MgCO3 → CaCO3
40 100 24 100
80 200 36 150
Dureza = 200 + 150 = 350 ppm RESPUESTA
Cálculo de los STD:
Total cationes = 80 + 36 + 46 + 117 = 279 ppm Total aniones = 279 ppm
STD = Cationes + Aniones + Insolubles
STD = 279 + 279 + 10 = 568 ppm RESPUESTA
3. (a) Una muestra de agua presenta los siguientes cationes en ppm: Na=70, K=60, además de 20 ppm de SiO2.
No se conoce la concentración de calcio y magnesio, pero se sabe que están en la relación Ca/Mg = 3/1.
Si la dureza total es 420 ppm, calcular la concentración de los iones calcio y magnesio.
(b) Si en la misma muestra los aniones están presentes en igual concentración que el total de cationes,
calcular los STD.
SOLUCIÓN
(a) Sea 1X = ppm Mg 3X = ppm Ca Dureza = 420 ppm
40 100 24 100
3X 7.5X 1X 4.1667X
Dureza = 7.5X + 4.1667X = 420 → X = 36 3X = 108
Respuesta: Ca = 108 ppm y Mg = 36 ppm
(b) Total cationes = 70 + 60 + 108 + 36 = 274 ppm Total aniones = 274 ppm
STD = 274 + 274 + 20 = 568 ppm RESPUESTA
4. Una muestra de agua de pozo tiene el siguiente análisis de iones en ppm: Sodio=70, Potasio=60,
Bicarbonatos=200, Cloruros=180, Sulfatos=160 y Sílice=20. No se conoce la concentración de los iones calcio
y magnesio, pero se sabe que están en la relación Ca/Mg = 3/1. La dureza total es de 420 ppm. Determinar los
sólidos totales disueltos STD.

12
5. La dureza del agua del rio Chicama es 140 ppm y los STD ascienden a 230 ppm. El análisis químico indicó que
había el triple de iones calcio con respecto al ion magnesio y el doble de iones calcio con respecto al resto de
cationes. La concentración de SiO2 es 8 ppm. Calcular:
a) La concentración de los iones calcio y magnesio
b) La concentración de los aniones.
SOLUCIÓN
(a) Sea X = ppm Mg 3X = ppm Ca Dureza = 140 ppm
40 100 24 100
3X 7.5X 1X 4.1667X
Dureza = 7.5X + 4.1667X = 140 → X = 12 3X = 36
Ca = 36 ppm y Mg = 12 ppm RESPUESTA
(b) Falta calcular el resto de cationes (Na y K)
Hay el doble de calcio con respecto al resto de cationes → → Resto de cationes = 36 / 2 = 18
Total cationes = 36 + 12 + 18 = 66 ppm
230 = 66 + Aniones + 8 Calculando: Aniones = 156 ppm RESPUESTA
6. Al analizar una muestra de agua del río Chira se halló: dureza = 420 ppm y STD = 490 ppm. El análisis indicó
que había el triple de iones calcio con respecto al ion magnesio y el doble de iones calcio con respecto al resto
de cationes. La concentración de SiO2 fue 24 ppm. Calcular:
a) La concentración de calcio y magnesio.
b) La concentración de los aniones.
7. La dureza del agua del Río Santa es de 425 ppm y los STD ascienden a 500 ppm. El análisis indica que hay el
cuádruple de iones Ca con respecto a los iones Mg y la tercera parte de iones Mg con respecto al resto de
cationes. Las impurezas de SiO2 llegan a 24 ppm. Calcular:
a) La concentración de Calcio y Magnesio.
b) La concentración del total de aniones.
