Este documento describe el proceso de potabilización del agua, incluyendo las operaciones clave de coagulación, floculación, sedimentación y filtración. Explica los dos tipos de tecnologías de tratamiento, químico y biológico, y los procesos involucrados en cada uno. También describe los factores que influyen en la coagulación, floculación y sedimentación, así como los métodos y equipos utilizados en cada etapa del proceso de potabilización.

1. Unidad 3. Potabilización de agua
Introducción
En esta unidad del programa de formación se desarrollan los temas relacionados
con la potabilización del agua y las operaciones más importantes que intervienen
en este proceso, como lo son: la coagulación, la floculación, la sedimentación y la
filtración. Por medio de las actividades de esta unidad se desarrollan y
retroalimentan los conocimientos sobre el tema.
Descripción del material del programa de formación
Estos textos le van a permitir al aprendiz, comprender todo acerca de la unidad
que va a desarrollar, también los puede utilizar como apoyo para realizar las
actividades propuestas.
Tema 1. Potabilización del agua
La potabilización del agua se efectúa para mejorar los parámetros físicos,
químicos y bacteriológicos, y de esta manera ofrecer agua de muy buena
calidad para el consumo del hombre, sin afectar su salud.
La potabilización es un trabajo que se lleva a cabo en las plantas de
tratamiento, las cuales son diseñadas de acuerdo a la calidad de agua de
cada lugar. De ahí que las plantas de tratamiento no sean todas iguales,
pues el diseño depende de las necesidades específicas.
Tratamiento de agua
Es un conjunto de operaciones y procesos que se realizan para producir
agua potable para el suministro de la comunidad.

2. Tecnologías de tratamiento
Existen básicamente dos tecnologías de tratamiento que son:
 Tratamiento con químicos.
 Tratamiento biológico.
El tratamiento químico implica las siguientes operaciones y procesos:
 Cribado - desarenación.
 Medición del caudal del agua cruda.
 Dosificación de coagulante.
 Floculación.
 Sedimentación.
 Filtración.
 Cloración.
 Acondicionamiento de pH.
El tratamiento biológico implica:
 Cribado- desarenación.
 Filtración dinámica.
 Filtración en medios gruesos.
 Filtración lenta en arena.
 Cloración.
La selección de la tecnología para el tratamiento se realiza con base en los
siguientes criterios:
 La calidad del agua cruda.
 El caudal a tratar.
 Disponibilidad de energía.
 Disponibilidad de recursos para inversión, operación y mantenimiento.

3.  Disponibilidad de terreno.
 Disponibilidad de mano de obra calificada para la operación.
 Disponibilidad de materiales para construcción.
 Aceptabilidad por parte de la comunidad y las autoridades locales.
Cualquiera de las tecnologías de tratamiento comprende fundamentalmente
los siguientes procesos:
Clarificación: es la remoción de sólidos suspendidos y sedimentables.
Filtración: remoción de sólidos suspendidos muy finos y de
microorganismos, principalmente bacterias y protozoos.
Cloración: esta se realiza para proteger el agua de posteriores
contaminaciones. (SENA y Ministerio de Desarrollo Económico, 1999)
Tratamientos comunes para tecnologías biológicas y químicas
Cribado: es un proceso mecánico en el cual se separan sólidos de gran tamaño,
por medio de rejas de distintos espacios y/o mallas en serie o placa perforada.
Fuente: Centro de investigación en Medio Ambiente y Desarrollo

