El documento describe los procesos de coagulación y floculación utilizados para eliminar partículas coloidales del agua. La coagulación involucra la adición de productos químicos como sulfato de aluminio o cloruro férrico para desestabilizar las cargas eléctricas de las partículas coloidales y permitir que se agrupen. Luego, en el proceso de floculación, se aumenta el tamaño de las partículas agrupadas para que puedan sedimentar más rápidamente. El documento también discute los factores

1. OPERACIONES UNITARIAS
Ing. Yolaina Macedo Rojas
• BEDON GONZALES Mallyory
• LEYVA MILLA María
• SANCHEZ COLETO Gladys
UNIVERSIDAD SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO
HUARAZ-PERU
2016

2. La turbiedad y el color del agua son principalmente
causados por partículas muy pequeñas, llamadas
partículas coloidales. Estas partículas permanecen
en suspensión en el agua por tiempo prolongado y
pueden atravesar un medio filtrante muy fino. Para
eliminar estas partículas se recurre a los procesos
de coagulación. En la práctica este procedimiento
es caracterizado por la inyección y dispersión
rápida de productos químicos.

3. Las partículas coloidales en el agua por lo general presentan un diámetro entre 1 y 1000 mili micrómetros

5. Por coagulación se entiende el proceso de desestabilización de los coloides. Se
eliminan las propiedades que les hacían mantenerse en suspensión. El mecanismo
básico de desestabilización es anular las cargas eléctricas. Para ello se utilizan reactivos
químicos que tienen la propiedad de producir la coagulación.
Es muy importante que el reactivo se mezcle rápidamente con toda el agua, pero
conseguir una buena mezcla puede llevar de 30 segundos a 3 minutos. Para alcanzar
altos rendimientos en la mezcla se suelen emplear técnicas en las que se aplica mucha
energía. Una vez desestabilizadas las partículas interesa que éstas sedimenten. Su
tamaño aún no es el óptimo para que lo hagan en períodos cortos de tiempo y es
necesario aumentar de tamaño; esto se logra mediante el proceso de floculación.

6. Las cargas eléctricas de las partículas generan fuerzas de repulsión entre
ellas, por lo cual se mantienen suspendidas y separadas en el agua. Es por
esto que dichas partículas no se sedimentan.
Un sistema coloidal, formado por
una doble capa de iones, el cual es
sometido a un potencial en la
superficie inferior del doble lecho,
denominado potencial Z.
Por Neutralización de Carga Por Disminución del Espesor de la Doble Capa
disminuir el potencial Z se aplica uno de los siguientes métodos:
Al incrementarse la concentración de iones en el
agua la “distancia d” disminuye, hasta hacer el
valor del potencial Z inferior al punto crítico.
cuando coloides de diferente signo se mezclan
en el agua. Esto es lo que sucede cuando se
agrega alumbre o sales de hierro al agua.
Este potencial tiene un valor crítico:
- por encima del cual los coloides son
estables
- por debajo , la repulsión en las partículas
se reduce a un grado tal que chocando con
cierta velocidad pueden unirse y flocular.

7. • Remoción de turbiedad orgánica e inorgánica que no puede
sedimentar rápidamente.
Este proceso se usa para:
• Eliminación de bacterias, virus y organismos patógenos
susceptibles de ser separados por coagulación.
• Destrucción de algas y plancton en general.
• Eliminación de sustancias productoras de sabor y olor en
algunos casos y de precipitados químicos suspendidos en otros.

8. Sales de
Hierro:
Polímeros o
polielectrolitos:
Sales de
Aluminio:
El Sulfato de Aluminio (SO4)3 Al2
Cloruro férrico (CL3) Fe
Se hacen uso de
arcilla, sílice activado
y polímeros orgánicos
(almidón, celulosa)
como ayudantes en la
floculación.
Sulfato férrico Fe (SO4)3
Sulfato ferroso Fe (SO4)
Aluminato de Sodio
Policloruro de Aluminio
Floc ligeramente
pesado, de bajo
costo y manejo
relativamente
sencillo
Forman un floc
más pesado y de
mayor velocidad
de asentamiento
que las sales de
aluminio.
Usado como ayudante en la
coagulación, el tamaño de las
partículas aumenta con su
adición ( elevado peso
molecular y actúan como
puentes de unión entre las
partículas coaguladas.