8. La dureza total del agua del Río Chillón es de 680 mg/lt y los sólidos totales disueltos (STD) ascienden a 820
mg/lt. El análisis indica que hay el cuádruple de iones Calcio con respecto a los iones Magnesio y que el
contenido del resto de Cationes (Sodio y Potasio) triplica el contenido de Magnesio. Las impurezas no iónicas
como Sílice llegan a 24 mg/lt. Calcular:
a) La concentración de los iones Calcio y Magnesio. Respuesta: Ca = 192 ppm y Mg = 48 ppm
b) La concentración del total de Aniones. Respuesta: 412 ppm aniones
9. Una muestra de agua tiene una dureza total de 850 ppm y los sólidos totales disueltos (STD) ascienden a
1200 ppm. El análisis indica que hay el cuádruple de iones Calcio con respecto a los iones Magnesio y que la
concentración del resto de Cationes (Sodio y Potasio) es igual al total de iones Calcio. Las impurezas no
iónicas como Sílice llegan a 24 ppm. Calcular:
a) La concentración de los iones Calcio y Magnesio.
b) La concentración del total de Aniones.
10. Un analista de laboratorio malogró una muestra de agua del río Cañete, pero ya había analizado los siguientes
iones en ppm: Ca=120, Mg=30, Na=46 y K=117, además de 18 ppm de SiO2.
(a) ¿Se puede calcular la dureza? ¿A cuánto asciende?
(b) En esta muestra los aniones estaban presentes en igual concentración que el total de cationes. Calcular los
sólidos totales disueltos.
11. Una empresa desea construir una fábrica en un lugar donde tienen disponible 750 m³/día de agua de río de
la siguiente calidad en ppm: calcio = 160, magnesio = 72, sodio = 182, potasio = 96, sílice = 18 y total de
aniones = 402.
(a) Calcular los STD y la dureza total.
SOLUCIÓN
STD = 160 + 72 + 182 + 96 + 18 + 402 = 930 ppm STD (Respuesta)
Ca → CaCO3 Mg → CaCO3
40 100 24 100
160 400 72 300 400 + 300 = 700 ppm de dureza total (Respuesta)

13
(b) Si la fábrica decide tratar esta agua mediante Osmosis Inversa, ¿cuál será la calidad del agua
procesada en STD y cuántos módulos se necesita instalar? Datos: capacidad de cada módulo = 25
m³/día y severidad de la operación = 98%.
SOLUCIÓN
Osmosis Inversa
100%
(930 ppm) 2% (18.6 ppm)
98% (911.4 ppm)
Calidad del agua procesada = 930 ppm x 2% = 18.6 ppm de STD (Respuesta)
Nº de módulos = 750 / 25 = 30 módulos (Respuesta)
(c) ¿Se puede tratar esta agua mediante Intercambio iónico, en lugar de ósmosis inversa? ¿Por qué?
RESPUESTA: No. En el intercambio iónico se deben procesar aguas que tengan como máximo 500
ppm de STD. Esta agua tiene 930 ppm de STD. Su operación sería antieconómica.
12. Con respecto al Intercambio Iónico y al Ablandamiento:
(a) ¿Qué son resinas? Explicar su respuesta.
(b) ¿Cuál es la máxima concentración que puede tratar esta tecnología? ¿Por qué?
(c) A la salida del ablandador, ¿el agua tiene más, menos o igual concentración de sólidos totales
disueltos? ¿Por qué?
(d) ¿Qué se debe hacer cuando la zeolita de sodio pierde su capacidad de capturar los iones del agua?
Explicar su respuesta.
13. El agua que usa la fábrica “Derivados del Maíz” tiene el siguiente análisis químico: calcio=192 ppm,
magnesio=48 ppm, sodio=96 ppm, potasio=48 ppm, sílice=24 ppm y total de aniones=412 ppm.
1. Calcular su dureza total y los STD.
2. ¿Se puede usar directamente como agua potable? Justificar.
3. ¿Se puede tratar mediante intercambio iónico? Justificar.
4. El Jefe de Operaciones quiere hacer pasar esta agua por Osmosis Inversa con una severidad del 98%
en la remoción de sales. ¿Cuánto tendrá de STD el agua que saldría de este tratamiento?
