310001 BEBIDAS NO ALCOHOLICAS UNIDAD 1.pdf

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 310001 – BEBIDAS NO ALCOHOLICAS

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA PROGRAMA DE INGENIERIA DE ALIMENTOS

310001 BEBIDAS NO ALCOHOLICAS ALBA DORIS TORRES HERRERA (Director Nacional) MIOSOTIS BORRERO (Acreditadora)

Hernando Enrique Bohórquez Ariza Ingeniero Químico, M.B.A.

BOGOTA D.C. Enero de 2010


ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO

El presente módulo del curso Bebidas no alcohólicas, fue diseñado en el año 2007 por el Ing. Hernando Enrique Bohórquez Ariza, Ingeniero Químico, M.B.A.

Una primera actualización del módulo se realiza para efectos del proceso de revisión de estilo y de acreditación de material didáctico desarrollada en el mes de JULIO de 2009.

Segunda Actualización desarrolladas por la Ing. Alba Doris Torres Herrera, se lleva a acabo de acuerdo a los lineamientos de la vicerrectoria de medios y mediaciones y a la Guía de actualización de contenidos didácticos de los cursos académicos de la ECBTI – UNAD. Enero 2010 La Ing. Alba Doris es Tutora de la Escuela de Ciencias Básicas Tecnología e Ingeniería, en el Programa de Ingeniería de Alimentos en el Cead José Acevedo y Gómez, Bogotá, es Ingeniera de Alimentos, especialista en Ingeniería de Procesos en Alimentos y Biomateriales.


INDICE DE CONTENIDO INTRODUCCION JUSTIFICACION INTENCIONALIDADES FORMATIVAS OBJETIVOS GENERAL ESPECIFICOS UNIDAD DIDACTICA 1.. EL AGUA CAPITULO 1. CARACTERISTICAS Y PROPIEDADES DEL AGUA Lección 1. Fuentes de Agua Lección 2. Química de Aguas Lección 3. Otros componentes Lección 4. Control Químico del Agua Lección 5. Práctica CAPITULO 2. TRATAMIENTO DE AGUAS Lección 6. Procesos de Potabilización (1) Lección 7. Procesos de Potabilización (2) Lección 8. Procesos de Ablandamiento por precipitación Lección 9. Proceso Secundario Lección 10. Práctica CAPITULO 3. AGUAS EMBOTELLADAS Lección 11. Aguas Minerales Naturales Lección 12. Especificaciones Técnicas Aguas Embotelladas Lección 13. Tratamientos Físicos para Aguas Envasada (1) Lección 14. Aguas Minerales Procesadas Lección 15. Práctica Lectura Complementaria

UNIDAD DIDACTICA 2. BEBIDAS CARBONATADAS CAPITULO 4. CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES BEBIDAS CARBONATADAS Lección 16. Tipos de Bebidas Carbonatadas no alcohólicas Lección 17. Materias Primas y Aditivos. Colorantes. Lección 18. Materias Primas y Aditivos. Agentes Acidulantes Lección 19. Estabilizantes y Espumantes Lección 20. Práctica


CAPITULO 5. ELA BORACIÓN DE LAS BEBIDAS CARBONATADAS Lección 21. Planeación y condiciones técnicas – operativas Lección 22. Proceso de elaboración de las Bebidas Carbonatadas Lección 23. Proceso de Proporcionado, Carbonatado y Enfriado Lección 24. Operaciones de llenado, Coronado o Capsulado. Lección 25. Práctica CAPITULO 6. BEBIDAS ENERGIZANTES O DEPORTIVAS Lección 26. Elaboración de Bebidas Energizantes Lección 27. Requisitos Técnicos de las Bebidas Deportivas Lección 28. Materias Primas para la elaboración de Bebidas Deportivas y Energéticas Lección 29. Elaboración del Producto Lección 30. Práctica

UNIDAD DIDACTICA 3. BEBIDAS DE EXTRACTOS DE TÉ, CAFÈ Y ZUMPS DE FRUTAS CAPITULO 7. BEBIDAS DE EXTRACTOS DE TÉ Lección 31. Procesos Industriales para la fabricación del Té Negro Lección 32. Procesos Industriales para la fabricación del Té Verde Lección 33. Té instantáneo Lección 34. La Química del Té. Lección 35. Práctica Lectura Complementaria CAPITULO 8. BEBIDAS DE EXTRACTOS DE CAFÉ Lección 36. Aspectos generales de las bebidas de extractos de Café Lección 37. Proceso Técnico de la Elaboración de Café Lección 38. Transformación Industrial del Café Lección 39. Bebidas preparadas a base de Café Lección 40. Práctica CAPITULO 9. BEBIDAS ZUMOS DE FRUTAS Lección 41. Aspectos Generales y Requisitos Técnicos Lección 42. Elaboración de los Zumos de Frutas Lección 43. Proceso de Elaboración de los Jugos Lección 44. Aspectos Ambientales y de Seguridad Operativa Lección 45. Práctica Bibliografía Anexos


LISTA DE TABLAS Tabla 1 Norma de calidad agua potable Tabla 2 Relaciones de Alcalinidades Tabla 3 Clasificación de la dureza Tabla 4 Análisis rutinarios de aguas Tabla 5 Parámetros de Sedimentación Tabla 6 Materiales del lecho multicapa - filtración por gravedad Tabla 7 Definición y reglamentación de acuíferos y aguas Tabla 8 Valores máximos permisibles de radioactividad Tabla 9 Valores máximos permisibles de los plaguicidas Tabla 10 Requisitos fisicoquímicos del agua de bebida envasada Tabla 11 Requisitos microbiológicos Tabla 12 Límites máximos para sustancias químicas Tabla 13 Compuestos que tienen alta probabilidad de ser retenidos por Carbón activo Tabla 14 Compuestos con alta probabilidad de ser eliminados por el Carbón activo Tabla 15 Compuestos con probabilidad moderada de ser eliminados por el carbón activo Tabla 16 Compuestos para cuya eliminación no es probable que el carbón activo sea efectivo Tabla 17 Características y aplicaciones de la nanofiltraciòn Tabla 18 Distintas aplicaciones de la nanofiltración Tabla 19 Valores máximo y mínimo permisibles de Cloro y Ozono en el momento del envasado Tabla 20 Requisitos Fisicoquímicos de las Bebidas Gaseosas Tabla 21 Requisitos para metales pesados


Tabla 22 Requisitos Microbiológicos Tabla 23 Composición del Jarabe de algunas bebidas carbonatadas Tabla 24 Principales sustancias edulcorantes de las bebidas Carbonatadas Tabla 25 Proporciones y densidades de Jarabes Tabla 26 Géneros de levaduras aisladas Tabla 27 Métodos de Análisis de microorganismos Tabla 28 Gasto calórico por actividad o ejercicio Tabla 29 Requisitos microbiológicos de las bebidas hidratantes Energéticas listas para consumo humano Tabla 30 Requisitos microbiológicos para la mezcla en polvo de la bebida hidratante energética Tabla 31 Requisitos fisicoquímicos Tabla 32 Compuestos químicos que se asocian con el aroma del té verde Tabla 33 Bebidas preparadas con extractos de café Tabla 34 Porcentaje mínimo de sólidos solubles por refractometría a 20°C Tabla 35 Aditivos químicos de uso restringido permitidos en Colombia Tabla 36 Características fisicoquímicos de los jugos de fruta Tabla 37 Requisitos microbiológicos de los zumos (jugos) y pulpas De frutas pasterizados Tabla 38 Requisitos microbiológicos de los concentrados de frutas


LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Medición de alcalinidad Figura 2 Aspersores o Surtidores Figura 3.Torre de Aireación Figura 4 Sistema compacto de tratamiento de Agua Figura 5 Prueba de Jarras Figura 6 Equipo de clarificación con floculado hidráulico Figura 7 Floculador Mecánico de paletas Horizontales Figura 8 Mezcla – Floculación y Sedimentación Figura 9.Fotografía de un equipo de Floculación y Sedimentación Combinada Figura 10 Sistema compacto: Coagulación, Mezcla rápida, Floculación y sedimentación Figura 11 Sistema de Mezcla rápida, Floculación, sedimentación y Módulo laminar de placas Figura 12 Corte de un filtro por gravedad Figura 13 Filtro por gravedad Figura.14 Curva de Demanda de Cloro Figura 15 Nacedero de agua Figura 16 Instalaciones para filtración secundaria Figura 17 Envasado de aguas Figura 18 Estructura molecular del Ácido Benzoico Figura 19 Estructura molecular del Ácido para-hidroxibenzoico (Parabenes) Figura 20 Esquema del Balance de materiales para la elaboración de las Bebidas carbonatadas


Figura 21 Diagrama de condiciones Operativas de elaboración de Bebidas carbonatadas Figura 22 Diagrama del proceso de producción de Bebidas Carbonatadas Figura 23 Plano de una instalación de productos de Jarabe simple y Jarabe terminado Figura 24 Mezclador Proporcionador Carbonatador Figura 25 Secuencia de llenado de las botellas fase de alistamiento del envase en la máquina de llenado Figura 26 Operación de llenado en escala simultánea de más o menos 4 a 6 botellas para una máquina con capacidad nominal de 150 .p.m. Figura 27 Cierre de envases de Aluminio Figura 28 Coronadora o encapsuladora, operación siguiente al llenado de las botellas Figura 29 Equipo de coronado con inspección electrónica Figura 30 Sistema de control de procesos de una planta de bebidas Carbonatadas Figura 31 Inspección Humana-Inspección electrónica Figura 32 Codificador Figura 33 Máquina empacadora Figura 34 Bodega de Almacenamiento y despacho del producto final Figura 35 Proceso de extracción con CO2 (Fluido supercrítico) Figura 36 Diagrama del proceso AMP Figura 37 Proceso de elaboración de las bebidas energéticas Figura 38 Taza de Té Figura 39 Árbol de Té Figura 40 Infusión de Té Figura 41 Plantación de té en Malasia


Figura 42 Té negro Figura 43 Flujo elaboración del té Negro Figura 44 Té verde Figura 45 Proceso de elaboración del té verde Figura 46 Elaboración de Te instantáneo Figura 47 Café en Palestina Figura 48 Granos de café Figura 49 Arbusto de cafeto (Coffea arabica) Figura 50 Granos de café. Izquierda grano de café Robusta. Derecha Arábiga Figura 51Corte de un grano de café Figura 52 Clasificación de los granos por separación en cubas de agua Figura 53 Secado de café al Sol Figura 54 Procesamiento de café por el método húmedo Figura 55 Clasificación manual del grano de café Figura 56 Café verde almacenado en sacos Figura 57 Tueste, horno en fundición Figura 58 Diagrama de flujo en una fábrica de café instantáneo Figura 59 Aromatización de ciclo cerrado Figura 60 Café instantáneo granulado Figura 61 Taza de café solo Figura 62 Café crema Figura 63 Café bombón Figura 64 Expreso con espuma marrón rojiza Figura 65 Café embotellado o enlatado Figura 66 Jugo de naranja Figura 67 Presentación al público del Jugo de Naranja Figura 68 Algunas frutas utilizadas en la preparación de los zumos Figura 69 Flujo de operaciones en la preparación de los zumos


Figura 70 Distribución interna de las instalaciones de la planta Figura 71 Diagrama de distribución en planta para preparación de zumos de frutas Figura 72 Diagrama de flujo para preparación de zumos de frutas Figura 73 selección y clasificación Figura 74 Desmenuzado de las botellas Figura 75 Cápsula previo al soplado para producir la botella


INTRODUCCION

Las bebidas no alcohólicas surgieron como respuesta al consumo de las bebidas alcohólicas y como oferta de un alimento que cumplía con la función de hidratación.

Este tipo de bebidas y en especial las colas tuvieron un gran impulso en los consumidores Norteamericanos durante la prohibición al alcohol en los años veintes, lo que generó la aparición de gran cantidad de empresas dedicadas a la producción de refrescos casi en cada ciudad de los Estados Unidos

Hoy en día existe una creciente preocupación en los consumidores de bebidas por saber acerca de las bondades de ellas tanto de su calidad como de su contenido en razón de la conciencia alcanzada por la composición y su afectación a la salud, como por la posibilidad de generar enfermedades de alto riesgo.

En los jóvenes se ha generado la cultura de probar nuevas variedades de bebidas con sabores y contenidos que generen sensaciones fuertes y en algunos casos que mejoren el rendimiento físico y la rápida hidratación del organismo para recuperar cierto tipo de electrolitos perdidos.

Para facilidad de la utilización tanto didáctica como pedagógica del módulo tanto para los estudiantes como por parte de los docentes y su aplicación en la plataforma virtual de la UNAD, el módulo de Bebidas no Alcohólicas se dividió en tres Unidades cada una de ellas está conformada por tres capítulos.

El presente módulo pretende en su primer capítulo el desarrollo los temas relacionados con las características fisicoquímicas del agua, la descripción de los parámetros de calidad y el acercamiento en general al estudiante de Ingeniería de Alimentos a la química del agua, con el fin de potenciar su acervo técnico, fundamental en la gestión de organizaciones que manufacturan este tipo


de Bebidas.

Los procesos del tratamiento del agua para su potabilización y posterior uso por las industrias de alimentos cuyos conocimientos son esenciales para el Ingeniero de alimentos, se describirán en el capítulo 2 de la Unidad 1

En el tercer capítulo de la primera Unidad se intentará describir los procesos relacionados con la obtención de aguas embotelladas, las características de este tipo debidas de alta demanda en especial en las zonas cálidas del país.

El tema de las características y propiedades de las bebidas carbonatadas se pretende desarrollar en el primer capítulo de la segunda unidad del presente módulo.

Los procesos de fabricación de este tipo de bebidas de alto consumo en particular en los sectores populares de la sociedad colombiana, se describen en el segundo capítulo de esta unidad.

En el tercer capítulo de la segunda Unidad se describen todos los procesos, consideraciones y operaciones que se requieren en la elaboración de las bebidas energizantes o deportivas, las cuales han alcanzado un elevado grado de aceptación en el segmento del mercado de los jóvenes atraídos por su sabor y sus características de rápida hidratación y beneficios “de mejora en su rendimiento físico”.

En los capítulos 1 y 2 de la tercera Unidad se describen respectivamente, El té y el café como bebidas que por condiciones de proceso se obtienen medianteprocesos de extracción y en especial este último el cual representan la cultura agroeconómica por excelencia del país en todos sus sectores y regiones y cuyo consumo masivo en particular en el hemisferio occidental del planeta identifica a Colombia como país cafetero.

Por último en el capítulo tercero de la unidad número tres se tratará de presentar a consideración el tema relacionado con los zumos de frutas como sector de las bebidas no alcohólicas de alto grado de aceptación en la sociedad


Colombiana y que requiere un estudio y comprensión como area de desempeño profesional del profesional de Ingeniería de alimentos.

Se quiere dejar entonces un material de estudio y base de futuras investigaciones para los estudiante de pregrado de la UNAD el cual redundará en su formación, en la apropiación de los conocimientos de estos temas y en la ampliación de su horizonte tanto para decidir el campo de acción del mismo como para el desarrollo de empresas por parte del nuevo profesional.