9. Corrección de pH
Oxidación de Compuestos
Dar peso a las partículas
Para corregir el pH se añaden bases o sales alcalinas
al agua (cal, carbonato sódico)
El proceso mejora si se eliminan por oxidación
algunos compuestos que pueden interferir en los
procesos, por eje: el cloro, el permanganato potásico
Agentes gravimétricos, aumentan la densidad de las
partículas y el peso global de la suspensión. se
utilizan en aguas con baja turbidez inicial. Busca
mejorar las velocidades de sedimentación . Ejm:
carbón activo en polvo, cal, arcillas

10. Los reactivos se pueden presentar en forma liquida o sólida. Los solidos, a su
vez, pueden presentarse en grano o en polvo. En el manejo de los reactivos
hay que diferenciar tres etapas: almacenamiento, preparación y dosificación.
Las instalaciones de almacenamiento dependen de la
forma de presentación del reactivo. La tipología básica
consiste en sacos o depósitos.
En la planta de tratamiento se debe disponer de una
autonomía de uso de reactivos de entre 15 y 20 días
considerando las dosis máximas y los caudales máximos.
Los depósitos generalmente son de forma cilíndrica,
están fabricados de materiales no corrosivos( plásticos,
poliéster, resina y fibra de vidrio)

11. Para realizar una buena
dosificación o mezcla, se
realizan preparaciones de los
reactivos. Se hace en
depósitos similares a los de
coagulación, de un tamaño no
muy grande y con agitadores.
Las dosis se suelen expresar en mg de reactivo/litro de agua a tratar.
Se utiliza la dosis optima y que reduzca al mínimo los costes. La dosis óptima se
determina mediante ensayos denominados “test de jarra”.
Los resultados se pueden expresar gráficamente y de ellos se obtienen las
condiciones óptimas de operación.

12. PRODUCTO ESTADO RIQUEZA DOSIS ph Optimo Notas
Sulfato de
Aluminio
Grano
Liquido
100%
50 %
< 35 – 45 mg/L 5.5 a 7.4
Cloruro Férrico Solido Critalino
Liquido
37% - 47% < 25 -35 mg/L 3.5 a 5.5
> 6.5
El hidróxido forma
un floculo de color
pardo gelatinoso.
Sulfato Ferroso solido 90% - 94% < 50 mg/L 3.5 a 6.5
> 6.5
Solido fácilmente
soluble y de gran
eficiacia.
Sulfato Férrico 3.5 a 7 > 9.0
Polimeros Polvo
liquido
100 % < 5 mg/L
< 0.5 mg/L
Policloruro de
Aluminio
15 – 100 mg/L
Cal Polvo 85 % - 99% 40% dosis sulf Fe+3
20% dosis sulf. Fe +2
Corrección de pH
Carbón Activo Polvo
Grano
100% < 25 mg/L

13. La agitación en la coagulación se puede llevar a cabo mediante agitadores mecánicos
vigorosos o bien por inyección de aire con difusores de burbuja media o gruesa. En este
último caso el aire preciso es del orden de 1 a 1,5 m3 aire /m3 *h.
Si se adopta un coagulador de sección cilíndrica, es preciso la instalación de
cortacorrientes, para disminuir el efecto de vórtice generado por el agitador, lo que
conllevaría a una pérdida de energía por arrastre del agua.
En el caso de utilizar cal como agente neutralizante, al tratarse de una reacción de tipo
sólido - líquido los tiempos de retención deben incrementase, al ser la velocidad de
reacción considerablemente menor.