14. Una empresa agroindustrial desea construir una fábrica en Casma aprovechando las aguas del río Casma,
pero tiene pendiente definir la tecnología con que tratará el agua. Necesita obtener agua para producir
vapor de alta presión. Los datos que ya tiene son:
 Dureza total del agua = 875 ppm
 El agua contiene iones calcio y iones magnesio en la relación 5:2
 La concentración de los iones sodio y potasio, juntos, triplica el contenido de magnesio
 La concentración de los aniones supera a la concentración de los cationes en 50 %
 Los sólidos totales disueltos del agua exceden en 40 % el Límite Máximo Permisible establecido en
el Perú para el agua potable.
 Si es que llega a usar la tecnología de ósmosis inversa, la fábrica instalaría 3 paquetes de módulos.
Cada módulo puede tratar 58 M³/día de agua de río.
Con los datos proporcionados calcular/responder:
(a) Calcular la concentración de los insolubles del agua.
(b) Si el agua del río Casma fuera procesada dos veces mediante Ósmosis Inversa, ¿cuál sería la
severidad del procesamiento si el contenido de STD del agua a la salida del proceso fuera de
0.2016 ppm?
(c) Calcular el flujo total (en M³/día) de agua del río Casma que sería procesada mediante ósmosis
inversa, si es que la fábrica usa esta tecnología.
(d) Una alternativa es usar la tecnología Cal-Soda en lugar de Ósmosis Inversa. ¿Se puede tratar el
agua del río Casma mediante Cal-Soda para obtener un agua que luego servirá para producir vapor
de alta presión? Responder SI ó NO y luego justificar. Solo vale la justificación.
SOLUCIÓN
(a) Ca → CaCO3 Mg → CaCO3
40 100 24 100
5X 12.5X 2X 8.3333X
12.5 X + 8.3333 X = 875 → X = 42
Por lo tanto: Mg = 84 Ca = 210 Na+K = 252
Total cationes = 210 + 84 + 252 = 546 ppm Total aniones = 546 x 1.50 = 819 ppm
STD = 1000 x 1.40 = 1400 ppm
Insolubles = 1400 – 546 – 819 = 35 ppm RESPUESTA

14
(b) Si el agua del río Casma fuera procesada dos veces mediante Ósmosis Inversa:
Severidad S Severidad S
1400 ppm 0.2016 ppm
Calidad del agua procesada = 1400 x S x S = 0.2016
S² = 0.2016 / 1400 = 0.000144 → S = 0.012 ó 1.2 %
Severidad de la OI = 100 - 1.2 = 98.8 % RESPUESTA
(c) Flujo total (en M³/día) de agua del río Casma que sería procesada mediante ósmosis inversa:
Flujo total = 3 x 10 x 58 = 1740.00 M³/día RESPUESTA
(d) ¿Se puede tratar el agua del río Casma mediante Cal-Soda para obtener un agua que luego servirá
para producir vapor de alta presión? Responder SI ó NO y luego justificar. Solo vale la justificación.
RESPUESTA: NO. Para producir vapor de alta presión se requiere agua con menos de 1 ppm de
STD. Esta calidad de agua no la produce la tecnología cal-soda.
15. Una empresa desea construir una fábrica cerca a Lunahuaná aprovechando las aguas del río Cañete, pero
tiene pendiente definir la tecnología con que tratará el agua. Necesita obtener agua potable y agua para
producir vapor de alta presión. Los datos que ya se tiene son:
 La concentración de los iones calcio cuadruplica la concentración de los iones magnesio
 La concentración de los iones sodio y potasio, juntos, triplica la de los iones magnesio
 Los insolubles (Sílice) llegan a 20 ppm
 Si es que el agua del río Cañete se pasa dos veces por Osmosis Inversa a una severidad del 98 %, la
calidad del agua tratada resulta ser de 0.46 ppm.
En las preguntas que siguen, en donde se pide JUSTIFICAR, solamente se considerará como respuesta
buena si la justificación es buena técnicamente.