JUSTIFICACIÓN

Para la formación del estudiante de Ingeniería de alimentos el presente módulo, representa un reto y un verdadero estímulo con el propósito de conocer y profundizar los temas relacionados con los procesos de obtención de este tipo de bebidas, ya que le permite ampliar significativamente visión de la aplicación y desempeño profesional, y en la medida de sus posibilidades coadyuvar en las regiones a través del desarrollo de bebidas con esta connotación a partir de productos autóctonos, que eventualmente se podrían comercializar y le permitirían establecerse como emprendedores de compañías con innovación en productos de consumo masivo altamente rentables.

INTENCIONALIDADES FORMATIVAS Presentar a la comunidad educativa y en particular al estudiante de Ingeniería de Alimentos, los sistemas de producción; materias primas, insumos y empaques utilizados en los diferentes productos que conforman el grupo de las bebidas no alcohólicas, así como todo lo relacionado con su calidad nutricional, técnica y efectos generados del consumo de las mismas.


OBJETIVOS GENERAL Presentar a la comunidad educativa y en particular al estudiante de Ingeniería de Alimentos, los sistemas de producción; materias primas, insumos y empaques utilizados en los diferentes productos que conforman el grupo de las bebidas no alcohólicas, así como todo lo relacionado con su calidad nutricional, técnica y efectos generados del consumo de las mismas.

Específicos •

Exponer los procesos relacionados el agua y la producción de aguas embotelladas, características de calidad, especificaciones de uso, tratabilidad

y tratamientos

de las aguas

una vez son

desechadas como efluentes que ocasionan impacto por su grado de contaminación •

Presentar los procesos de especificidades de calidad de energizantes o deportivas.

obtención, características las bebidas carbonatadas

y y

•

Tratar los temas de características, procesamiento y factores de calidad de las bebidas refrescantes, los extractos y los zumos de frutas

•

Presentar una herramienta para apropiar conocimientos de las diferentes operaciones y los objetivos que debe desarrollar el estudiante de Ingeniería de alimentos en el módulo de Bebidas no alcohólicas.


UNIDAD 1 EL AGUA


CAPITULO 1.

CARACTERISTICAS Y PROPIEDADES DEL AGUA

GENERALIDADES El agua se constituye en la principal bebida para el ser humano, al punto que hoy se maneja como cualquier bebida tradicional, envasada y comercializada para ser transportada y consumida en cualquier sitio, sin la dependencia de acueductos, tuberías de conducción o tanques

de almacenamiento y

con excelentes condiciones sanitarias.

Como bebida envasada, se representa un 12% del mercado de las bebidas analcohólicas, excluyendo bebidas lácteas con un crecimiento anual promedio del17%.

Muy abundante, ocupa unas tres cuartas partes de la superficie terrestre, sin embargo

por

problemas

de

contaminación

su

disponibilidad

para

consumo humano se va reduciendo y día tras día las fuentes se hacen escasas y su tratamiento y conducción más costoso.

El agua es una de las principales sustancias requeridas para la vida, tal como se conoce en la tierra, e igualmente hace parte importante en la mayoría de los alimentos; con contadas excepciones (algunos liofilizados) los alimentos secos contienen agua hasta el 10%.


Hace parte, en una alta proporción, de los cuerpos de los seres vivos, como quiera que esta presente en el 70% de su peso en el cuerpo del hombre.

Prácticamente no existe industria que no requiera de agua, sea como servicio, incluyendo consumo humano, o materia prima. A la vez se necesita disponer de las aguas lluvias y de las servidas, sean efluentes de proceso o las llamadas negras Algunas plantas emplean aguas de servicio que pueden ser recuperadas, como condensados o aguas de refrigeración

LECCIÓN 1. FUENTES DE AGUA Las fuentes de agua, empleada para consumo humano y en la industria, son los acueductos municipales y aguas naturales como los llamados nacederos o fuentes, ríos, lagunas o pozos profundos.

Nuestros ríos y lagunas presentan crecientes índices de contaminación lo que obliga al tratamiento, de dichas aguas, por parte de los acueductos y de las industrias para potabilizarla o acondicionarla a usos específicos.

Las aguas de pozos presentan altos índices de hierro y sales disueltas que afectan la dureza y la alcalinidad, requiriéndose en la mayoría de los casos tratamientos de oxidación.

En algunas regiones y ante la carencia de agua dulce se acude al tratamiento desalinizador del agua de mar para volverla potable


LECCIÓN 2. QUÍMICA DE AGUAS Cuando al agua de fuente natural se le debe llevar al grado de potabilidad exigido, se habla de un Tratamiento de agua, mientras que el ajuste de las características fisicoquímicas para un proceso o servicio dado recibe el nombre de Adecuación del agua.

Tanto para lo uno como para lo otro se debe tener un adecuado conocimiento de las sustancias disueltas en el agua para establecer los procedimientos a seguir. Sustancias disueltas en el agua. Dependiendo de la fuente de agua, ésta presenta diversidad de sustancias que varían en calidad y cantidad.

Las

principales

sustancias

son:

Sales

de

calcio,

magnesio,

potasio, nitratos, nitritos, fluoruros, cloruros, carbónico,

acido

sodio

y

anhídrido sulfhídrico,

manganeso,

aluminio, hierro, sílice, amoniaco y materia orgánica como grasas y aceites.

Las sales de calcio y magnesio en su mayor parte carbonatos y bicarbonatos se conocen como Dureza por los efectos que produce sobre el jabón (lo precipita) en el lavado de ropas.

Estas sales

con los hidróxidos de sodio y potasio producen la llamada

Alcalinidad. Tanto la dureza como la alcalinidad del agua juegan un papel importantísimo en la Química y Tratamiento de Aguas. Otras sustancias producen ciertas características físicas en el agua como Color, Turbiedad, Olor y Sabor.Condiciones del Agua. Dependiendo del uso al que se destina, el agua debe reunir características fisicoquímicas definidas.


En general se parte de agua potable y ya en el proceso, si es necesario, se adecua a los requerimientos específicos. Se exige para agua potable, el que sea transparente, inodora e incolora, biológicamente pura con, total en cuanto al contenido de Coliformes en dos muestras ausencia consecutivas o en más de una muestra mensual cuando se examinan menos de 20 muestras. Tabla 1 Norma de calidad agua potable Compuesto Químico Arsénico Aluminio Bario Cadmio Cianuro Cinc Cloruros Cloro Residual Cobre Cromo Dureza total Fenoles Fluoruros Hierro Total Magnesio Manganeso Mercurio Nitratos Nitritos Plomo Plata SAB Selenio Sulfatos Grasas y aceites CO2 Productos Agroquímicos Aldrín Clordano

Expresado VALOR PERMITIDO como mg/l ó ppm mínimo máximo As 0,05 Al 0,2 Ba 1,0 Cd 0,005 CN 0,1 Zn 5 Cl 250 Cl 0,3 Cu 1 Cr 0,05 30 150 CaCO3 Fenol 0,001 Fl 0,4 Fe 0,3 Mg 36 Mn 0,1 Hg 0,001 45 NO3 NO2 0,01 Pb 0,01 Ag 0,05 SAB 0,5 Se 0,05 250 SO4 No detectable

0,5 0,001 0,003


Carbaril DDT Diazinón Dieldriín Endrín Heptacloro Lindano Metoxicloro Metilparatión Paratión Carbamatos Toxafeno Clorofenoxi 2,4D Clorofenoxi 2,4,5T Clorofenoxi 2,4,5TP Radiactividad

0,1 0,05 0,01 0,001 0,0005 0,03 0,005 0,1 0,007 0,035 0,1 0,005 0,01 0,002 0,03

Radio 226-228

5PCi/dm 3

Estroncio 90 Fuente: Decreto 475 de 1998

2PCi/dm 3

Las técnicas de análisis se encuentran tanto en el RAS 2000 como en normas internacionales.1,2 Análisis químicos. Los análisis químicos pretenden determinar que clase de elementos o sustancias químicas están presentes en las bebidas, mediante las técnicas del análisis químico cualitativo. Cuando ya se conoce la clase de elementos se debe entonces determinar las cantidades que se encuentran

mediante

los

análisis

químicos

cuantitativos.

Los

análisis

cualitativos y cuantitativos se pueden hacer simultáneamente o en forma independiente.

Hoy por hoy, con numerosas técnicas, reactivos y modernos equipos se hacen análisis muy completos en tiempos relativamente cortos. 1

Standard Methods for examination water and waste water, 2005

2

CEE. European Standard for Drinking Water 1998.


Por lo tanto los estudiantes deben apropiar los métodos básicos de análisis químicos, tanto los de tipo cualitativo como los cuantitativos y profundizar en los métodos modernos de análisis espectrométrico. Turbidez. Es una medida de la obstrucción óptica de la luz, que pasa a través del agua.

Se produce por materia insoluble de cualquier naturaleza, orgánica o inorgánica, suspendida en el líquido.

Los materiales inorgánicos son principalmente arcilla, sílice, y sales no solubles de ácidos inorgánicos.

Los materiales orgánicos, son grasas, aceites materia vegetal o animal y microorganismos.

El tamaño de las partículas varia de unas cuantas micras (materiales coloidales) hasta milímetros (material arenoso o grueso). Para aguas en reposo la densidad del material es sensiblemente igual a la del agua. En las aguas con flujos turbulentos la densidad puede ser mayor como el caso de materiales arenosos. El material más grueso que se separa en un tiempo relativamente corto se denomina sedimento La turbidez se mide por el porcentaje de luz retenida al pasar a través de una columna de agua de 1 centímetro de espesor, mediante un aparato que se denomina Nefelómetro.

Una escala común se basa en la absorción óptica de la luz causada en una suspensión de sílice (SiO2) en agua destilada. Una unidad estándar de turbiedad corresponde a la absorción de la luz en una suspensión de 1 ppm de sílice insoluble en agua destilada. La turbiedad en algunos casos llega a valores del orden de 50.000 unidades o ppm. En aguas turbias o ríos


turbulentos.

La turbidez es inaceptable en la mayoría de los usos, los efectos más notorios son la apariencia indeseable del agua y el depósito en las paredes de las tuberías de conducción y en equipos causando las llamadas incrustaciones e interfiere en la mayoría de los procesos.

El agua potable debe tener menos de 10 unidades estándares de turbiedad. La turbidez se puede disminuir o eliminar por coagulación, sedimentación y filtración.

Color: El color obedece principalmente a la materia orgánica presente, que da tonalidades café y en ocasiones se acentúa por la presencia de hierro o manganeso.

La materia colorante orgánica procede principalmente del humus de los bosques o de la materia vegetal retenida en pantanos y lagos, se constituye de compuestos del ácido tánico (taninos) produciendo el color marrón característico de las aguas superficiales,

En algunos casos el color puede obedecer a contaminaciones por desechos industriales El hierro y sus sales producen tonalidades rojizas o marrones.

Altas cantidades de dureza produces tonalidades blancuzcas. En el agua se presentan: • Color aparente, causado por la presencia de sustancias insolubles o en suspensión. • Verdadero, debido solamente a la presencia de sustancias solubles y se presenta cuando se han removido las sustancias en suspensión


Alcalinidad: Es la medida de los constituyentes que causan basicidad en el agua. En la aguas naturales la alcalinidad generalmente está presente como carbonatos y bicarbonatos de calcio y magnesio, hidróxidos de sodio y potasio.

El contenido de estas sales e hidróxidos es relativamente pequeño y no tiene mayor importancia para el consumo humano, aunque sí pueden ser significativos en los procesos industriales, especialmente en las etapas de coagulación y corrección del poder corrosivo en los tratamientos de aguas.

Si bien las sales e hidróxidos ya mencionados son las causantes de la alcalinidad, no todos existen simultáneamente; sólo pueden hacerlo los carbonatos y bicarbonatos pero no los hidróxidos. O únicamente se encuentran presentes los hidróxidos y los carbonatos pero no los bicarbonatos, es decir no pueden coexistir a la vez hidróxidos y carbonatos pues se presenta una reacción para dar carbonatos de acuerdo a: NaOH + NaHCO3 ---------------> Na2CO3

+ H2 O

La alcalinidad a los niveles normales y a bajas temperaturas no causa mayores problemas en la industria. A temperaturas moderadas y altas, causan incrustación y corrosión además de fragilidad cáustica en tuberías de acero, especialmente en los tubos de las calderas. En éstas también favorecen el arrastre de espuma:

Reacciones

que

ocurren

en

la

titulación:

Para

simplificar

los

cálculos en la cuantificación de la alcalinidad se emplea acido sulfúrico ó ácido clorhídrico al 0.02 N. y un factor equivalente a dividir 1.000 por la alícuota a titular. Los resultados obtenidos al multiplicar los centímetros cúbicos de ácido gastado, en la titulación, por el factor mencionado se obtienen partes por millón, ppm de alcalinidad expresado como de Carbonato de Calcio. Ya para determinar las ppm de los otros compuestos se hace la conversión respectiva de acuerdo a los pesos equivalentes.


Las reacciones que ocurren en la titulación, para el caso de neutralización acido sulfúrico son: 2 NaOH + H 2SO4 -----------> Na2SO4 Fenolftaleína

+ 2 H2 O

2 Na2CO3 + H 2SO4 --------> 2 NaHCO3 + Na2SO4 Fenolftaleína

2 NaHCO3 + H 2SO4 ---------> Na2SO4 + 2H2CO3 Metilnaranja.

a

pH

a

pH

a

pH

8,3

8,3

4,3

con

con

con


Figura 1 Medición de alcalinidad Ensamble para alcalinidad

titulación colorimétrica

Titulación

o

medición

de

Fuente: Autor.

La determinación de la alcalinidad se hace colorimétricamente y se emplean dos indicadores que viran de color a diferente pH y a la vez indican la presencia de dos de los tres compuestos mencionados anteriormente.

El metilnaranja es un indicador que vira a un pH de 4,3 pasando de color naranja a color violeta. El segundo indicador es la fenolftaleína que vira a pH de 8,3. Para la titulación normalmente se emplea ácido sulfúrico N/50 ó

0,02N

(ver análisis químicos).

Tanto la dureza como alcalinidad se expresa en términos de ppm de CaCO3, para facilitar los cálculos ya que el peso molecular del CaCO3 es de 100, y por pesos. equivalentes se puede determinar la cantidad de hidróxidos o


bicarbonatos existentes en las aguas. (Ver ejemplos de aplicación)

Se tiene una estrecha relación entre la dureza y la alcalinidad y de acuerdo a las cantidades presentadas de estos dos parámetros se puede establecer que cantidad de sales o hidróxidos existen, teniendo presente que no pueden coexistir bicarbonatos e hidróxidos pues reaccionan entre si dando carbonatos (igual hecho ocurre con sulfatos, nitratos, etc.) de acuerdo a la reacción NaOH + NaHCO3 ====

Na2CO3 + H2O

Para establecer tanto los compuestos que existen como sus cantidades, cuando se hace la titulación de alcalinidad se establecen las siguientes relaciones: •

La titulación al punto final con fenolftaleína (FF) determina los hidróxidos y la mitad de los carbonatos presentes

•

La titulación con metilnaranja (MN) bicarbonatos, carbonatos e hidróxidos.

mide

la

suma

de

los

Las reacciones que ocurren durante la titulación son: Si hay hidróxidos OH- +

H+ =========

Si hay carbonatos CO3+ H =========

H20

(Titulación con FF)

HCO2

(Titulación

con FF y MM)

Si hay bicarbonatos HCO2 - +

H+ =========

H20 + CO2

De estas relaciones se estructura la siguiente tabla:

(Titulación con MM)


Tabla 2 Relaciones de Alcalinidades Relaciones de Alcalinidades OHCO3= FF = 0 0 0 FF = MN MM 0 FF = 1/2 MN 0 MN FF < 1/2 MN 0 2FF FF > 1/2MN 2FF -MN 2 (MN - FF) Fuente: Fonseca V. Practica Integral – UNAD 2003.