4. Desarenación o decantación
Este procedimiento consiste en separar las partículas más pesadas que trae el
agua como: gravas, arenas, arenillas y piedras, que por la fuerza de gravedad se
sedimentan. Esta teoría se basa en el principio de que todo sólido más pesado en
el agua tiende a precipitarse en el fondo del recipiente que lo contiene. Este
proceso se lleva a cabo en tanques desarenadores, mediante este método se
eliminan los sólidos más grandes para evitar daños en las instalaciones o inferir en
otros tratamientos.
Aireación
Este proceso consiste en airear el agua y así oxigenarla, este método también es
utilizado para eliminar gases que pueden causar olores y sabores desagradables.
Tratamiento químico
La medición de caudal es importante para saber la cantidad de químicos que se
van a adicionar en el agua para su tratamiento, además para realizar el cálculo de
tiempos y eficiencia en los procesos, esta medición se realiza en canaleta,
vertedero o canal, para la lectura se utiliza la regleta o también el sensor
electrónico o ultrasonido.
Coagulación
La coagulación se entiende como la desestabilización de partículas mediante la
adición de sustancias químicas, es decir los coagulantes. Este trabajo se realiza
en tanques de mezcla rápida en los cuales el agua es sometida a una agitación
muy fuerte, para generar así una solución homogénea del coagulante y el agua en
poco tiempo.
Este proceso se usa para remover del agua:
 Separación de la turbiedad orgánica e inorgánica que no se sedimenta
rápidamente.
 Eliminación de color verdadero y aparente.
 Eliminación de algas y plancton general.
 Extraer sustancias productoras de sabor y olor.
 Bacterias y virus.

5. ¿Por qué se utiliza la coagulación?
Las aguas crudas naturales contienen dos tipos de sólidos no sedimentables:
suspendidos y disueltos, los sólidos suspendidos incluyen en el limo fino bacterias,
partículas de turbiedad, etc. Los disueltos como materia orgánica e inorgánica, son
visibles separadamente, pero generalmente causan diferentes problemas de color
y sabor, a menos que sean precipitados y removidos mediante métodos físicos y
químicos.
Dosificación de un coagulante
Consiste en adicionar una sustancia química en una cantidad exacta a todo un
caudal, esto se realiza mediante “ensayos de jarras”, para obtener dosis exacta de
coagulante, como resultado después de cada proceso. La coagulación se realiza
mediante la adición de sulfato de aluminio o cloruro férrico, también se utilizan
sales polihidroxiladas, polímeros, entre otros. Estos compuestos se usan porque
son los que aglutinan los sólidos en suspensión, presentes en el agua.
Tipos de dosificación
Existen dos tipos de dosificación de acuerdo al tipo de sustancia química que se
va utilizar:
 En solución (líquido).
 En seco (polvo).
Dosificadores en seco:
Constan de tres elementos:
1) La tolva: es el recipiente en el cual se deposita y mantiene el
coagulante.
2) Los mecanismos que regulan el descargue de las sustancias: son
los que permiten la descarga del material en forma constante. Los hay de
compuertas, tornillos sinfín, discos, correas, plato, bandeja vibratoria.

6. 3) La cámara de mezcla: es el recipiente donde llega un flujo constante de
agua y donde cae la sustancia química seca en cantidad, velocidad y
concentración determinadas.
Clases de dosificadores en seco:
Volumétricos
Dosifican un volumen constante del producto dentro de un tiempo dado, no
tienen balanza.
Gravimétricos
Dosifican un peso constante del producto.
Tienen gran precisión, amplio rango de dosificación. Pueden tener
controles automáticos, alarmas, etc.
Clase
Por gravedad
Consta de tres partes que pueden
encontrarse en un modelo separado o
integrado. Estos son:
 Tanque de solución.
 Tanque dosificador.
 Elemento hidráulico de medida.
Por bombeo
Consta de:
 Tanque de solución.
 Bomba
dosificador.
Calibración de dosificadores
Para que el dosificador descargue las cantidades óptimas de coagulante, al
calibrarlo, es necesario saber qué cantidad se descarga en una unidad de
tiempo. Para esto es muy útil aplicar la siguiente fórmula:

7. Para hallar los gramos por minuto que debe descargar el dosificador se
multiplica el caudal (dado en metros cúbicos por día) por los miligramos por
litro que nos dio el ensayo de jarras y todo esto se divide por 1440 minutos
(un día = 24 horas x 60 minutos = 1440 minutos).
Ejemplo:
En una planta de tratamiento de potabilización está tratando un caudal (Q)
10.000 m3
/d y se está dosificando 14 ppm de sulfato de aluminio. ¿Cuánto
debe descargar el dosificador de alumbre en gramos por minuto?
Solución
Q = 10.000 m3
/ día
Dosificación: 14 mg / L de sulfato de aluminio = 14 gr / m3
= 14 ppm de
sulfato de aluminio.
Descarga en gr / min = 10.000 m3
x 14 gr / m3
= 97.2 gr / min
440 min.
Principales factores que influyen en la coagulación
Factores
Características del agua.
 Turbiedad.
 Alcalidad.
 pH.
 Color.
Características de las
sustancias químicas:
 Tipo de sustancias.
 Cantidad. Si la calidad
es exacta altera la
coagulación.
 Concentración de la
solución.
Condiciones de
la estructura de
la planta:
 Intensidad de
la mezcla.
 Tiempo de
retención.
(SENA y Ministerio de Desarrollo Económico, 2002)

8. Clases de coagulantes
Los coagulantes que se utilizan en la práctica para agua potable son los
siguientes:
Sales de aluminio: forman un floc ligeramente pesado. Las más conocidas
son: el Sulfato de Aluminio, Al2 (SO3) 14 H2O, que en la práctica se le
denomina como Alumbre; el Sulfato de Aluminio Amoniacal y el Aluminato
Sódico. El primero es el que se usa con mayor frecuencia dado su bajo
costo y manejo relativamente sencillo.
Sales de hierro: se utiliza el Cloruro Férrico (FeCl3) y los Sulfatos de Hierro
Férrico y Ferroso, Fe (SO4)3 y FeSO4. Forman un floc más pesado y de
mayor velocidad de asentamiento que las sales de aluminio.
Polímeros o polielectrolitos: son compuestos complejos de alto peso
molecular que se utilizan no propiamente como coagulantes, sino como
ayudantes de coagulación. La dosificación de estas sustancias se lleva a
cabo en concentraciones muy bajas, lo cual es una gran ventaja y
compensa el costo del polímero. Están siendo ampliamente empleados en
el tratamiento de aguas potables ya que se produce una menor cantidad de
lodos, adicionalmente el lodo producido es más fácilmente tratable.
(Restrepo, 2009)
Floculación
Es un proceso en el cual se realiza una agitación moderada del agua para que
haya una aglomeración de las partículas y se desestabilicen durante la
coagulación, lo más importante de este proceso de floculación es formar
microfloculos con un peso superior al del agua, compactar el floculo disminuyendo
el grado de hidratación y así producir baja concentración volumétrica para ser
removidos fácilmente por sedimentación y filtración.
La velocidad de la agitación no debe ser tan alta que fraccione los floculos ni tan
lenta que permita que esto se sedimente.

9. Factores que influyen en la floculación
 La concentración y naturaleza de las partículas:
La velocidad de formación del floc es proporcional a la concentración de
partículas en el agua y del tamaño inicial de estas.
 Tiempo de detención:
La velocidad de aglomeración de las partículas es proporcional al tiempo de
detención. Debe estar lo más cerca posible al óptimo determinado por
medio de ensayos de jarras, esto se puede lograr dividiendo la unidad de
floculación en cámaras. Se puede decir que una eficiencia dada, se obtiene
en tiempos cada vez menores a medida que se aumenta el número de
cámaras de floculación en serie. Por razones de orden práctico el número
de cámaras no puede ser muy grande, estableciéndose un mínimo de tres
(3) unidades.
 Gradiente de velocidad
Este es un factor proporcional a la velocidad de aglomeración de las
partículas. Existe un límite máximo de gradiente que no puede ser
sobrepasado, para evitar el rompimiento del floc. El gradiente a través de
las cámaras debe ser decreciente y no se deben tener cámaras intermedias
con gradientes elevados.
Prueba de jarras
La coagulación química y la dosificación apropiada de reactivos deben ser
seleccionadas por la simulación del paso de clarificación en un laboratorio a
escala. La prueba de jarras es la que mejor simula la química de la
clarificación y la operación llevada a cabo. Un arreglo simple de vasos de
precipitado y paletas, permite comparar varias combinaciones químicas las
cuales están sujetas a condiciones hidráulicas similares.