(a) Calcular el contenido de sodio y potasio (juntos) del agua del río Cañete.
(b) Calcular la concentración de los aniones del agua del río Cañete.
(c) ¿Se puede usar el agua del río Cañete directamente como agua potable?
Responder SI ó NO y luego justificar.
(d) La fábrica está considerando usar la tecnología Cal-Soda en lugar de la Ósmosis Inversa. ¿Se puede
tratar el agua del río Cañete mediante Cal-Soda para luego producir vapor de alta presión? Responder
SI ó NO y luego justificar.
16. Una empresa desea construir una fábrica en Pachacamac aprovechando las aguas del río Lurín, pero tiene
pendiente definir la tecnología con que tratará el agua luego de pasar la etapa inicial de filtración. La fábrica
necesita obtener agua potable y agua para producir vapor de alta presión. Los datos que ya se tiene son:
 La concentración de los iones calcio cuadruplica la concentración de los iones magnesio
 Si es que el agua del río Lurín se pasa dos veces por Osmosis Inversa a una severidad del 97 %, la
(a) Calcular el contenido de sodio y potasio (juntos) del agua del río Lurín.
(b) Calcular la concentración de los aniones del agua del río Lurín después de pasar la filtración.
(c) ¿Se puede usar el agua del río Lurín directamente como agua potable?
(d) La fábrica está considerando usar la tecnología de Ablandamiento en lugar de la Ósmosis Inversa. ¿Se
puede tratar el agua del río Lurín mediante Ablandamiento para luego producir vapor de alta presión?
17. Una empresa desea construir una fábrica cerca de Chimbote aprovechando las aguas del río Santa, pero
tiene pendiente definir la tecnología con que tratará el agua. Se sabe que la dureza total es de 840 ppm y

15
que si el agua del río Santa se pasa por Osmosis Inversa a una severidad del 98.8 %, la calidad del agua
tratada resulta ser de 17.76 ppm. El análisis de laboratorio indica que hay el triple de iones calcio con
respecto al ion magnesio, que la concentración del resto de cationes duplica el contenido de calcio y que el
agua contiene 32 ppm de insolubles (Sílice).
(a) Calcular el contenido de aniones del agua del río Santa.
(b) ¿Cuál será la calidad del agua obtenida mediante ósmosis inversa, en ppm, si la severidad de la
operación fuera de 97.6 %? Presentar cálculos.
(c) ¿Se puede tratar el agua del río Santa mediante el sub-proceso cal-fría, en lugar de ósmosis inversa,
para obtener agua que se va a usar para producir vapor de baja presión? ¿Por qué? Explicar.
18. Una empresa desea construir una fábrica en Chimbote aprovechando las aguas del río Santa, pero tiene
pendiente definir la tecnología con que tratará el agua. Necesita obtener agua potable y agua para producir
vapor de alta presión. Los datos que ya tiene son:
 El agua contiene cuatro veces más iones calcio que iones magnesio
 La concentración de los iones sodio y potasio, juntos, triplica el contenido de magnesio
 La concentración de los aniones supera a la concentración de los cationes en 25%
 El agua del río Santa no se puede tratar mediante Ablandamiento debido a que su contenido de
sólidos totales disueltos supera en 380 ppm el límite máximo técnico establecido para este proceso
de tratamiento (500 ppm).
Con los datos proporcionados calcular/responder:
(a) Calcular la concentración de los insolubles del agua.
(b) Si el agua del río Santa fuera procesada mediante Ósmosis Inversa, ¿cuál sería la severidad del
procesamiento si el contenido de STD del agua a la salida del proceso fuera de 0.55 ppm?
(c) ¿Se puede usar el agua del río Santa directamente como agua potable? Responder SI ó NO y luego
justificar. Solo vale la justificación.