HCO3MN 0 0 MN - 2 FF 0

Ejemplos de cálculo de la Alcalinidad. A continuación se presentan ejemplos ilustrativos del cálculo de la alcalinidad, con el propósito de apropiar en el estudiante el uso de la Tabla 2 y los conceptos de Alcalinidad como propiedad química fundamental del agua.

Ejemplo 1. Al tomar varias muestras de aguas y hacer la titulación de 100 cc de agua con ácido sulfúrico 0,02N ó N/50 se tuvieron los siguientes resultados.

1ª. Muestra, se gastaron 18 cc de ácido para la titulación con FF, el MN viró sin que se gastara más ácido, es decir en total se gastaron 18 cc. de ácido, luego la alcalinidad a la FF es igual a la alcalinidad al MM, FF= MN

De acuerdo a la tabla, la alcalinidad es debida a la presencia de hidróxidos y la cantidad presente, cuando el volumen se expresa en mililitros o cc es de: Miliequivalentes mE = V x N = 18 x 0,02 = 0,36 miliequivalentes de CaCO3 . Como el peso equivalente del CaCO3 es de 100/ 2 = 50 grs., el miliequivalente pesa 50 mg. Luego en la muestra de 100 cc se tienen: equivale a

0,36 x 50

=

18 mgr lo que

180 mg por litro ó 180 ppm.

Puede notarse que las ppm son iguales a diez veces la alcalinidad obtenida o


diez veces los centímetros cúbicos gastados en la titulación.

Se tiene lo que se denomina un factor de titulación de 10, cuando la muestra es de 100 cc y se emplea ácido N/50, si la alícuota es de 50 cc. el factor es de 20, empleando ácido de la misma concentración. 2ª. Muestra: para 100 cc de muestra se gastaron 12 cc de ácido en la titulación con FF, se agregó el MN y se emplearon 6 centímetros cúbicos más de ácido para tener el viraje. Es decir la alcalinidad total o al MN es de 18.

Se encuentra en la situación de la quinta fila de la tabla, es decir FF> 1/2 MN, 12 > 18/2, luego, con el factor de 10, se tienen: Hidróxidos que son 2FF – MN = 10 x (18 - 12) = 120

ppm. Y carbonatos que son 10 x 2 x (18 -12) = 60 ppm

O la diferencia 10 x 18 - 120 = 60 ppm.

3ª. Muestra: para la alícuota de 100 cc. se gastaron en titulación a la FF = 9 cc. Y MN = 27 cc. , se tiene una situación que corresponde a la cuarta fila, FF < ½ MN , 9 < 13,5 luego se establece que no hay hidróxidos, los carbonatos son 2 x 10 x 9 = 180 ppm y de bicarbonatos 10 x ( MN - 2FF) = 10 x ( 27 2 x9) = 90 ppm.

Dureza:

La dureza se debe a la presencia de las sales de calcio y

magnesio de bicarbonatos, carbonatos, sulfatos, cloruros y nitratos en el orden en que en mayores cantidades se presentan en la naturaleza. El término dureza se dio a las aguas en la cuales era “duro” lavar.

También sales de hierro, aluminio y manganeso ocasionan dureza, pero no se presentan en cantidades significativas.

Las sales de calcio y magnesio reaccionan con el jabón y lo precipitan en forma de grumos compuestos insolubles; mientras no se haya precipitado todo el


calcio y magnesio no se formara espuma.

La dureza es la causante de las incrustaciones en tuberías, caldera, equipos de transferencia de calor, etc.

La dureza

se

elimina por tratamientos

químicos,

como

ablandamiento, calentamiento, destilación y proceso cal-soda.

Existen varios métodos para la determinación de la dureza siendo el más usual la titulación con la sal disódica del ácido etilendiamino tetraácetico ó EDTA, llamada también versenato, Esta sal forma un complejo con las sales de calcio y magnesio incoloro

Se emplea como indicador un compuesto orgánico llamado Eriocromo Negro T y que también forma complejos con las sales de calcio y magnesio.

El EDTA puede retirar los iones calcio y magnesio del complejo de Eriocromo Negro T y le hace cambiar de color a la solución

Para determinar dentro de la dureza cual corresponde a sales de calcio y cual a sales de magnesio, se emplea otro indicador llamado Murexide

(purpurato

de amonio) que en presencia de calcio tiene color rosado y puede virar a pH de 12 a color púrpura. El magnesio no cambia de color al Murexide.

La dureza se clasifica como: • Dureza de

carbonatos o temporal,

debido a los bicarbonatos, y se

refiere a la dureza causada por los de calcio y magnesio. Se elimina parcialmente por calentamiento. • Dureza de no carbonatos o permanente, debida a los sulfatos, cloruros o nitratos de calcio y magnesio, se elimina por métodos químicos.


La forma estequiométrica de expresar la dureza es como: ppm. de CaCO3 y en las aguas naturales se clasifica:

Tabla 3. Clasificación de la dureza DUREZA en ppm. De CaCO3 Muy blanda < 15 Blanda 15 - 50 Medianamente duras 50 - 100 Duras 100 -200 Muy Duras >200 Fuente: NALCO Industrial Water Treatment McGraw Hill 1990 CLASIFICACION

Existen relaciones entre la alcalinidad total y la dureza total expresadas como CaCO3 Si al hacer las titulaciones se encuentra que el valor de la alcalinidad al metilnaranja es igual al valor de la dureza, MN = DT las sales presentes son de calcio y magnesio. • Si MN > DT, esto indica que hay otras sales básicas además de las de Ca y Mg, generalmente son de sodio o de potasio. Igualmente toda la dureza se debe a carbonatos. • Si MN < DT carbonatos.

a). Hay sales de Ca y Mg que no son b). La dureza de carbonatos = Alcalinidad c) La dureza de no carbonatos = Dureza total – alcalinidad total.

Sales

de

sodio

y

potasio:

Extremadamente

solubles,

solo

se

precipitan cuando están en concentraciones muy altas.

En concentraciones normales no son inconvenientes salvo cuando se desea una calidad similar a la del agua destilada


Se encuentran en las aguas naturales en diversas proporciones como sulfatos, cloruros, nitrato, y bicarbonatos.

En cantidades normales no causan problemas en usos naturales o industriales.

Sílice: La sílice se encuentra soluble en ciertas aguas naturales en proporciones que llegan a 200 ppm. En suspensión se encuentra en cantidades muy altas.

En equipos que trabajan a altas temperaturas forma incrustaciones muy fuertes. Se elimina por intercambio iónico con resinas iónicas de base fuerte, y en el tratamiento cal-soda al ser absorbida por el hidróxido de magnesio Hierro: Se presenta en mayor o menor grado en todas las aguas naturales. La forma soluble más usual es la del bicarbonato de hierro. En las diferentes aguas se presenta en cuatro formas •

En los pozos profundos se encuentran cantidades del orden de 15 ppm en forma de bicarbonato ferroso. Las aguas son inicialmente claras e incoloras, pero al ponerse en contacto con el aire se enturbian y luego depositan un precipitado amarillo o rojo pardo de hidróxido férrico.

•

En las llamadas aguas rojas, tienen hidróxido férrico en suspensión, que provienen de la aireación de aguas que contienen bicarbonato ferroso. •

En aguas superficiales se puede encontrar hierro soluble en forma coloidal u orgánica, causando una ligera coloración.

•

En aguas ácidas por contaminaciones industriales, se encuentra el sulfato ferroso con valores del orden de 0,2 ppm. de hierro. Esta agua no son apropiadas para usos industriales.

El hierro en las aguas se elimina por aireación, coagulación y filtración, ablandamiento con cal, intercambio catiónico, filtración por contacto y agentes


de superficie activa para adsorción de hierro.

Amoniaco, Nitritos:

Nitrato Normalmente en fuentes de agua, son indicio

de la presencia de bacterias reductoras y son de especial significancia para la evaluación biológica de muestras de agua.

Niveles de 0,05 a 0,1 ppm de amoniaco libre indican que en el agua hay una contaminación bacterial reciente.

Cuando las aguas pasan a través de estratos geológicos ricos en nitratos Las aguas salen con altos contenidos de estas sales.

Sulfuro de hidrogeno: Se presenta en aguas de manantiales o de pozos cuando

hay acción bacterial anaeróbica sobre materia orgánica. Otra

fuente de contaminación son los desechos industriales. La presencia de sulfuro de hidrogeno aun en mínimas cantidades (del orden de 0,5 ppm), produce olores muy desagradables. (a huevos podridos). Se elimina por aireación

Dióxido de Carbono:

Se encuentra en la mayoría de las aguas

naturales, la agua lluvia arrastra de la atmósfera entre 0,5 y 2 ppm. Las aguas superficiales tienen poca cantidad, aunque en algunos ríos se encuentran valores del orden de 50 ppm.

En el agua de pozos se encuentran valores superiores a 100 ppm, lo que lleva a que el gas se escape en burbujas.

El CO2 se forma cuando los bicarbonatos presentes en el agua, son atacados por coagulantes ácidos.

El CO2 se elimina por: aireación, neutralización con álcalis, aminas formadoras de película y aminas neutralizantes


Oxigeno: Las aguas superficiales y de ríos contienen cantidades que llegan a 10 ppm. Estas pequeñas

cantidades

pueden ocasionar problemas

de

oxidación (corrosión) en equipos y en alimentos y bebidas envasados por largo tiempo.

La presencia de oxigeno en el agua favorece la eliminación de la materia orgánica y su presencia es un indicativo para favorecer la vida acuática. Se elimina por desaireación mecánica y químicamente por sulfitos y metabisulfitos. Acidez

y

Ph:

La

acidez

es

la

medida

de

la

cantidad

total

de

sustancias ácidas presentes, expresadas en ppm de carbonatos de calcio equivalente.

La actividad de un ácido o de un álcali se mide por el valor del pH, en consecuencia cuanto más ácida es el agua más bajo es su pH, y en cuanto mayor sea su alcalinidad mayor será su pH.

Ejemplo 2. Una muestra de 100 cc. de agua, con pH inicial de 7,5, se titula con HCl 0,5N y se gastan 10 cc. de ácido. Cuál es la alcalinidad total expresada como CaCO3. Según el valor de pH se puede deducir que FF = 0, por lo tanto de acuerdo a la tabla 2 solo hay bicarbonatos (HCO3). Recordando que Normalidad = miliequivalente x cc.

Los miliequivalentes, meq, de HCl son (meq /cc) = 5 meq.

10 cc x 0,5

La reacción estequiométrica ácido – bicarbonatos es

2HCl + Ca (HCO3)

2

====

Ca Cl2 + 2H2O + 2 CO2


Peso de los bicarbonatos, expresados como CaCO3 5 meq x 50 (mg x meq) = 250

mg

Esta cantidad se encuentra en 100 cc de agua, las ppm (mg/l) serán: 250 x 100 /1000 = 2500 mg/l = 2.500 ppm.

LECCIÓN 3: OTROS COMPONENTES Ocasionalmente se presentan en forma natural, Manganeso en forma de bicarbonato, Aluminio y Fluoruros.

Manganeso: suele formar compuestos con valencias de 2, 3, 4, 6 o 7. El dióxido de manganeso (MnO2) se da en la naturaleza en forma de pirolusita, y puede obtenerse artificialmente calentando nitrato de manganeso. Se utiliza en pinturas y barnices, para pintar cristales y cerámica, en la obtención de cloro y yodo y como despolarizador en baterías de pilas secas. El sulfato de manganeso (II) (MnSO4), un sólido cristalino de color rosa, se prepara por la acción de ácido sulfúrico sobre dióxido de manganeso, y se utiliza en tintes para el algodón. El permanganato de sodio y el de potasio (NaMnO4 y KMnO4) son cristales de color púrpura oscuro, formados por la oxidación de sales ácidas de manganeso, y se emplean como oxidantes y desinfectantes.

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Magnesio:

El magnesio de ninguna manera es nocivo para la salud, pero tiene

la propiedad de conferir a las aguas que lo contienen gusto amargo, poco agradable y cuando se halla como sulfato de magnesio tiene efectos laxantes. El citrato de magnesio (Mg3(C6H5O7)2·4H2O), que se forma por la reacción de carbonato de magnesio con ácido cítrico y se usa en medicina y en bebidas efervescentes; el hidróxido de magnesio, (Mg(OH)2), formado por la reacción de una sal de magnesio con hidróxido de sodio, y utilizado en medicina como laxante, "leche de magnesia", y en el refinado de azúcar; sulfato de magnesio (MgSO4·7H2O), llamado sal de Epson y el óxido de magnesio (MgO), llamado magnesia o magnesia calcinada, que se prepara calcinando magnesio con oxígeno o calentando carbonato de magnesio, y que se utiliza como material refractario y aislante, en cosméticos, como material de relleno en la fabricación de papel y como laxante antiácido suave.

Aluminio:

puesto que en el tratamiento de las aguas con coagulantes de

aluminio, este se separa transformándose en hidróxido insoluble, no hay razón para que el agua tratada contenga más aluminio que el agua original. Cuando la coagulación se ha realizado en debida forma, el aluminio residual es insignificante.

No tiene ningún tipo de efecto nocivo, comprobado esto por el difundido uso de utensilos culinarios de este material.

Fluor: la reactividad del elemento es tan grande que reacciona con facilidad, a

temperatura ambiente, con muchas otras sustancias elementales, entre ellas el azufre, el yodo, el fósforo, el bromo y la mayor parte de los metales. Dado que los productos de reacción con los no metales son líquidos o gases, las reacciones continúan hasta consumirlo por completo, con frecuencia con producción considerable de calor y luz. En las reacciones con los metales forma un fluoruro


metálico protector que bloquea una reacción posterior a menos que la temperatura se eleve. El aluminio, el níquel, el magnesio y el cobre forman tales películas de fluoruro protector.

El flúor reacciona con violencia considerable con la mayor parte de los compuestos que contienen hidrógeno, como el agua, el amoniaco y todas las sustancias orgánicas, sean líquidos, sólidos o gases. La reacción del flúor con el agua es compleja y produce principalmente fluoruro de hidrógeno y oxígeno, así como cantidades menores de peróxido de hidrógeno, difluoruro de oxígeno y ozono. El flúor desplaza otros elementos no metálicos de sus compuestos, aun aquellos muy cercanos en cuanto a actividad química. Desplaza el cloro del cloruro de sodio y el oxígeno en la sílica, en vidrio y en algunos materiales cerámicos. En ausencia de fluoruro de hidrógeno, el flúor no ataca en forma

Cuando las concentraciones de fluor superan el valor máximo aceptado se produce el veteado en los dientes de aquellas personas que han consumido esta agua en los primeros años de su vida (hasta los 8 años) o sea cuando los dientes están en formación. Cuando el contenido de fluor en las aguas supera las 3 ppm puede aparecer en las personas que beben esta agua durante algunos años una grave afección en los huesos llamada osteoporosis.

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LECCIÓN 4: CONTROL QUIMICO DEL AGUA

La conveniencia de un agua para consumo humano o para un propósito industrial específico se establece en base a su análisis.

