El documento describe el proceso de coagulación-floculación utilizado para tratar agua. La coagulación involucra la adición de productos químicos para desestabilizar partículas coloidales y reducir las fuerzas que las mantienen separadas. Luego, la floculación permite que las partículas desestabilizadas se aglomeren en flóculos más grandes que pueden ser removidos por sedimentación. El documento explica los mecanismos, reactivos, parámetros e instalaciones involucradas en este proceso de potabilización de ag

1. Coagulación y Floculación

2. Introducción
Los sólidos totales están compuestos por
materias flotantes, materia en suspensión,
en dispersión coloidal y en disolución.
La fracción coloidal consiste en partículas
con un diámetro que oscila de 10-3 a 1 µm.
Los sólidos disueltos se componen de
moléculas orgánicas, inorgánicas e iones
que se encuentran presentes en disolución
verdadera en el agua.
A los sólidos con tamaños mayores que 0,2
mm se les suele denominar arenas. Los
limos, arcillas, bacterias, etc., quedan
retenidos al filtrar el agua ya que su tamaño
es superior a 0,1 µm.
La turbidez y el color suelen estar asociados
a partículas coloidales.
Sólidos
Totales
Sólidos
Suspendidos
Sólidos
Filtrables
Sólidos
Coloidales
Sólidos
Disueltos

3. La coagulación-floculación es el proceso mediante el cual se añaden compuestos químicos
al agua para reducir las fuerzas que separan a los sólidos suspendidos menores a 10 μm
para que formen aglomerados que sean removidos del agua por sedimentación.
Coagulación
Las fuerzas interpartícula,
responsables de la estabilidad
de los coloides, son reducidas
o anuladas por la adición de
reactivos apropiados
(Mezclado rápido)
Floculación
Las colisiones entre las
partículas favorecen el
crecimiento de flóculos que
puedan ser eliminados por
sedimentación
(Mezclado lento)
Los contaminantes que se eliminan por
coagulación tienen alto peso molecular
y son hidrófobos.
Ejemplos:
Solidos Suspendidos, color aparente,
material coloidal, algunos precursores
de trihalometanos.
No sirve para eliminar compuestos
orgánicos solubles.
Ha adquirido mucha importancia para
eliminar compuestos organoclorados.

4. Coagulación

5. Fenómeno
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.
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.

6. 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
Adsorción y neutralización de cargas
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 – floculación.
Cuando se adiciona un exceso de coagulante al agua a tratar,
se produce a la reestabilización de la carga de la partícula;
esto se puede explicar debido a que el exceso de coagulante
es absorbidos en la superficie de la partícula, produciendo
una carga invertida a la carga original.

7. Atrapamiento de partículas en un precipitado
Las partículas coloidales desestabilizadas, se pueden atrapar
dentro de un floc, cuando se adiciona una cantidad suficiente
de coagulantes. 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 restabilización de
la suspensión, por una excesiva carga de polímeros.

8. Reactivos
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.
Coagulantes
Derivados de
Aluminio
•Sulfato de Aluminio.
Aluminato de Sodio.
Cloruro de Aluminio.
Policloruros de Aluminio
(PAC’s)
Derivados de
Fierro
•Cloruro Férrico.
Sulfato Férrico.
Sulfato Ferroso.
Polielectrolitos Ayudante de floculación

9. Reacciones

10. Factores
que
Influyen
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

11. Etapas
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

12. Tipos de Coagulación
Absorción
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.
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.

13. Clasificación de Agua

15. Floculación

16. Fenómenos
Con la floculación se consigue
agregar las partículas coloidales
desestabilizadas. La agregación
se ve facilitada si las partículas se
ponen en contacto y si hay algo
que cree enlaces entre ellas y
mantenga ese contacto. Lo
primero se consigue mediante la
mezcla y lo segundo mediante la
adición de floculantes. El
proceso de formación de enlaces
y agregados es lento, se llegan a
adoptar tiempos que van desde
10 a 30 minutos.

17. Reactivos
Oxidantes
Se cree que el proceso de
coagulación-floculación
mejora si se eliminan por
oxidación algunos
compuestos orgánicos que
pueden interferir en los
procesos.
Polielectrolitos
Son moléculas de cadena
larga que tienen la capacidad
de formar puentes y
neutralizar los diferentes
potenciales entre partículas.
Están diseñados para ser
solubles en agua, adsorber
completamente o reaccionar
rápidamente con la materia
orgánica y no producir
flóculos voluminosos para
facilitar la filtración.
Sílice Activada
Es silicato de sodio tratado
con ácido sulfúrico, sulfato
de aluminio, dióxido de
carbono o cloro. Sirve para
incrementar la velocidad de
la reacción, disminuir la dosis
de coagulante, ampliar el pH
de operación (de 7 a 11), y
producir flóculos más
resistentes y pesados.
Agente
Ponderados
Las arcillas bentoníticas se
usan para tratar agua con
color, baja turbiedad o bajo
contenido mineral pues los
flóculos formados en estas
condiciones con Al o Fe
tienen una muy mala
sedimentabilidad. La arcilla
actúa entonces como lastre.
Otros agentes lastrantes que
se han usado es la sílica en
polvo, piedra caliza y carbón
activado; este último, con la
ventaja de remover otros
compuestos por adsorción

18. Tipos de Floculación
Pericinética
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.
Barrido
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 origenmecánico 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 pericinética luego se produce la
floculación ortocinética.

19. Parámetros
Floculación
Ortocinética
Gradiente
de
Velocidad
Número de
colisiones
Tiempo de
retención
Densidad y
tamaño de
floc.
Volumen de
lodos

20. Proceso

21. Manejo de reactivos
Almacenamiento
Preparación
Dosificación

22. Instalaciones
El objetivo de las instalaciones de coagulación y floculación
va a ser el conseguir mezclar los reactivos con el agua a
tratar y favorecer la formación de los flóculos.
Mezcla
rápida
Hidráulico
Canal Tubería Deposito
Mecánico
Vertical Horizontal
Mezcla lenta
Depósitos
con
Agitadores
Depósitos
Laberinticos

23. Parámetros
de diseño
Mezcla
rápida
Tasas de difusión
de los reactivos
químicos
El grado de
turbulencia
asociado con las
fuerzas de inercia
El número de
Reynolds
Mezcla lenta
Tiempo de
Retención
Gradiente de
Velocidad

24. Fórmulas

25. Fin
(¿?)

26. Referencias
• http://www.conagua.gob.mx/CONAGUA07/Publicaciones/Publicacion
es/Libros/11DisenoDePlantasPotabilizadorasTipoDeTecnologiaSimplifi
cada.pdf
• https://www.wateractionplan.com/documents/177327/558161/Coag
ulaci%C3%B3n-floculaci%C3%B3n.pdf/b59be3a9-558c-62c3-66e1-
d89f82e3aae7
• http://www.sedapal.com.pe/c/document_library/get_file?uuid=2792
d3e3-59b7-4b9e-ae55-56209841d9b8&groupId=10154