(d) La fábrica está considerando usar la tecnología Cal-Soda en lugar de la Ósmosis Inversa. ¿Se puede
tratar el agua del río Santa mediante Cal-Soda para obtener un agua que luego servirá para producir
vapor de alta presión? Responder SI ó NO y luego justificar. Solo vale la justificación.
19. Una muestra de agua del río Chira en Piura tiene una dureza total de 850 ppm y los sólidos totales disueltos
ascienden a 1080 ppm. El análisis químico indica que la dureza aportada por el calcio es 2,4 veces mayor que
la dureza aportada por el magnesio. Asimismo que el contenido del resto de cationes (sodio y potasio) es
igual al total de iones calcio. Las impurezas no iónicas como Sílice llegan a 24 ppm.
(a) Calcular la concentración del total de aniones.
(b) Si el agua del río Chira se trata por Cal-Soda ¿Cuánto sulfito se debe agregar al precipitador, en
gramos/hora, si la eliminación de oxígeno debe ser de 3.36 litros/hora a Condiciones Normales?
(c) Si la fábrica cambia de opinión y decide tratar esta agua mediante Osmosis Inversa, ¿cuál será la
calidad del agua procesada en STD? Dato: severidad de la operación = 98%.
(d) ¿Se puede tratar esta agua mediante Intercambio iónico? ¿Por qué?
SOLUCIÓN
(a) Dureza total = Dureza aportada por el calcio (DCa) + Dureza aportada por el Magnesio (DMg)
850 = DCa + DMg Sea “a” la Dureza aportada por el Magnesio
850 = 2.4 a + a
850 = 3.4 a → a = Dureza por el Mg = 250 ppm
2.4 a = Dureza por el Ca = 600 ppm
Ca + CO3 = CaCO3 Mg + CO3 = MgCO3 = CaCO3
40 100 24 100
X 600 Y 250
X = Ca = 240 ppm Y = Mg = 60 ppm
Cationes: Ca=240 Mg=60 Na/K=240 Total cationes = 540 ppm
1080 = 540 + Aniones + 24 → Total Aniones = 516 ppm RESPUESTA
(b) Moles de oxígeno = 3.36 lt // 22.4 lt/mol = 0.15 mol (dato para el balance real)
Na2SO3 + ½ O2 → Na2SO4
1 0.5 1
0.30 0.15 0.30 (Moles)
Peso de sulfito de sodio = 0.30 x 126 = 37.80 gramos/hora RESPUESTA

16
(c) Severidad de la operación = 98%.
Osmosis Inversa
100%
(1080 ppm) 2% (21.6 ppm)
98% (1058.4 ppm)
Calidad del agua procesada = 1080 ppm x 2% = 21.6 ppm de STD (Respuesta)
(d) RESPUESTA: No. En el intercambio iónico se deben procesar aguas que tengan como máximo 500
ppm de STD. Esta agua tiene 1080 ppm de STD. Su operación sería antieconómica.
20. Una empresa desea construir una fábrica en Lunahuaná aprovechando las aguas del río Cañete, pero tiene
pendiente definir la tecnología con que tratará el agua luego de pasar la etapa inicial de filtración. La fábrica
necesita obtener agua potable y agua para producir vapor de alta presión. Los datos que ya se tiene son:
 La dureza aportada por el calcio es 1,8 veces mayor que la dureza aportada por el magnesio
 Si es que el agua del río Cañete se pasa dos veces por Osmosis Inversa a una severidad del 97 %, la
(a) Calcular el contenido de sodio y potasio (juntos) del agua del río Cañete.
(b) Calcular la concentración de los aniones del agua del río Cañete después de pasar la filtración.
(c) ¿Se puede usar el agua del río Cañete directamente como agua potable?
(d) La fábrica está considerando usar la tecnología de Ablandamiento en lugar de la Ósmosis Inversa. ¿Se
puede tratar el agua del río Cañete mediante Ablandamiento para luego producir vapor de alta presión?
Fuente: J. Cabezas “Procesos Industriales”
Ingeniería Ambiental / Dr. J. Cabezas

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