Según el caso, la finalidad de un control químico del agua puede ser cualquiera de las siguientes: a) Determinar si el agua cumple con las normas establecidas para el uso especifico b) Servir de base para establecer el tratamiento químico, que permita hacerla apropiada para un uso específico. c) Determinar si es correcto o no o establecer la eficiencia del tratamiento que se esta haciendo.

Los exámenes de laboratorio pueden clasificarse en: • Físicos • Químicos • Bacteriológicos • Microscópicos Exámenes Físicos. Miden y registran las propiedades físicas incluyendo las pruebas organolépticas de sabor y olor.

Exámenes químicos. Determinan las cantidades de materias minerales y orgánicas presentes en el agua. Proporciona datos acerca de contaminaciones o desviaciones sobre las normas ocasionadas por los tratamientos. Exámenes bacteriológicos.- Incidan la presencia o no de bacterias.

Exámenes

microbiológicos

Proporcionan

microorganismos presentes en el agua.

información

relativa

a los


Tabla 4 Análisis rutinarios de aguas MUESTRA Agua Cruda

Agua Filtrada

ANALISIS pH, Alcalinidad Turbidez Prueba de Floculación pH, Alcalinidad (FF, MN) Dureza calcio y total Cloruros Sulfatos Sílice Hierro Cloro residual Turbidez Color

Fuente: Autor

Para

análisis

bacteriológicos,

deben

emplearse

recipientes

debidamente esterilizados y se deben proteger el tapón, cuello y la boca del frasco de contaminación.

Las botellas o recipientes empleados para tomar las muestras antes de llenarlas deben lavarse varias veces, con el agua a la cual se le van a efectuar los análisis. Deben taparse con tapones nuevos. Pequeñas cantidades de aceite, polvo, u otras sustancias extrañas, varían los resultados y conducen a resultados erróneos.


LECCIÓN 5: PRÁCTICA Generalidades de la práctica En esta parte del módulo y de acuerdo con lo establecido en la agenda del aula, los estudiantes deberán realizar las siguientes prácticas propuestas para el capítulo, en los laboratorios de análisis del respectivo CEAD de su ciudad: • Acidez, Alcalinidad, Dureza. pH, Turbiedad, Color, con base en la guía de Laboratorio propuesta en el CORE como guía de actividad de trabajo colaborativo.

Una vez realizadas las mismas, deberán efectuar el informe el cual debe incluir los siguientes temas: •

Objetivos: General y específicos

•

Marco teórico (ver Bibliografía)

•

Diagrama de flujo de desarrollo de la practica (en forma de Pictogramas)

•

Tabla de Resultados (no son cálculos)

•

Cálculos (Aplicación de las ecuaciones que determinan las cantidades del componente a analizar)

•

Resultados y conclusiones

•

Bibliografía

Este informe lo entregarán a través del foro de la plataforma virtual como entregable de la fase de transferencia (fase propositiva y argumentativa) del proceso de aprendizaje del estudiante.

El tutor mediante la lista de verificación evaluará la evidencia presentada teniendo en cuenta los criterios de valoración establecidos en la misma, los cuales deben ser conocidos de antemano también por parte de los estudiantes.


Desarrollo de la práctica Pare este primer capítulo, se propone la realización de los análisis químicos a dos tipos de muestras de aguas: una cruda, proveniente

de un río

quebrada poco contaminada, que no sea de un canal de aguas negras y otra de una muestra de agua

no

carbonatada

proveniente

de

un producto

comercial. NOTA: Un procedimiento de muestreo adecuado del cuerpo de agua debe ser aplicado

Los estudiantes deberán cumplir con fases previas de planeación y alistamiento de la práctica en las cuales se deberán tener en cuenta los siguientes aspectos:

•

Tener sus implementos de seguridad exigidos al momento de la

realización de la práctica: Bata, cofia, gafas de seguridad, bayetilla, como elementos mínimos exigidos en las buenas prácticas de laboratorio • Recordar sus conocimientos previos de uso de material de Laboratorio, Preparación de soluciones y cálculos químicos.

•

Haber reconocido con detalle el protocolo de análisis de las diferentes técnicas a aplicar

• Programar con la debida anticipación el Laboratorio para realizar los análisis respectivos, junto con la entrega en ese mismo momento de la planilla de solicitud de materiales y reactivos donde se deberá indicar las cantidades a utilizar de los mismos con su respectiva concentración y los materiales de vidrio, metálicos y equipos de Laboratorio a utilizar en la realización de la práctica para que al momento de la práctica la persona encargada del Laboratorio tenga listos dichos materiales.


En la fase de desarrollo es preciso tener en cuenta lo siguiente: •

Es importante el acompañamiento del tutor en el momento de la realización de la práctica o en su defecto de una persona responsable del CEAD, en este caso el encargado del Laboratorio.

•

En el momento de realización de la práctica se deberán recoger las evidencias de la realización de la misma: de desempeño y la obtención de los resultados: de Producto, como son de Fotografías, video y adjuntarlas al respectivo informe, para su respectiva evaluación.

•

Es posible que no se obtengan los resultados esperados tal como lo predice el procedimiento de análisis de la práctica, no se preocupe, lo importante es efectuar el respectivo análisis a ese resultado e identificar la causa real por la cual no se obtuvo lo esperado, aquí es importante la acción argumentativa y propositiva

del

estudiante

para verificar mediante cálculos, otros tipos de análisis químicos, simulaciones,

y otras técnicas, la comprobación del porqué fue

negativo el resultado; de igual

manera

con

lo

obtenido

como

positivo con respecto a los estipulado en el. Protocolo de análisis.

•

Si el estudiante o el grupo de estudiantes va a realizar un proyecto tal como el desarrollo de una bebida no alcohólica, este es el mejor momento de realización de prácticas de análisis al agua empleada en la fabricación de la bebida, para ello es indispensable previamente haber establecido la ruta del proyecto con la asesoría de su tutor.


CAPITULO 2 TRATAMIENTO DE AGUAS

GENERALIDADES El tratamiento de aguas comprende los procesos físicos y químicos necesarios que se le aplican a las aguas procedentes de las fuentes para su empleo ya sea en consumo humano o en procesos industriales.

A las aguas se les hace un tratamiento que busca dejarlas en condiciones apropiadas para consumo humano, eliminando impurezas

en solución

o suspendidas y eliminar o inactivar bacterias

Ya

en

usos

específicos

en

la

industria,

puede

ser

sometida

a

procesos adicionales, tanto físicos como químicos, en lo que se constituye un tratamiento secundario.

Para las aguas servidas acorde a su grado de contaminación se le realizan tratamientos que se denominan de efluentes.


LECCIÓN 6: PROCESOS DE POTABILIZACION (1) Comprende normalmente las etapas de: •

Aireación,

•

Sedimentación (desarenación)

•

Clarificación: coagulación Floculación Sedimentación

•

Filtración

•

Esterilización

•

Almacenamiento

Aireación:

Con la aireación del agua se logran tres objetivos:

La

•

Oxigenar el agua

•

Expulsar gases

•

Reducir materia orgánica, productora de sabores y aromas anormales.

oxigenación

del

agua

permite

la

eliminación

del

hierro

y

del

manganeso presentes en forma de bicarbonatos (solubles), mediante la reacción 4Fe (HCO3)2 + O2 ====

2 H2O + 4Fe (OH)3 + 8CO2

2Mn (HCO3)2 + O2 ====

2 H2O + 2MnO2 + 4CO2

Tanto el hidróxido férrico como el dióxido de manganeso son insolubles, precipitan y se pueden retener en una filtración.

Algunos gases como el bióxido de carbono, el anhídrido sulfuroso, y el amoniaco se retiran mediante la aireación. Aunque el gas carbónico no se


elimina completamente, pudiéndose reducir hasta unas 5 ppm.

Algunos aromas y sabores en el agua se deben a la presencia de materia orgánica. En la medida que se oxida esa materia orgánica, se reducen o aun eliminan los sabores y aromas anormales.

Para la aireación se pueden emplear diversos métodos, el más antiguo consistía en dejar fluir el agua a lo largo de escalones lo que permite el contacto del aire con el agua que fluye en el contrapaso, este sistema requiere de largas longitudes en la conducción de agua.

En flujo por gravedad en tuberías, se colocan al final de la tubería aspersores o surtidores tal como se aprecia en la Figura 2 Figura 2 Aspersores o Surtidores

Fuente: Disin – Aquamarket Ltda.


Figura 3.Torre de Aireación

Fuente: Disin – Aquamarket Ltda. Para agua de pozos se acostumbra a nivel industrial, emplear torres de aireación que permite un excelente contacto del agua con el aire.

Cuando se tienen contenidos altos de hierro o aromas y sabores contaminantes se colocan en las etapas, trozos de coque, el cual favorece la disminución o eliminación por adsorción. Una vez realizada la aireación, se hace análisis al agua y se considera eficiente si los niveles de componentes son: •

CO2

3 a 5 ppm

•

H2S

0 ppm

•

O2

7 a 10 ppm

•

Fe (HCO3)2

0 ppm

•

2Mn (HCO3)2

0 ppm


Desarenación o sedimentación: Se constituye en el más antiguo sistema de tratamiento de aguas. Como su nombre lo indica, consiste en retirar la arena que lleva el agua cruda; el término se aplica también para retirar material en suspensión de rápida sedimentación, reduciendo considerablemente la carga del agua.

Se emplea más comúnmente el término desarenador, ya que durante la clarificación existe una etapa conocida como sedimentación propiamente dicha.

Esta operación se lleva a cabo en tanques de amplia superficie que permita velocidades bajas en el agua para permitir la sedimentación de los sólidos, de acuerdo al principio formulado por Stokes y que se conoce como tal.

La velocidad de sedimentación de las partículas en el agua depende de su gravedad específica, forma y tamaño, de la viscosidad del agua, de la temperatura de esta y de la velocidad lineal del agua.


Figura 4 Sistema compacto de tratamiento de Agua

Fuente: rittmeyer S.A. – öwv. España

Las partículas esféricas sedimentan más rápidamente que las de forma irregular que tienen igual densidad.

Para lograr una buena sedimentación se requiere un tiempo de retención apropiado en el tanque desarenador.

En aguas quietas el tiempo de sedimentación se puede establecer a partir de los parámetros descritos en la tabla 5.


Tabla 5 Parámetros de Sedimentación Diámetro Partícula Material mm 10 Gravilla 1 Arena Gruesa 0,1 Arena fina 0,01 Barro, cieno 0,001 Bacterias 0,0001 Partículas de arcilla 0,00001 Partículas coloidales Fuente: NALCO

Tiempo para sedimentar un pie 0,3 segundos 3 segundos 38 segundos 33 minutos 35 horas 230 días 63 años.

La velocidad de sedimentación se calcula a partir de la ley de Stokes

V= 185D2(S1-S2) / z

Donde V velocidad de sedimentación en ft/s D Diámetro de la particular en pulgadas S1 Densidad del sólido en lb/ft3 S 2 Densidad del fluido en lb/ft3 z Viscosidad centipoises La sedimentación tiene como ventajas •

Reducción en los costos de coagulación ya que se tiene menos sólidos a coagular.

•

Mejor clarificación y asentamiento posterior con reducción en la carga de los filtros.


•

Aumento en los tiempos de los ciclos de filtración, con mayor rapidez

en la filtración. •

Economía de agua para el lavado de los filtros.

•

Mayor estabilidad en las operaciones de las plantas pues las características del agua cruda son variables.

•

Inconvenientes de la sedimentación.

•

Almacenamiento prolongado a la luz del sol favorece la proliferación de algas y organismos similares, los cuales se pueden propagar en corto tiempo.

Actividades de las algas: Consumen CO2, removiéndolo casi enteramente. Los bicarbonatos se reducen a carbonatos. El agua se satura con oxígeno. La composición química del agua puede variar y ocasionar olores y sabores que hagan necesario efectuar cambios radicales en el tratamiento. Remedios: Cloración, cloraminación, sulfato de cobre, cubrir los tanques. Aseo frecuente: de todas formas, el aseo de los tanques desarenadotes se debe efectuar

con

buena periodicidad para

evitar excesiva

acumulación

de sedimentos y formación de olores y sabores desagradables.

Clarificación El proceso de clarificación tiene por objetivo transformar los sólidos suspendidos, sólidos

finamente

divididos

y

materiales

coloidales

en

partículas grandes las cuales son más fácilmente removidas del agua, la clarificación incluye los procesos de coagulación, floculación y sedimentación

Proceso de clarificación. Etapas: •

Adición de químicos: Se utilizan Alimentadores de químicos secos, Alimentadores de soluciones. Generalmente se realiza en la


etapa de mezcla rápida •

Mezcla rápida:

Se basa en agitar violentamente el agua, con el producto químico, durante un corto tiempo. Puede hacerse mecánica o hidráulicamente, mediante agitadores de hélice dispuestos en un tanque pequeño, o aprovechando puntos de turbulencia (por ejemplo una caída de agua). La duración es de alrededor de 2 – 5 minutos

•

Floculación o mezcla lenta

Coagulación

Consiste

básicamente

en

la

desestabilización

de

las

partículas coloidales presentes en el agua; La coagulación requiere de la adición de los compuestos químicos llamados coagulantes en la unidad operativa de la mezcla rápida, para establecer un contacto íntimo entre aquellos con el agua, los cuales reaccionan bajo estas circunstancias en condiciones apropiadas, y de esta manera neutralizan la carga negativa del material orgánico presente en el agua, con la carga de los cationes presentes en los compuestos químicos adicionados. El producto de la reacción neutraliza las cargas coloidales formando un precipitado (el floc).

Cuando las características del agua lo exigen se pueden agregar al agua antes del proceso de coagulación, un oxidante fuerte (por Ej. Permanganato de potasio). Con

esto

se

logra

oxidar

ciertos

compuestos

que

podrían

comunicar al agua sabores indeseables. Tal es el caso de residuos orgánicos generalmente de origen vegetal, los cuales poseen sustancias de tipo fenólico que al reaccionar con el cloro forman los llamados clorofenoles, muy estables que comunican al agua y por consiguiente elaborados

con

esta, aroma y

sabor de

a

los

productos características

desagradables.

Una dosificación recomendada, de KMnO4

al agua para un tratamiento


adecuado es de 1 ppm. (1 mg/l)

Coagulantes inorgánicos: Los coagulantes más comunes son compuestos inorgánicos de aluminio o hierro tales como: •

Sulfato de aluminio (alumbre)

= Al2 (SO4)3. 18 H2O

•

Alumínato de sodio

= Na2Al2O4

•

Sulfato ferroso (Caparrosa)

= FeSO4. 7 H2O

•

Sulfato Férrico

= Fe2 (SO4)3. 9 H2O

•

Cloruro férrico

= FeCl3. 6 H2O

Con excepción del aluminato de sodio los demás coagulantes son sales ácidas que disminuyen el pH del agua a tratar; por eso dependiendo del pH y la alcalinidad del agua, es necesario agregar un álcali como Cal o Soda ash.