10. Esta prueba se realiza con el fin de determinar la concentración óptima de
coagulante, necesaria para obtener un floc de las mejores características.
(Restrepo, 2009)
La floculación se lleva a cabo por medio de floculadores, algunos de ellos son:
Floculadores mecánicos
Están compuestos por paletas o rastrillos y son agitados por un motor para lograr
el movimiento del agua.
Fuente: SENA y Ministerio de Desarrollo Económico
Floculadores hidráulicos
Se realiza por cámaras floculadoras colocadas en serie y la agitación del agua se
da por velocidad.
Fuente: SENA y Ministerio de Desarrollo Económico
Entrada
de
agua

11. La sedimentación
Es una operación unitaria que va después de la floculación, esta hace parte del
proceso de tratamiento de aguas potables. El propósito de la sedimentación es
mejorar el proceso de filtración mediante la eliminación de partículas en
suspensión. La sedimentación es el proceso por el cual las partículas en
suspensión se eliminan del agua por medio de la gravedad o la separación.
En este proceso de sedimentación, el agua pasa a través de una parte
relativamente tranquila, las partículas (floc) que se forman en la floculación se
sedimentan al fondo del tanque sedimentador por la fuerza de su propio peso. Lo
que se busca con este proceso es la remoción de estas partículas las cuales salen
por un deflector de efluentes de vertedero.
A continuación se mostrará una figura donde se ve un sedimentador rectangular.
Fuente: SENA y Ministerio de Desarrollo Económico
En este equipo los sólidos se acumulan en el fondo del tanque y se eliminan
mediante un dispositivo mecánico “desarenador”. El depósito de recogida de los
sólidos (lodos) de la raspadura, se bombea para el proceso de eliminación de
lodos.
La sedimentación implica “clarificadores”. Estos clarificadores son tanques
relativamente grandes que son de forma circular o rectangular. En los
clarificadores diseñados adecuadamente, la velocidad es un factor clave. La
Entrada
Entrada
Depósito
Vista de la planta
Salida
Salida
Vista lateral

12. velocidad a la que una partícula (floculo), cae fuera del agua tiene que ser más
rápida que la velocidad a la que fluye el agua desde la entrada del tanque y ser
lenta en la etapa final de la filtración.
Otras formas de sedimentación que se utilizan en la potabilización son:
1. Tubos o placas.
2. Clarificadores de manto de lodo o de contacto.
3. Flotación por aire disuelto.
Fuente: Manual Tratamiento de Agua Ecolab
Fuente: SENA y Ministerio de Desarrollo Económico
Controlador
Alimentador
Detectores
de flujo
Vertedero
Calzada
Tubo de drenaje
de lodos
Tubería para el
efluente

13. Estas formas típicas de sedimentación permiten mayores velocidades de
descarga.
Pre-sedimentación
No todos los sistemas utilizan pre-sedimentación, pero este proceso se utiliza a
menudo, cuando el agua tiene una turbidez alta o muy variable o cuando las
partículas varían de tamaño. Dependiendo del flujo, el agua es a veces pre-tratada
con un coagulante y/o un polímero, antes de entrar a pres-sedimentación.
Efectos sobre la turbidez
La sedimentación puede eliminar los sólidos en suspensión y reducir la turbidez de
aproximadamente un 50 a 90%, dependiendo de la naturaleza de los sólidos.
La filtración
El propósito de la filtración es eliminar las partículas en suspensión en el agua,
haciéndola pasar a través de un medio poroso, tal como la arena. A medida que el
agua pasa a través del filtro se sedimentan las impurezas y quedan atrapadas en
la arena, mientras el agua limpia pasa a través. El agua filtrada se acumula en el
tanque de agua tratada en el que se desinfecta y luego se envían por tubería a la
comunidad en general.
La filtración es por lo general el paso final en el proceso de remoción de sólidos
que se inició con la coagulación y se hace avanzar a través de la floculación y la
sedimentación. En el filtro hasta el 99,5% de los sólidos suspendidos en el agua
se puede eliminar, incluyendo: minerales, flóculos y microorganismos.
Requerimientos
La filtración se requiere para la mayoría de los sistemas de tratamiento de agua.
Los filtros deben reducir la turbidez de menos del 0.5 NTU en el 95% de las
mediciones de cada mes y la turbidez del agua tratada no podrá exceder del 5
NTU en cualquier muestra de agua de consumo humano.
La filtración de arena elimina algunos microorganismos formadores de quistes,
tales como Giardia, que no se puede eliminar por cloración tradicional. Los quistes
son cubiertas resistentes que protegen el microorganismo, mientras que entre en
un estado inactivo. Los reglamentos requieren que al menos el 99% de los quistes
de Giardia deben ser retirados del agua potable. Puesto que es difícil detectar este
microorganismo, la alta turbidez es un indicador de su presencia. Al exigir una