14. pH
Turbiedad
Sales Disueltas
Temperatura
del Agua
Tipo de
Coagulante
Condiciones de
mezcla
Sistemas de aplicación
de coagulantes
Tipo de Mezcla y
color

15. pH
Para cada agua existe un rango de pH
óptimo para la cual la coagulación
tiene lugar rápidamente.
Tipo de Sales Rango de pH
Sales de
Aluminio
5.5 - 7.4
Sales de Hierro 3.5 - 8.5
1
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 2 4 6 8 10
Turbiedaddelaguasedimentada
pH del agua cruda
efecto del PH

16. Sales
disueltas
Rango de pH óptimo
Tiempo requerido para la floculación.
Cantidad de coagulantes requeridos
modifican
2

17. Temperatura
del agua
La influencia de este factor en un grupo de plantas de Chicago
y establecieron 2 regiones de variaciones muy marcadas una
entre 0 y 10 °C y la segunda entre la 10 y 40 °C.
En la primera zona se encontró que los mecanismos
dominantes eran la viscosidad del agua y el pH y que a medida
que la temperatura del agua se acercaba a los 0 °C, la remoción
de turbiedad se dificulta.
También el rango de pH optimo varía con la temperatura, y
decrece al disminuir esta.
En el rango de 10 – 40 °C se encontró que la eficiencia era cada
vez mejor al aumentar la temperatura porque se incrementaba
la tase de colisiones entre las partículas.
La variación de
1°C en la
temperatura del
agua conduce a
la variación de la
densidad de esta
haciendo la
coagulación mas
lenta.
3
La temperatura cambia el tiempo de formación del floc, entre más fría el
agua, la reacción es más lenta y el tiempo de formación del floc es mayor.

18. Influencia del
Tipo y la Dosis
del Coagulante
La selección y la cantidad de
coagulante juegan un rol muy
importante sobre:
4
Poca Cantidad
Alta Cantidad
La buena o mala calidad del agua
clarificada
El buen o mal funcionamiento de
los decantadores

19. Influencia de la
Mezcla
5
Es el grado de Agitación que se da a
la masa de agua durante la adición
del coagulante.
Tipos de Mezcla
Mezcladores
Mecánicos
Mezcladores
Hidráulicos
Agitadores Resalto Hidráulico
La mezcla es enérgica y de corta
duración, llamado mezcla rápida.

20. Para cada turbiedad existe una cantidad de
coagulante, con el que se obtiene la turbiedad
residual más baja, que corresponde a la dosis
óptima.
Mide el efecto de la dispersión que estas
partículas presentan al paso de la luz.
Influencia de la
Turbiedad
6

21. La dosis del coagulante que se
adicione al agua es en forma
constante y uniforme
El sistema de dosificación debe
proporcionar un caudal constante
y fácilmente regulable.
Se considera que una reacción adecuada del coagulante con el agua se produce cuando:
7

23. Tipo de Agua Tipo de Coagulación Requerimiento
1. Baja Concentración de Coloides,
Baja alcalinidad.
- Formación de precipitado
- Floc de barrido
- Alta dosis de coagulantes
- Adición de alcalinidad o partículas
o ambas.
2. Baja Concentración de Coloides,
Alta alcalinidad.
- Formación de Precipitado
- Floc de Barrido
- Alta dosis de coagulantes
- Adición de partículas
3. Alta Concentración de Coloides,
Baja alcalinidad.
- Adsorción de polímeros metálicos
positivos, en la superficie de los
coloides (pH 4 a 7)
- Dosis de coagulantes incrementa
concentración de partículas, adición
de alcalinidad.
4. Baja Concentración de Coloides,
Alta alcalinidad.
- Adsorción de polímeros metálicos
positivos y precipitaciones de
hidróxidos (pH > 7)
- Dosis de coagulante incrementa
con concentración de partículas.

24. COAGULANTE SULFATO DE ALUMINIO