Las reacciones químicas del aluminio o el hierro con la alcalinidad natural o agregada del agua, para formar los correspondientes flocs de hidróxidos son: Al2 (SO4)3 + Na HCO3

3Na2SO4 + 2 Al (OH) 3 + 6CO2

Fe2 (SO4)3 + 6Na HCO3 OH Na2Al2O4 + 4 H2O

3Na2SO4 + 2 Fe2 (OH)3 + 2 Na 2Al (OH)3 + 2 Na OH

El sulfato ferroso debe ser oxidado para obtener un buen floc, para lo cual se requiere cloración o pH superior a 8.0. •

Alumbre: Al2 (SO4)3.H2O Reacciona con la alcalinidad del agua

para formar Al (OH)3. Este hidróxido es prácticamente insoluble en el rango de pH entre 5.7 y 7.5. Las partículas del Al (OH)3 se cargan positivamente y se repelen unas a otras pero los iones negativos en el agua (cloruros, carbonatos,

arcillas y

bacterias) neutralizan estas cargas positivas y permiten la coagulación en


grumos visibles.

El Al (OH)3 es anfótero: se disuelve e ioniza como un ácido positivo cuando el pH está por debajo de 5.7 y como un compuesto alcalino negativo arriba de pH 7.5.

El compuesto insoluble útil se forma adecuadamente en la zona entre estos pH. Cuando hay alcalinidad natural en el agua, el sulfato de aluminio hidroliza en Al(OH)3 y H2SO4 6H OH Al2 (SO4)3

2 Al (OH)3

+ 3H2SO4

El H2SO4 reacciona con la alcalinidad: H2SO4 + 2 NaHCO3

Na2SO4 + 2 CO2 + 2 H2O

Cada ppm de alumbre añadido disminuye aproximadamente 0.45 ppm de alcalinidad natural. (Como Ca CO3). Si la alcalinidad no es suficientemente alta, debe agregarse cal o soda ash. El consumo es de 0.4 ppm del cal (90% hidróxido de calcio) o 0.5 ppm de soda ash – Na2CO3, por cada ppm de alumbre que exceda la cantidad en cal o soda ash agregada se controla para obtener el mejor valor de pH para el agua coagulada. La cantidad de alumbre necesario es casi imposible de calcular.

La cantidad variará de acuerdo con la calidad y cantidad de turbiedad, temperatura del agua, cantidad de mezcla, etc.

Por lo general, las dosificaciones del alumbre varían entre 10 y 50 ppm. Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2

2Al (OH)3 + 3CaSO4 + 6 CO2

Al2(SO4)3 + 3Na2 CO3 + 3 H2O Al2(SO4)3 + 3Ca(OH)2

2Al (OH)3 + 3Na2SO4 + 3 CO2

2Al (OH)3 + 3CaSO4


Por regla general las aguas que tienen una alcalinidad menor de 100 ppm, se coagulan mejor entre pH 5.5 y 7.0 y las aguas de mayor alcalinidad dan los mejores resultados entre 7.0 y 7.6.

•

Sulfato férrico Fe2 (SO4)3 9 H2O. Trabaja bien en aguas turbias. La mejor acción es a pH 8, pero trabaja a pH menores que el alumbre y en un amplio rango: 4 a 11; tiene utilidad en remoción de calor a bajos pH, el Fe (OH)3 es más pesado que el Al (OH)3 por lo que precipita más rápidamente.

Desventaja: Corrosivo alimentación.

para

los

equipos

de

Debe agregarse en solución concentrada porque los diluidos se hidrolizan fácilmente. Fe2 (SO4)3 + 3 Ca(OH)2

2Fe (OH)3 + 3CaSO4

Fe2 (SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2

2Fe (OH)3 + 3CaSO4 + 6 CO2

Soluble

insoluble

Soluble

Sulfato Ferroso Fe2 (SO4)3

soluble

soluble

7 H2O – (Caparrosa) Es más fácil

de manejar, pero debe oxidarse para obtener un buen floc. A veces es alimentado al agua simultáneamente con cloro para oxidarlo a sulfato férrico en el agua, también se produce FeCl3. Por esto a veces se prefiere usar la caparrosa clorinada para juntar los efectos de las dos sales. 6 Fe SO4

+ 3Cl2

2Fe2 (SO4)3

+ 2Fe Cl3

Fe SO4

+ Ca (HCO3)2

CaSO4

+ Fe (HCO3)2

Soluble

Soluble

Fe (HCO3)2 Parcialmente Soluble

Fe (OH) 2 Soluble

insoluble +

2 CO2

soluble


El Fe (OH)2 formado es parcialmente soluble pero puede oxidarse también por el oxígeno disuelto en el agua. 4 Fe (OH)2 Parcialmente soluble

+

2H2O Disuelta del aire

+

O2

4 Fe (OH)3 Insoluble en el agua

Su mejor acción ocurre únicamente en medio alcalino Ph 8.5 – 11.0

•

Cloruro Férrico FeCl3.6 H2O. Usado especialmente para la clarificación de aguas de desecho. Pero su uso para agua no es muy corriente.

Es útil por producir buena coagulación a bajos pH. Se comporta bien a pH = 5

Útil en aguas coloreadas.

Hay referencias de buen comportamiento en aguas de pantano, altamente coloreada, utilizando un rango de pH 3.8 a 4.7 2 FeCl3 + 3 Ca (HCO3)2 2 FeCl3 + 3 Ca (OH)2

•

Aluminato de Sodio

2 Fe (OH)3 + 3CaCl2 + 6 CO2 2 Fe (OH)3 + 3CaCl2

Na2Al2O4. Su uso como coagulante ha

venido incrementándose. Es realmente oxido de aluminio estabilizado con soda cáustica.

El producto comercial contiene: •

Aluminato de sodio aproximadamente 55% oxido de aluminio

•

Carbonato de sodio

•

Soda cáustica aproximadamente 35%

•

Materia orgánica


Debido a la presencia de los compuestos de sodio, resulta cierta acción ablandadora de su uso con aguas duras, especialmente para precipitación de Mg.

Es importante su acción cuando se aplica simultáneamente con alumbre para remoción de color. 3 Na2Al2O4 + Al2 (SO4)3 . 18H2O H2O Na2Al2O4 + CO2 + 3 H2O

8Al (OH)3 + 3 Na2SO4 + 6

Na2CO3 + 2 Al (OH)3

El “Floc”, es similar al producido por el alumbre cuando se emplea solo, pero el material tiene reacción alcalina, mientras el alumbre es un coagulante ácido.

El aluminato solo reacciona así: Na2Al2O4

+

4 H2O

2 Al (OH)3

+

2 NaOH

La mezcla con alumbre puede recomendarse cuando se hace coagulación a aguas con pH bajo.

Pero es más usual emplearlo combinado con cal y soda ash en proceso de ablandamiento por coagulación a alto pH.

Polielectrolitos. orgánicos

solubles

Este

término

se

refiere

a

todos

en agua usados para la clarificación

los

polímeros

ya sea que

funcionen como coagulante primario o como ayudas de coagulación.

Se clasifican de la siguiente manera:

Aniónicos: Ionizan en solución acuosa cargando negativamente la molécula del polímero.


O Carboxilico C – O

R (CH3 – CH –)

Acido Polimetacrilico

C = O O-

Catiónicos: ionizan en solución acuosa cargando positivamente la molécula del polímero.

H Aminas N –R + R

(– CH2 – CH2 – NH2 –) Cl

Polietilenimina hidrocloruro

O Poliamida – C –NH3

(CH3 – CH –)

Poliacrilamida

C=O NH2

Los coagulantes primarios son compuestos catiónicos de bajo peso molecular y de alta densidad de carga, generalmente son poliaminas y no afectan el pH del agua tratada.

Funcionan neutralizando las cargas negativas y también en alguna extensión actuando como puentes entre una partícula y otra.

Su eficiencia depende de la naturaleza de las partículas a ser coaguladas, de la cantidad de turbidez presente y de la turbulencia.


Aguas con turbiedad inferior a JTU (Jackson Turbidity Units) son mejor tratadas con coagulantes, inorgánicos y polímeros catiónicos. Para turbiedades superiores el polímero solo es normalmente suficiente.

Como ventajas mencionan:

del

coagulante

tipo

polímero

se

•

El volumen de los lodos producidos durante la clarificación es mucho menor.

• •

Los lodos contienen menos agua, la que facilita su remoción. Este tipo de coagulantes no afectan el pH y se reduce o elimina el uso de cal o soda ash.

•

No aumenta la concentración de sólidos disueltos; el alumbre por ejemplo adiciona 0.45 ppm de ión sulfato (como CaCO3) por cada ppm de alumbre usado. La reducción de sulfatos puede extender significativamente la capacidad de los sistemas de intercambios aniónicos.

•

•

Se minimiza la deposición de potencial del hierro o el aluminio en filtros, unidades de intercambio iónico o sistemas de enfriamiento.

Como ayuda a coagulación, generalmente las más efectivas son poliacrilamidas, compuestos de alto peso molecular, ligeramente aniónica. En esencia, los polímeros forman puentes entre las partículas pequeñas de floc y hacen que ellas se aglomeren rápidamente en un floc más grande y cohesivo que sedimenta más fácilmente.

Además de los polímeros orgánicos se han usado como ayuda de coagulación las arcillas adsortibas (tales como la bentonita) y la Sílice activada.

La “prueba de las jarras”:

Consiste en agregar cantidades conocidas de

alumbre a varios vasos de precipitados (600 ml), con muestras de agua que se


va a tratar. El experimento consiste en agitar rápidamente durante un periodo de tiempo, para simular las condiciones de la mezcla rápida, y luego suavemente durante un periodo de tiempo definido y observar después la cantidad y características de sedimentación y flóculos.

La dosificación de coagulante y polielectrolitos se establece y se controla mediante la “prueba de jarras”

Figura 5. Prueba de Jarras

Fuente: Phipps & Bird Stirrer Modelo 7790-400 (Gang Stirrer)

Floculación:

Inmediatamente después de la coagulación comienza la

floculación, cuando las partículas neutralizadas se agrupan creciendo en peso y tamaño; aglomeración

de

Es

la

técnica

de

mezcla

lenta

que

permite

la

las partículas desestabilizadas, esto requiere de una


agitación con lo cual se forman partículas

más grandes incrementando

De esta

de asentamiento de la materia

forma la

velocidad

suspendida.

La tasa de aglomeración de las partículas depende del número de ellas presente en el agua, del volumen relativo que ocupan y del gradiente medio de velocidad G o Potencia a los procesos de mezcla.

De esta manera, se efectúa la formación del coágulo a flor, después de la mezcla rápida. Para efectuar esta mezcla se usan tanques en los cuales se han instalado agitadores de paleta, o una serie de tabiques desviadores que producen una moderada agitación.

Es importante el tiempo de retención el cual dura el promedio del volumen de agua en recorrer el tanque. El tiempo de retención del agua se puede determinar mediante la fórmula:

TR= Volumen del Tanque / Caudal

El tiempo varía entre 20 y 40 minutos.

Ej. Calcular tiempo de retención en que un tanque de 6 x 3.5 x 10 m., a través del cual pasan 12.000 m 3/días. TR= Volumen del Tanque / Caudal T = 6 X 3.5 X 10 / 1200 = 0.0175 días = 0.42 h = 25 min


Durante el tiempo de retención el agua se agita nuevamente para favorecer el contacto íntimo de las partículas coaguladas, las bacterias y la materia suspendida hasta que se adhieran entre si formando grandes masas de flóculos.

Las aguas blandas coagulan con alumbre mejor entre pH 5.8 y 6.4, las aguas duras coagulan mejor entre pH 6.8 y 7.5.

Cuando el agua contiene grandes cantidades de color (mayores de 30 unidades) es necesario flocular entre pH 5.0 – 6.0. En este ámbito ocurre una acción más compleja, dando lugar al “flóculo coloreado” en vez del flóculo de hidróxido de aluminio ya conocido.

Alcalinidad: Generalmente el agua contiene suficiente. Algunas veces es necesario a

Agitación:

El

grado

óptimo

de

agitación

temperatura, características del coagulante

usado

depende

agua, tipo

de: de

y otras particularidades.

Igualmente es importante la velocidad lineal del agua en proceso.

La práctica ha demostrado que se logran resultados satisfactorios con velocidades de flujo, entre los tabiques desviadores, que varían de 10 – 30 mm/s.

Velocidad:

La velocidad media en un sistema con tabiques desviadores puede calcularse mediante la fórmula:

Donde V = Q/A siendo Q= Caudal A = Area

Se regula la velocidad mediante la graduación de los tabiques, si estos son removibles. En otro caso, variando el caudal.


Equipos de Floculación Lenta:

Los aspectos teóricos relacionados con

la

floculación son bastante complejos, en particular su aplicación al tratamiento de agua3. Elementos de diseño práctico incluyen el uso de tiempos de detección de 20 a 25 minutos para gradientes de velocidad G entre 25 y 65 s-1.

Se presentan dos tipos de floculadores de acuerdo con el tipo de agitación que se imprime al agua coagulada: • Hidráulicos, de flujo horizontal y vertical, consisten de un tanque normalmente construido en concreto dividido por tabiques o bafles en concreto, a través de los cuales el agua hace su recorrido de ida y vuelta; provocando la floculación del agua, con una velocidad de flujo apropiada y un número adecuado de bafles para asegurar suficientes curvas, proveen una floculación efectiva; los floculadores de flujo horizontal se utilizan en plantas pequeñas menores a 50 l/s • Mecánicos, Se utilizan paletas de agitación movidas por motores eléctricos externos. A bajas velocidades de rotación para inducir potencia al agua con el fin de asegurar la mezcla lenta La floculación puede ser llevada a cabo por tanques rectangulares o cilíndricos que superan los tiempos de detención y de gradiente de velocidad anteriormente anotados, en algunos casos pueden contener tanques de floculación separados independientes.

En la figura 6 se presenta una unidad de clarificación acoplada al equipo de filtración, donde se muestra esquemáticamente

un floculador lento

hidráulico de flujo vertical

3

Gordon M. Fair, J. Geyer, and D. Okun, Water and Wastewater Engineering, vol2, 1968


Figura 6. Equipo de clarificación filtración con floculador hidráulico

Fuente: Autor En al figura 7 se observa una fotografía del interior de un floculador Mecánico con paletas horizontales, al fondo se puede apreciar los orificios de entrada del agua que permiten una distribución uniforme en el tanque; el área transversal en la dirección del flujo comunica inmediatamente con el tanque sedimentador para que el floc precipite al fondo del mismo y sea retirado como lodo por el fondo del mismo.


Figura 7 Floculador Mecánico de paletas Horizontales

Fuente: Tecnología en gestión del recurso del agua potable

Equipos de Floculación Rápida. Los diseños son conocidos con los nombres de “cubierta de lodos” y “contacto con sólidos suspendidos”

En este sistema se combina una sola unidad, las operaciones de mezcla, floculación y sedimentación se hacen en un tanque generalmente circular, de acero o concreto. Estos clarificadores se denominan de flujo ascendente porque el agua fluye hacía arriba mientras los sólidos suspendidos se sedimentan.

Se intenta mejorar la coagulación mezclando una porción de lodos o de flóculos ya formados, con el agua cruda, lo cual sirve como núcleo para la coagulación subsecuente.


Un volumen de agua cruda se mezcla con 3 a 5 volúmenes de lodos recirculados.