14. turbidez baja en aguas tratadas, las plantas de tratamiento se están asegurando
que hay poca o ninguna presencia de Giardia en el agua potable final.
Ubicación en el proceso de tratamiento
En el proceso de tratamiento tradicional la filtración es la operación que sigue
después de la sedimentación (si está presente) y precede a la desinfección.
Dependiendo de la presencia de la floculación y la sedimentación, los procesos de
tratamiento se dividen en tres grupos: filtración convencional, filtración directa y
filtración en línea.
 Filtración convencional
El método más común utilizado es la filtración convencional, que es un proceso
que sigue después de la coagulación, floculación y sedimentación. Este tipo de
filtración tiene resultados en el rendimiento fiable y flexible, especialmente
cuando el tratamiento de agua es variable y tiene mucha turbiedad.
 Filtración directa
Este método se utiliza en algunas plantas de tratamiento que funcionan sin
ninguno de los procesos de eliminación de sedimentos que preceden a la
filtración, esta operación se puede utilizar cuando el agua cruda tiene una baja
turbidez.
 Filtración en línea
Este método consiste en la operación de los filtros sin floculación o
sedimentación. Un producto químico coagulante se añade al agua justo antes
de la filtración y la coagulación se produce en el filtro. Este tipo de filtración se
utiliza con filtros de presión, pero este método no es tan eficaz como la filtración
convencional y en línea, para la eliminación de bacterias y la turbidez.

15. Clases de filtros

16. Referencias
 Cárdenas Andía, Y. (2000). Tratamiento de agua coagulación y floculación.
Lima: SEDAPAL.
 Centro de investigación en Medio Ambiente y Desarrollo. (2012). Sistema de
tratamiento de aguas. Manizales: Universidad de Manizales.
 Hernández Muñoz, A. (1993). Abastecimiento y distribución de agua. España:
Colegio de caminos y puertos.
 Manual de tratamiento de agua. (2007). Unidad Potabilización de Agua.
Consultado el 27 de junio de 2013, en www.formaselect.com
 Ordóñez Chiquitá, J. (2002). Operación y mantenimiento de sistemas de agua.
Guatemala: Cruz Roja.
 Restrepo Osorno, H. A. (2009). Evolución del proceso de coagulación -
Floculación de una planta de tratamiento de agua potable. Medellín:
Universidad Nacional de Colombia.
 SENA y Ministerio de Desarrollo Económico. (1999). Calidad del agua. Bogotá:
Ministerio de Desarrollo Económico.
 SENA y Ministerio de Desarrollo Económico. (1999). Operaciones y
mantenimiento de plantas de potabilización de agua. Bogotá: Ministerio de
Desarrollo Económico.
Control de documento
Nombre Cargo Dependencia Fecha
Autor
Ángela Viviana
Páez Perilla
Experta técnica
Centro Agroindustrial
Regional Quindío
Mayo de
2013
Adaptación
Paola Andrea
Bobadilla
Gutiérrez
Guionista -
Línea de
producción
Centro Agroindustrial
Regional Quindío
Junio de
2013