Debido a que el tiempo de retención en estas unidades es aproximadamente de una a dos horas, su tamaño es mucho menor que el del sistema convencional de capacidad. Una velocidad de flujo ascendente de 0.70 a 1.25 gpm/pie2 de superficie se considera normal para clarificación. Unidades que combinan ablandamiento y clarificación pueden operar a 1.8 gpm/pie2 debido al tamaño de las partículas y a la densidad de la dureza precipitada. La cavidad externa consiste en una sección cónica con su parte más ancha dispuesta hacía arriba, mientras que la cavidad interna es una sección cónica o piramidal más pequeña con su base dispuesta hacia abajo. El agua cruda y los reactivos químicos entran por encima de la cavidad interna donde se mezclan fuertemente con la ayuda de un agitador mecánico cuya velocidad depende del tamaño aunque en general se usa una velocidad en el extremo de la paleta de 50 a 150 pies por minuto.

El precipitado producido se mantiene en suspensión por el movimiento del agitador. El agua tratada con los sólidos va lentamente hacía el fondo del canal interior y de allí sale por una serie de compuertas, fluyendo en sentido contrario (hacía arriba) por la cavidad externa.

Bafles colocados en el fondo, amortiguan el movimiento rotatorio de tal forma que éste no pase a la cavidad exterior.

La velocidad vertical del agua tratada que sube por la cavidad exterior permite que el precipitado se mantenga en suspensión en la parte inferior del equipo. Debido al diseño, el área seccional del canal exterior se va incrementando desde el fondo hacia la superficie, o sea que la velocidad del agua va disminuyendo.


Cuando se alcanza un nivel en el clarificador, al cual para un volumen dado de lodos suspendidos y para un determinado caudal, el “manto” de lodos no se puede expandir. Esto marca el nivel superior del manto de iodos y en la práctica hay una clara línea de demarcación entre el nivel superior de la capa de lodos

en suspensión y el agua clara que sube y se recoge mediante un

adecuado sistema colector.

Este nivel se mantiene mediante una purga de lodos que equivale al nuevo lodo que se está formando; esto puede hacerse automáticamente.

La

operación de purga se puede efectuar usando un concentrador de lodos, generalmente dispuesto en el fondo de los tanques. Aumentando el caudal de agua tratada se aumentará la altura del manto de lodos y disminuyendo el caudal, disminuirá la altura. A causa de que el área seccional se expande a medida que aumenta la altura en el equipo, se tiene un amplio factor de seguridad de que el manto de lodos se mantendrá aunque se aumente el caudal de agua tratada.

Por el contrario, si se baja la rata del flujo, se contrae el manto, pero como también disminuye el área transversal cuando se tiene un punto más bajo, la capa de lodos se mantendrá en niveles adecuados para un funcionamiento correcto.

Estos equipos funcionan bien en límites desde 20% de su capacidad normal, hasta un 110%. La concentración de los lodos en el manto va de 1 a 2% de sólidos y en el concentrador varia del 10 a un poco menos de 15% de sólidos.

El efluente usualmente tiene menos de 10 ppm de turbiedad; en ocasiones hay que filtrarla para obtener la calidad de agua deseada.

Corresponden en realidad a sistemas compactos sobre una misma unidad de


los procesos de Mezcla rápida, Floculación y sedimentación, que permiten ahorros de espacio en las instalación de estos equipos, son diseñados para plantas de producción de alimentos y bebidas, con requerimientos de caudales de agua inferiores a 200 l/s.

En realidad la velocidad de floculación depende de las características propias del agua, lo cual da origen al tipo y la estabilidad del floc que se produce, esencial a la hora de realizar el diseño y operación de equipos de floculación rápidos o de alta tasa. Un gradiente de velocidad alto en el equipo de floculación, puede romper el floc e impedir que adquiera un tamaño adecuado para su rápida sedimentación; un gradiente muy bajo no produce suficiente agitación, por lo tanto no permite una compactación suficiente del floc ni una floculación completa. Se presenta el caso de aguas difíciles de flocular y el flóculo formado es fuerte, entonces puede ser necesario un gradiente de velocidad tan bajo como 5 s-1, a menos que el floc pequeño que se obtenga sea aceptable operacionalmente, con las consiguientes complejidades operativas que se deben tener en cuenta aguas abajo para retirarlo eficazmente. Cuando la resistencia del floc es alta, son deseables gradientes de velocidad tan altos como 100 s-1, pues así se promueve un floc compacto de buena sedimentabilidad y filtrabilidad.

Los polielectrolitos permiten operacionalmente mejorar las condiciones del floc producido e incrementar la velocidad de floculación cuando se aumentan los caudales hasta la capacidad de diseño del equipo; sin embargo los costos operacionales se incrementan debido al elevado precio de esta clase de compuestos químicos sintetizados y por otra parte los residuales de concentración que permanecen en el agua de estos productos aún después de filtrada, pueden ocasionar problemas de calidad a la hora de preparar las bebidas no alcohólicas.

En las Figura 8 se presenta un diagrama de operación de un equipo de tales


características, en donde el agua cruda entra por una tubería que comunica con una canaleta de ingreso del agua al centro del mismo; por la parte superior y por el centro se realiza la adición de los compuestos químicos, que se mezclan

de manera vigorosa con el agua, para que esto ocurra, se

encuentra un dispositivo para promover flujo turbulento y de esta manera procurar el proceso de mezcla rápida; el agua desciende por el centro de una campana cuyo diseño permite alcanzar en su parte inferior el flujo laminar necesario para la fase de floculación. Esta última se logra cuando el flujo asciende por la parte exterior de la campana y se pone en contacto con la masa de lodos formada, que desciende al fondo del tanque y de allí esta masa es arrastrada por un raspador hasta el pozo de lodos y es drenada mediante el accionamiento de una válvula de control a través de un ciclo automático de proceso de evacuación del lodos de acuerdo con las características del agua y la estandarización de la operación del equipo. El agua clarificada sale por la parte superior a través de una canaleta perimetral.

Figura 8 Mezcla – Floculación y Sedimentación

Fuente: FONSECA V. Tratamiento de Aguas- Bavaria S.A.


Figura 9 Fotografía de un equipo de Floculación, y Sedimentación Combinada

Fuente: Phipps & Bird Flash Mix,

Otro tipo de plantas de gran utilidad en las industrias de bebidas y alimentos son los que se presentan en las Figuras 10 y 11.

Figura 10 Sistema compacto: Coagulación, Mezcla sedimentación

Fuente: María Cristina D'Ambrosio. 2005

rápida, Floculación y


Figura 11 Sistema de Mezcla rápida, Floculación, sedimentación y módulo laminar de placas

Fuente: Monroe Company 2007


LECCIÓN 7: PROCESOS DE POTABILIZACION (2)

Asentamiento. Sigue a la floculación. Su finalidad es disminuir la carga de sólidos en los filtros.

Se

podría

filtrar

sin

emplear

el

asentamiento

y

se

obtendría

un

afluente satisfactorio, pero la “vida” del filtro sería muy corta.

En general, un tanque de asentamiento es una estructura a través de la cual fluye el agua a tan baja velocidad que el material suspendido se depositará, permitiendo al final un agua clara.

Generalmente, se especifican periodos de retención de 3 a 6 horas y velocidades horizontales de 1.5 mm/seg.

V= Q A

Los factores de operación más importantes de un tanque de asentamiento son:

Que el agua al entrar al tanque provoque la mínima turbulencia pero no desbaratar el floc.

•

• •

Impedir corrientes directas o en remolino entre la entrada y la salida. Que el afluente salga sin provocar disturbios para que no arrastre hasta afuera del tanque el material sedimentado.

Puede tener tabiques desviadores.


Ventajas del sistema convencional respecto a los clarificantes de contacto de sólidos: • Produce agua de calidad más uniforme debido a su mayor periodo de retención. •

La operación es menos crítica y no requiere una vigilancia tan detallada y permanente.

•

Es más adecuada para tratar agua que contiene cantidades excesivas de turbiedad.

Desventajas del sistema convencional: •

Su construcción es más costosa, debido a su mayor tamaño.

•

Generalmente no posee un sistema para retirar lodos por lo cual se ocasiona pérdida de capacidad.

•

Pueden presentarse problemas de formación de algas.

Filtración

Es el proceso de pasar a través de un material poroso adecuado, un líquido que contiene materia suspendida, de tal forma que se logra una separación efectiva del líquido y sólido suspendido.

En el tratamiento de agua se buscar retirar o reducir además de la materia suspendida, la turbiedad, las cuales pueden provenir del agua cruda, o de un tratamiento que involucre la precipitación de algunos compuestos, tal como ocurre en el ablandamiento por cal-soda o por fosfatos. Estos, las sales de calcio y magnesio se precipitan durante el proceso y se pueden retirar por filtración antes de utilizar el agua tratada.

En general todo tratamiento de agua implica una filtración, pero esta operación por si sola no provee una remoción de los sólidos disueltos.


Los filtros usados pueden operar a presión o por efecto de la gravedad, los equipos que actualmente se usan son llamados filtros rápidos y la operación del filtrado se realiza de arriba hacia abajo, a ratas de 3 gpm por pie cuadrado del área o más. Para filtrar volúmenes de agua grandes, no es común utilizar filtros a presión.

El medio filtrante utilizado puede ser arena (sílice, cuarzo) antracita, calcita, granate y magnetita, aunque solo los dos primeros son de uso extendido. Una capa de estos materiales, soportados por otras capas de materiales tales como la grava constituyen la unidad de filtración.

Cuando los requerimientos de calidad son muy altos, se utiliza la microfiltración la cual se efectúa con materiales más finos como la perlita, el asbesto y el carbón activado.

Teoría

de

la

filtración:

Con

una

adecuada

sedimentación

las

partículas coaguladas más pesadas deben haber sido removidas antes de la filtración; únicamente las partículas más pequeñas y livianas (de floc) alcanzan a llegar al filtro, cuando se inicia la operación de un filtro recién lavado, la mayoría de las partículas van llenando los vacíos en el interior del lecho, la rata de filtración va disminuyendo partículas

progresivamente.

Después

de esto las

coaguladas comienzan a depositarse en la superficie del lecho

filtrante hasta que llega a un punto en que la rata de flujo se restringe excesivamente e indica que el ciclo de filtración ha terminado y es necesario lavar el filtro.

La penetración del material sedimentado ha terminado, el medio filtrante se colmata y se hace necesario lavar el filtro.


En el lecho

filtrante

normalmente

el sedimentado

no alcanza

una

profundidad mayor de 2-4 pulgadas y la mayoría de la filtración ocurre en las dos primeras pulgadas del lecho filtrante; esta materia coagulada actúa luego como un tamiz muy fino que retiene las partículas más pequeñas.

Es importante en la selección del tamaño del lecho filtrante asegurar una capa suficiente de tamiz que garantice una penetración de unas pocas pulgadas en el lecho filtrante; si no existe penetración de las partículas coaguladas en el lecho filtrante, se disminuye la velocidad de filtración como consecuencia del incremento de pérdida de cabeza y por consiguiente se acortan los ciclos de filtración.

Es deseable, desde el punto de vista de la filtración, proveerse de un medio filtrante, cuyo tamaño de las partículas evite el paso de floc a través del filtro y que, al mismo tiempo, retenga las partículas de tal manera que permita un fácil lavado. Al mismo tiempo, se persigue que mantenga el volumen relativamente grande de floc antes de que se tape el lecho filtrante.

La remoción de la turbiedad en el agua por filtración depende no solamente del tamaño de los granos del lecho filtrante, sino también de la forma de los mismos; las partículas angulares tiene más grandes vacíos en su interior (más alta porosidad) y tiene capacidad de almacenar mayor cantidad de floc que las partículas redondeadas del mismo diámetro equivalente.

Desde el punto de vista del lavado en contracorriente, el lecho filtrante debe ser de tal naturaleza que permita liberarlo de las partículas de yodo adheridas mediante el lavado sin pérdida del material filtrante.

Usualmente

se utiliza arena o antracita como medios filtrantes,

profundidades del lecho de 24 – 30 pulgadas.

con


En las especificaciones del material del lecho filtrante se emplean comúnmente los términos “tamaño efectivo” y “coeficiente de uniformidad”. El “tamaño efectivo” es el tamaño teórico de una malla en mm, a través de la cual pasa el 10% en peso de la arena.

“Coeficiente de uniformidad” es el tamaño teórico de una malla que permite pasar el 60% en peso de la muestra, dividido por el tamaño efectivo

Coeficiente de uniformidad =

Tamaño malla deja pasar el 60% Tamaño malla deja pasar el 10%

La arena para propósitos de filtración debe estar libre de polvo, barro y materia orgánica; debe ser totalmente insoluble en una solución de HCl al 10%.

Se conocen para uso en medios filtrantes tres tipos de arena de acuerdo con su tamaño efectivo: •

Arena fina que tiene un tamaño de 0.35 – 0.44 mm

•

Arena media (más utilizada que tiene un tamaño de 0.45 – 0.55 mm

•

Arena gruesa que tiene un tamaño de 0.55 – 0.55 mm

En general la arena fina se utiliza cuando el sistema de tratamiento previo (coagulación, sedimentación) no es suficientemente bueno y en los casos en los cuales se requiere una máxima remoción de turbidez.

La arena gruesa se utiliza cuando el tratamiento previo es muy bueno y se desea una alta velocidad de filtración por unidad de área. La arena media promedias.

se utiliza con mucha frecuencia para condiciones

En general, para lechos de arena el coeficiente de uniformidad no debe


ser superior a 1.70.

La antracita como lecho filtrante puede utilizarse en algunos casos en lugar de arena. Esta debe tener una dureza en la escala Mohr de 3.0 – 3.75 y una gravedad específica no menor de 1.55.

La antracita es preferida a la arena en algunos usos industriales debido a que no adiciona sílice a las aguas alcalinas cuando pasan a través del lecho filtrante. Por otra parte, debido a la más baja gravedad específica se puede emplear más bajas ratas de lavado en contracorriente, lo que resulta más económico.

Otros materiales se pueden utilizar como medios filtrantes para propósitos especiales tales como: Cuarzo, Calcita, Magnetita, Granate, pero son utilizados raramente.

Antracita:

La antracita puede recomendarse especialmente en los casos

siguientes:

•

Para reemplazar otros medios filtrantes, incrementando la capacidad de la planta, debido a su mayor velocidad de filtración y menor frecuencia de lavado.

•

Para la filtración de aguas provenientes de ablandamiento con cal, o con contenidos altos de hierro o manganeso. • Para filtración de precipitados cristalinos muy finos, tales como carbonato de calcio o fosfatos. En general tienen la propiedad de retener precipitados finos que otros medios filtrantes no son capaces de retener.

•

Para filtrar aguas alcalinas destinadas a servicios en calderas, caliente o frío.


Desventajas de la Antracita:

Por su baja densidad, es fácilmente arrastrada

en el lavado en contracorriente. Se debe prever mayor espacio libre sobre la superficie del medio filtrante, para permitir su expansión.

Otro tipo de lecho filtrante es el conocido con el nombre de multi-capa o, de lecho mezclado en el cual se va colocado un medio filtrante más grueso desde arriba hacia abajo y menos denso medio o si se quiere observarlo de abajo hacia arriba, sobre el mas grueso, se coloca otro más fino, pero más denso. La filtración hacía abajo a través de este filtro permite una mayor y más uniforme penetración de las partículas finas en suspensión y hace mayor la velocidad de filtración y que los ciclos sean más prolongados. A causa de las diferencias de densidad entre los diferentes medios, las capas mantienen su configuración aún después del retrolavado. Se anotan a continuación algunos materiales usados para este fin: Tabla 6. Materiales del lecho multicapa - filtración por gravedad Medio

Tamaño efectivo

Gravedad específica

Antracita

0.7 – 1.7

1.4

Arena

0.3 – 0.7

2.6

Granate

0.4 – 0.6

3.8

Magnetita

0.3 – 0.5

4.9

Fuente: NALCO

Un filtro de lecho mezclado en el que se utilicen muchas capas (p. ejemplo cuatro) puede tener problemas graves en el retrolavado, por ejemplo sacar el material de la parte superior cuando se trata de expandir suficientemente el techo de la capa más superior. También se requerirá alta cantidad de agua para retrolavar. Filtros

A continuación se describen los filtros utilizados en los procesos de tratamientos de aguas.


Filtros por Gravedad: Son los más usados en las plantas que operan con volúmenes apreciables. Consiste en un lecho de arena, tamaño efectivo = 0.35 a 0.55 mm, en algunos casos se ha empleado 0.65 mm o mayor. La decisión sobre el tamaño se toma en base a la clase y temperatura del agua y la velocidad esperada del filtro.

Figura 12 . Corte de un filtro por gravedad

Fuente: W ater.me.vccs.edu


Figura 13 . Filtro por gravedad

Fuente: Tecnología en gestión del recurso del agua potable La profundidad del lecho, etc. Los valores típicos de alturas son: •Espesor del lecho de arena: •Espesor del lecho de grava:

60 – 75 cm. 25 – 50 cm.

Ejemplo: de composición de un lecho de arena y grava en un filtro por gravedad.

60 cm

arena

0.45 - 0.50 mm

tamaño efectivo

10 cm

arena gruesa

0.8 – 1.2 mm

tamaño efectivo

10 cm

grava

1/4 – 1/2 in

tamaño efectivo

10 cm

grava

3/4 – 1/2 in

tamaño efectivo

10 cm

grava

1 1/2 – 3/4 in

tamaño efectivo


En los filtros de gravedad con lecho de arena el agua cae por gravedad a través del lecho filtrante usualmente a velocidades de 1.3

-

1.8

litros/seg.m2 del área transversal de filtración.

La remoción de la materia coagulada suspendida en el lecho filtrante se efectúa por lavado en contracorriente.

Las partes esenciales de un filtro de gravedad son:

•

Estructura del filtro. Puede ser de concreto o de acero, de forma cuadrada, rectangular o circular.

Las

unidades

rectangulares de concreto son las más usadas. •

Medio filtrante. Construido por el material filtrante (arena) el medio de soporte, es un lecho de gravilla que tiene como fin evitar que el material filtrante (arena) sea arrastrada con el agua filtrada, y sirve también para distribuir uniformemente el lavado del filtro. Puede usarse también un falso fondo.

•

Sistema de Drenaje. Tiene dos propósitos: -

La recolección del agua filtrada después de haber pasado por el lecho filtrante y las capas de gravilla.

-

La

distribución

del

agua

de

lavado

del

filtro,

es

una

operación esencial y requiere que el sistema de drenaje actúe uniformemente en ambas operaciones (filtración – lavado).

Estos sistemas de drenaje tienen diferentes formas según el filtro. Puede ser un colector central ramificado, tubos perforados o canales.

Ductos en forma de canal. Utilizados para recolectar el agua de lavado


de los filtros. En los filtros convencionales de arena están colocados aproximadamente 60 cm por encima de la superficie del filtro. • Sistemas de control. En los cuales se indica el caudal de agua que pasa a través del filtro y la pérdida de carga ocasionada por la resistencia que opone el lecho filtrante al flujo del líquido. Se emplean con frecuencia los medidores venturi; en algunas ocasiones el medidor de orificio y también los vertederos.

En el indicador de pérdida de carga generalmente se emplean dos tubos, uno conectado al agua arriba de la capa de arena y el otro conectado a la descarga del filtro. La diferencia del nivel indica la pérdida de carga o presión; ésta es baja cuando el filtro está recién lavado y aumenta a medida que se tapa el lecho filtrante. Existe una máxima pérdida de carga en donde se debe proceder a lavar el filtro; este valor está fijado por el fabricante.

Normalmente la pérdida de carga de un filtro recién lavado es de 0.5 a 0.75 lbs/pulgada2 f (clase de lecho y rata de flujo).

La máxima pérdida de carga para un filtro sucio generalmente esta entre 3 y 5 lbs/pulgada2.

Sistema de falso fondo. Los filtros más modernos utilizan “falsos fondos”, en algunos casos sustituyendo totalmente la grava o con capas de grava muy pequeñas. Estos falsos fondos tienen diferentes clases de aberturas dentro de las cuales se ajustan coladores especiales de cerámica, placas porosas, etc.

Ventaja.

Filtración uniforme,

menor

costo

(disminución de corrosión), filtros menos profundos.

Filtros por gravedad automáticos:

de

mantenimiento


Recientemente han do desarrollados los filtros de gravedad con lavado automático a una pérdida de carga predeterminada.

Filtros de presión:

Empleados en plantas pequeñas y en industrias.

similares a un filtro de gravedad, con la diferencia de que está completamente encerrado dentro de un tanque de acero y que toda la unidad opera bajo presión.

Las velocidades de filtración y retrolavado son las mismas, así como los tamaños de la arena y la grava. Las dimensiones verticales y horizontales son menores.

Estos filtros horizontales.

son construidos

de formas

verticales

u

Los filtros verticales varían entre 30 cm. y 3 m de diámetro, con capacidades hasta de 19 litros/segundo y ratas de filtración de 2 l/s x m2, los filtros horizontales generalmente tienen 2.5 m de diámetro, de 3 a 8 m de largo y con capacidades que varían entre 12 y 36 litros/seg.

Ventajas de filtros de presión: •

Requieren menos espacio, para la misma capacidad que un filtro por gravedad

•

Pueden construirse rápidamente

•

Pueden operarse con altas pérdidas de carga • Pueden adicionarse unidades para aumentar el gasto, sin afectar materialmente el diseño de la instalación.

•

Hay menor posibilidad de contaminación bacterial.

•

En ocasiones, elimina la necesidad de rebombear el agua.

Desventajas de los filtros de presión


•

Los filtros no se pueden inspeccionar fácilmente y no se puede observar la eficiencia del lavado.

•

En la mayoría de las instalaciones el agua va de los filtros de presión directamente al sitio de consumo. Es posible el arrastre de arena.

•

Es más difícil de mantener ratas constantes de filtración.

•

No sería económico operarlos con volúmenes muy grandes de agua.

Filtros de presión con multicarga de filtración pueden lograr operar al doble de velocidad normal (4 l/s m2) en procesos de tratamiento cal-soda en caliente, los filtros de antracita operan a 12 a 15 g/min.pie2 (8 a 9 H/s m2), debido a la disminución de densidad del agua.

Para lavar estos filtros no se debe usar agua fría porque causaría daño al material y por que el mayor contenido de O2, en ella ocasionaría corrosión más aceleradamente.

Operaciones de los filtros

•

Proceso de filtración. La eficiencia de cualquier sistema de purificación depende del cuidado ejercido por el operario en el control del proceso.

Las velocidades de filtración varían entre 1.3 y 1.8 litros/seg. . m2 y en algunos casos hasta 2.5 – 3.4 litros/seg. . m 2. El objeto de la filtración del agua es remover sólidos suspendidos. Para obtener este resultado se requiere: −

Mantener el medio filtrante en buenas condiciones.

−

Controlar la aplicación de químicos.

−

Completo aseo del lecho filtrante.

−

Llevar registro diario de operación.


•

Lavado de los filtros. Cuando la pérdida de carga llegue a su valor máximo (aprox. 5 psi), el cual corresponde a cuando la columna de agua que representa la pérdida de presión sea igual a la distancia que existe entre la superficie del agua dentro del filtro y el fondo de la capa de arena, se debe lavar el filtro.

El lavado se efectúa circulando agua filtrada, en sentido contrario al de la filtración, precedido por un lavado de la superficie con ahorros de agua a presión.

El fin del lavado del filtro es remover la materia retenida en el lecho y en la superficie del mismo.

El caudal del lavado en contracorriente es mucho mayor que el de la filtración, con el objeto de arrastrar la materia retenida y expandir el lecho filtrante (por lo menos en un 10%). Las ratas de lavado son del orden de 12 – 15 gpm por pie2.

La operación de lavado se continúa hasta que se observe que el agua que sale por rebose del está

completamente

lecho filtrante a la

superficie

clara; normalmente está operación dura

carda de 10 minutos.

Problemas en los filtros

•

Bolsas de aire (“atascamiento de aire”). Si se opera el filtro con una pérdida de carga excesiva (indicada por un nivel por debajo de la capa de arena), la presión del filtro será menor que la atmosférica produciendo “vacío”. Los gases disueltos en el agua escaparán, permaneciendo en la capa de la arena y el agua no pasa a través de la arena que ha atrapado aire en sus poros.

Podría suceder también cuando el agua está saturada con aire y se calienta en


el paso a través del filtro.

•

Bolsas de lodo. Cuando el agua no es clarificada en forma apropiada puede ocurrir la formación de acumulaciones de lodo, que alcanzan a tener suficiente consistencia para no ser removidas por el lavado.

Dan lugar a zonas de baja velocidad de filtración y afectan la eficiencia del filtro.

• Pliegues. Pueden formarse especialmente en el lecho soporte (grava) por distribución inadecuada de aguas de lavado. Ocasiona deficiente filtración y deficiente lavado.

Causas de fallas en los filtros y su prevención: Para evitar daños en los filtros el agua debe llegar bien clarificada a los filtros, efectuar un correcto lavado cuando sea necesario. Los filtros de arena deben inspeccionarse a intervalos regulares. Para la inspección se debe bajar el nivel del agua hasta unos pocos centímetros de la superficie del lecho filtrante y observar el aspecto de la arena, tomando nota de la presencia de bolsas de lodos, grietas o pliegues.

Es conveniente observar regularmente el comportamiento del lecho filtrante durante el lavado; al comenzar a subir el agua, se debe observar si hay uniformidad en su distribución en toda el área del lecho y en la agitación o expansión de la arena. La presencia de áreas en donde este facto esté restringido se debe a obstrucciones del filtro o daños en el sistema de drenaje.

Remoción de depósitos de lodo del lecho filtrante. Si la acumulación de lodos no puede evitarse mediante un buen acondicionamiento del agua o el lavado del filtro, es necesario proceder a su remoción mediante procedimientos


mecánicos o químicos.

•

Limpieza mecánica. Puede variar desde un simple agitado del material filtrante en el mismo filtro por medio de rastrillos durante la operación de lavado, hasta una completa remoción de la arena y la grava para limpiarlas fuera del filtro.

Con el empleo de un tamiz se pueden retirar las partículas de yodo adheridas a los granos de arena, agitándolas con un chorro de agua.

Cuando se efectúa el lavado fuera del filtro, se acostumbra hacerlo por porciones. Para esto se emplea en la práctica un arco rectangular de aproximadamente 30 x 60 cm. de base por 20 cm. de altura, se pasa una parte de la arena sucia al interior del marco, se agita con un rastrillo y se lava con chorro de agua, saliendo el agua sucia por debajo del marco.

Limpieza química. .Antes de hacer la limpieza química del medio filtrante es necesario conocer la naturaleza del material que se va a remover y del material de construcción del filtro.

Se emplea cloro cuando se trata de depósitos de origen bacterial; para este tratamiento se acostumbra dejar el filtro con agua hasta unas 3 a 4 pulgadas por encima de la superficie del lecho y agregar luego el cloro necesario para obtener la emplea

concentración

deseada;

hipoclorito de

sodio,

generalmente comercialmente

se se

conoce como perclórico 130 (tiene g/l de cloro activo). La concentración de cloro en el filtro puede variar de 50 a 3000 ppm, dependiendo de la contaminación del lecho. Normalmente se usan 150 a 200 ppm de cloro.

Después de agregado el cloro se deja en reposo durante 4 – 24 horas, se lava luego por retrolavado para remover el material disuelto y eliminar el


exceso de cloro.

Si el filtro tiene partes de hierro no se les puede efectuar este tipo de tratamiento puesto que son atacados por el cloro.

Otro sistema usado es con soda cáustica y soda ash en concentraciones de 2 – 3% ordinariamente se emplean 10 kgs de soda por metro cuadrado de superficie del lecho filtrante. Se calcula que el volumen de los espacios que van a llenarse con la solución sea aproximadamente el 40% del volumen total ocupado por la grava y la arena. Antes de iniciar una limpieza química es necesario ensayar previamente en el laboratorio la eficiencia del tratamiento y determinar las dosis aproximadas.

Desinfección Es la fase del proceso que garantiza la total asepsia del agua y consiste fundamentalmente

en la eliminación de todo tipo de microorganismos

presentes en el agua.

Cloración.

Después

de

filtrar

el

agua

es

corriente

desinfectarla

mediante el uso de cloro.

El cloro ha sido usado por largo tiempo como desinfectante para el agua, la cantidad requerida depende de varios factores entre ellos: demanda de cloro, pH y temperatura del agua, tiempo de contacto y volumen del agua a ser tratada.

La acción bactericida del cloro es un resultado del poder oxidante del ácido hipocloroso el cual se difunde a través de la pared celular de los microorganismos, reacciona con un número indeterminado de sustancias en el interior de la célula, destruye los aminocompuestos la

vida

que son vitales para

ocasionando alteraciones en el metabolismo y por consiguiente la


muerte.

El cloro se hidroliza en el agua así: Cl2 + H2O

HOCl + HCl

El ácido hipocloroso puede ionizar de acuerdo con: HOCl

H+

+ OCl-

El agente oxidante primario es el ácido hipocloroso y en mucho menor grado el ión hipoclorito.

El ácido hipocloroso reacciona con el amoníaco, sales de amonio o aminas para formar cloraminas las cuales reducen el poder desinfectante del cloro.

La generación de cloraminas presenta las siguientes reacciones: HOCl

NH3

NH2Cl + H2O (monocloramina)

2 HOCl

NH3

NHCl2 + 2H20 (dicloramina)

La primera reacción ocurre a pH 8.5 y la segunda a pH 4.5; entre estos dos valores se presentan mezclas de los dos compuestos y a pH inferior a 4.5 se forma el tricloruro de nitrógeno.


Las propiedades oxidativas del cloro en estas combinaciones se minimiza y pierde su capacidad de desinfección.

Al investigar con profundidad, existen ciertas sustancias presentes en el agua, que influyen en la coloración y que por lo tanto interfieren su capacidad de desinfección: • Sólidos suspendidos: pueden crear una barrera a las bacterias, protegiéndolas de la acción destructora del cloro. •

La matera orgánica: reacciona con el cloro de tal modo que le quita sus propiedades desinfectantes.

•

El amoniaco: reacciona con el cloro, formando compuestos que tienen cualidades desinfectantes menos eficaces que las del mismo cloro libre.

•

pH del agua: las aguas de baja alcalinidad y pH son más fácilmente desinfectadas.

•

Los nitritos: reaccionan con el cloro libre y lo eliminan. Además, pueden producir un color falso cuando se hace la prueba de la orto toluidina,

•

El manganeso: produce también color falso cuando se usa la prueba de orto toluidina,

•

El hierro: Cuando está presente en concentraciones 1 mg/1. o mas, causa error en la lectura de la prueba de la orto toluidina.

Métodos de agregación • •

Cloro líquido: de cilindros con equipos dosificadores apropiados. Hipocloradores: Hipoclorito de sodio o de calcio.

El cloro también se obtiene comercialmente en forma de cloraminas, dióxido de cloro o complejos donadores de cloro.


Existen equipos especiales para inyección en tuberías o en cámaras

abiertas. Cuidados: El manejo del cloro requiere cuidados especiales.

Fugas: Se detectan acercando un frasco de amoníaco abierto al sitio de posible fuga. Si el cloro está escapando se formarán humos blancos de cloruro de amonio, perfectamente visibles.

Cloro residual: Cuando se agrega cloro al agua, reacciona con sustancias orgánicas, hierro y manganeso (forma reducida), nitratos y otras sustancias reductoras, las cuales destruyen su poder desinfectante. Por este motivo se debe agregar una cantidad de cloro que sea suficiente para que reaccione con todas estas sustancias y quede aún un exceso o cantidad residual, (si se requiere destruir las bacterias).

El cloro residual puede quedar disponible en estado libre (cloro libre residual disponible), el cual existe en el agua como ácido hipocloroso y iones hipocloritos y por lo tanto tienen un rápido poder desinfectante. También puede quedar como cloro combinado residual disponible, el cual existe en el agua en combinación química con amoniaco u otros compuestos orgánicos de nitrógeno formando cloraminas, que son menos activas.

El cloro residual se deja en las aguas de acueducto con una concentración de 0.3 - 0.5 ppm.

Demanda de cloro. Se define como la diferencia entre la cantidad de cloro aplicado al agua y la cantidad de cloro total que permanece como residual después de un tiempo de contacto especifico. En una curva típica de demanda de cloro en un agua que contenga compuestos orgánicos de nitrógeno o amoníaco, se produce primero un incremento en el


cloro residual

combinado;

debido

a la formación

de cloraminas

y la

oxidación de la materia orgánica; después de que se alcance el máximo, este valor en el punto A ver Figura 14, decrece a causa de que el cloro residual combinado se puede descomponer.

Una vez que la demanda de cloro haya sido satisfecha, o sea que se alcance el punto de quiebre (break point) punto B de la figura 14, el cloro agregado aparece como residual e incrementa en proporción directa al cloro aplicado Figura 14. Curva de Demanda de Cloro

Fuente. idegis.org. 2008

Desventajas •

Afecta sabor y aroma del agua.

•

Existen células resistentes al cloro.

•

En ciertos procesos es necesario declorizar el agua.

•

Puede producir cloro fenoles. (se evita en parte adicionando KMn04


o utilizando dióxido de cloro).

Ozonización: Se define como la adición de ozono en cantidades que varían entre: 0.1 – 0.2 mg/l.

Ventajas •

El ozono tiene alto poder de oxidación, reacciona con compuestos que no lo hacen con el oxigeno.

•

Después del tratamiento solo queda oxigeno como residual.

•

Además de ser bactericida elimina olor, sabor y color.

•

Hierro, magnesio, azufre, sulfuros, nitratos, amoniaco son precipitados u oxidados. Los fenoles son convertidos en ácido inofensivos.

Desventajas •

Posible generación de productos de degradación desconocidos como nitrocompuestos y ozonuros, los cuales podrían ser peligrosos.

•

El agua podría necesitar una filtración posterior.

•

Altos costos.

Purificación con plata. La Plata actúa como agente desinfectante. Esta Adición de iones de plata es de aproximadamente 0.1 mg/1.

Ventajas •

Efecto bactericida por largo tiempo.

•

No afecta el sabor y aroma del agua.

Desventajas


•

Largo tiempo de contacto, al menos 1 hr.

•

Requerimientos del agua:

•

Contenido de cloruros menos de 30mg/1

•

Exenta de sulfuros y yoduros.

•

Baja capacidad: 400 -7000 1/hr.

LECCIÓN 8. PROCESOS DE ABLANDAMIENTO POR PRECIPITACIÓN

Se usan para reducir en aguas crudas su dureza, alcalinidad y contenido de sílice y otros constituyentes, con el fin de obtener agua para uso directo en el Make-Up (Compensación) de torres de enfriamiento o como una primera etapa en el tratamiento, seguido por un intercambio iónico, para el agua de alimentación de calderas o para otros usos o procesos específicos.

El proceso se lleva a cabo mediante el uso de cal, cal-soda ash, o cal y aluminato de sodio.

Estos agentes reaccionan con la alcalinidad y la dureza presentes en el agua, para conformar compuestos insolubles que precipitan y que posteriormente se retiran del agua por sedimentación seguida normalmente por una filtración adecuada. De esta manera se trata aguas que tienen dureza y alcalinidad de moderada a alta (150-500 ppm de CaCO3). En casi todas las aguas crudas la dureza se presenta como bicarbonato de calcio o de magnesio llamado frecuentemente dureza de carbonatos o temporal. Estos compuestos han sido formados por la acción de aguas acidificadas o agua lluvia cargada de CO2 sobre minerales naturales presentes en la tierra tales


como la caliza:

H2CO3 + CaCO3

Ca (HCO3)

Sin embargo, la dureza también se presenta como sales (sulfatos o cloruros) y es conocida como dureza de no carbonatos o dureza permanente.

Proceso cal -soda

Es el proceso más ampliamente utilizado. La cal reacciona con el CO2 libre y los bicarbonatos (2), después de conformar el hidróxido de calcio (1)

(1) CaO + H2O

Ca (OH)2

(cal viva)

(cal apagada)

Reacciones:

(2) 2 CO2 + Ca (OH)2

Ca (HCO3)2

(3) Ca (HCO3)2 + Ca (OH)2

2CaCO3

+ 2H2O

(4) Mg (HCO3)2 + Ca (OH)2

Mg (OH)2

+ 2H2O

(5) 2 Na HCO3 + Ca (OH)2

Na2CO3 + CaCO3

+ H2 O

Manteniendo un control adecuado, se logra disminuir la dureza de Calcio hasta valores de 35 a 50 ppm. La reducción del Magnesio está en función del exceso de la alcalinidad debido a la presencia de iones OH- presentes.

La dureza permanente de calcio, si estuviera presente, no se afecta con la cal sola. Pero si hay dureza permanente de magnesio por encima de 70 ppm, esta disminuirá hasta 70 ppm pero haciendo incrementar la dureza de Calcio, tanto como disminuya la de magnesio, porque se producen SO4Ca ó


Cl2Ca: Mg SO4 + Ca (OH)2 Mg Cl2 + Ca (OH)2

CaSO4 + Mg (OH)2 CaCl2 + Mg (OH)2

Si existe Carbonato de Magnesio, no se incrementa la dureza por calcio. Mg CO3 + Ca (OH)2

Mg (OH)2 + CaCO3

El hidróxido de magnesio no precipita como un sólido insoluble sino como un material gelatinoso que atrapa algunos sólidos durante la sedimentación. Más adelante se verá como se logra mejorar la remoción de magnesio excedente.

Con el fin de retirar la dureza del calcio de no carbonatos (permanente) natural en el agua más la que se pueda formar por reacción del Magnesio, se usan la soda ash (carbonato Liviano de Sodio): CaSO4 + CaCl2 CaCl2 + Na2 CO3

Na2 SO4 + Ca CO3 2 Na Cl + Ca CO3

Algunas reacciones con diferente tipo de coagulante: COMPONENTES •

REACCION

ALUMBRE

Al2(SO4)3.14 H2O + 3 Ca (HCO3)2

2 Al (OH)3 + 3 Ca SO4 + 6 CO2 + 14

H2O Al2(SO4)3.14 H2O + 3 Mg (HCO3)2

2 Al (OH)3 + 3 Mg SO4 + 6 CO2 +

14 H2O Al2(SO4)3.14 H2O + 6 Na2 HCO3

2 Al (OH)3 + 3 Na2 SO4 + 6 CO2

+ 14 H2O Al2(SO4)3.14 H2O + 3 Na2 CO3

2 Al (OH)3 + 3 Na2 SO4 + 3 CO2

+ 11 H2O Al2(SO4)3.14 H2O + 6 NaOH Al2(SO4)3.14 H2O + 6 Ca (OH)2

2 Al (OH)3 + 3 Na2 SO4 + 14H2O

2 Al (OH)3 + 3 CaSO4 + 14 H2O


•

SULFATO FÉRRICO

Fe2(SO4)3 + 3 Ca (HCO3)2 Fe2(SO4)3 + 3 Mg (HCO3)2 Fe2(SO4)3 + 6 Na2 HCO3

2 Fe (OH)3

2 Fe (OH)3 + 3 Mg SO4 + 6 CO2 2 Fe (OH)3 + 3 Na2 SO4 + 6 CO2

Fe2(SO4)3 + 3 Na2 CO3 3 H2O + Fe2(SO4)3 + 6 NaOH + Fe2(SO4)3 + 3 NaOH + •

2 Fe (OH)3

2 Fe (OH)3 2 Fe (OH)3

+ 3 Na2 SO4 + 3 CO2

+ 3 Na2 SO4 + 3 CO2 + 3 CaSO4 + 3 CO2

ALUMINATO DE SODIO

3 Na2Al2O4 + Al 2 (SO4)2 . 18 H20 3 Na2Al2O4 + CO2 + 3 H20 •

+ 3 Ca SO4 + 6 CO2

Al (OH)3

+ 3 Na2 SO4 + 6 H20

Na2CO3 + 2 Al (OH)3

SULFATO FERROSO

2 Fe SO4.7 H2O + 2 Ca (HCO3)2 ½ O2 H2 O

2Fe (OH)3 + 2 Ca SO4 + 4 CO2 + 6

2 Fe SO4 7 H2O + 2 Mg (HCO3)2 ½ O2 6H2O

2Fe (OH)3 + 2 Mg SO4 + 4 CO2 +

2 Fe SO4.7 H2O + 4 Na HCO3 ½ O2 H2 O

2Fe (OH)3 + 2 Na2 SO4 + 4 CO2 + 6

2 Fe SO4.7 H2O + 2 Na2 CO3 ½ O2 H2 O

2Fe (OH)3 + 2 Na2 SO4 + 2 CO2 + 4

2 Fe SO4.7 H2O + 4 Na OH ½ O2 2 Fe SO4.7 H2O + 2 Ca (OH)2 ½ O2

2Fe (OH)3 + 2 Na2 SO4 + 6 H2O 2Fe (OH)3 + 2 Ca SO4 + 6 H2O

Si el Sulfato se oxida con Cl2 en lugar de O2 se requiere 2 equivalentes de alcalinidad para reaccionar y perder el cloruro correspondiente. Ejemplo: 2Fe SO4.7H2O + 3Ca (HCO3)2 + Cl2 + 7H2O

2Fe (OH)3 + 2Ca SO4 + CaCl2 + 6CO2


2Fe SO4. 7H2O + 6Na HO + Cl2

•

2Fe (OH)3 + 2Na2 SO4 + 2NaCl + 7H2O

CLORURO FERRICO

2Fe Cl3 + 3Ca (HCO3)2

2Fe (OH)3 + 3Ca Cl2 + Ca Cl2 + 6CO 2

Fe Cl3 + 3 Na HCO3

Fe (OH)3 + 3 Na Cl + CO 2

2Fe Cl3 + 3Ca (OH)2

2Fe (OH)3 + 3Ca Cl2

LECCIÓN 9:

PROCESO SECUNDARIO

Comprende el tratamiento particular al agua acorde con el uso que se le va a dar: • Materia Prima • Generación de vapor • Refrigeración • De proceso • Aseos • Desechos

Los procesamientos secundarios son propios de cada industria en particular y solo se hará referencia a aquellos que se usan para la adecuación del agua potable como materia prima en la obtención de las diferentes bebidas analcohólicas.


LECCIÓN 10.

PRÁCTICA

Generalidades de la práctica En la práctica propuesta para el primer capítulo de la presente unidad, se realizó el análisis a una muestra de agua cruda proveniente de una fuente; de acuerdo con lo establecido en la agenda del aula, en esta parte del módulo los estudiantes deberán realizar las siguientes práctica propuestas para el capítulo, en los laboratorios de análisis del respectivo CEAD de su ciudad:

∆ Prueba de Jarras al agua cruda objeto de análisis propuesto en el capítulo anterior y Curva de Demanda de Cloro.

Con los resultados de análisis propuestos como práctica para el primer y el segundo (actual) capítulos, el estudiante debe proponer todas y cada una de las etapas de tratamiento que se deben realizar al agua cruda para obtener un agua tratada óptima para ser utilizada en la producción de una bebida no alcohólica; el estudiante deberá realizar los siguientes entregables:

o Diagrama de flujo de la propuesta de tratabilidad del agua o Mediante informe, Establecer parámetros y variables operativas de cada etapa del proceso de tratabilidad del agua • Balance de Materiales del proceso de tratamiento para un caudal de 100 l/s de agua cruda a tratar. Para realizar esta actividades deberá apoyarse en la Legislación especificada para el tratamiento de aguas: Decreto 475/98, o las normas establecidas por las autoridades

locales

y

adicionalmente

trabajo Colaborativo propuesta en el CORE.

en

la

guía

de

actividad

de


Una vez realizada la misma, deberán efectuar el informe de la práctica respectiva en los términos establecidos de realización, descritos en el primer capítulo del presente módulo.

El informe se debe enviar a través del foro de la plataforma virtual como entregable de la fase de transferencia (fase propositiva y argumentativa) del proceso de aprendizaje del estudiante; será evaluado por el tutor del módulo mediante la lista de verificación con base en los criterios de valoración indicados en la misma, los cuales deben ser conocidos de antemano también por parte de los estudiantes.

Desarrollo de la práctica Los estudiantes deberán cumplir con fases previas de planeación y alistamiento de la práctica descritas en el capítulo primero del módulo:

Tener sus implementos de seguridad exigidos al momento de la realización de la práctica: Bata, cofia, gafas de seguridad, bayetilla, como elementos mínimos

exigidos

en

las

buenas

prácticas de

laboratorio • Recordar sus conocimientos previos de uso de material de Laboratorio, Preparación de soluciones y cálculos químicos • Haber reconocido con detalle el protocolo de realización de la prueba de Jarras •

Establecer con los encargados del Laboratorio la cita para realizar los análisis respectivos, junto con la entrega en ese mismo momento de la planilla de solicitud de materiales y reactivos donde se deberá indicar las cantidades

a

utilizar

de

los

mismos

con

su respectiva


concentración y los elementos de vidrio, metálicos y equipos de Laboratorio a utilizar en la realización de la práctica para que al momento de la práctica la persona encargada del mismo los tenga listos.



•

En el momento de realización de la práctica se deberán recoger las evidencias de la realización de la misma: de desempeño y de la obtención de los resultados: de Producto, como son Fotografías, video y adjuntarlas al informe, para su respectiva evaluación.

•

Es posible que no se obtengan los resultados tal como lo

predice en el

procedimiento de análisis de la práctica, no se

preocupe, lo importante al efectuar el respectivo análisis es identificar la causa real por la cual no se obtuvo lo esperado, aquí es importante la acción argumentativa y propositiva del estudiante para verificar mediante cálculos, otros tipos de análisis, simulaciones, y otras técnicas, la comprobación del porqué fue negativo o positivo el resultado; con su debida sustentación. • Si el estudiante o el grupo de estudiantes va a realizar un proyecto tal como el desarrollo de una bebida no alcohólica, este es el mejor momento de realización de la prueba de jarras y la curva de demanda de Cloro al agua cruda que se utilizará en la fabricación de la bebida, para ello es indispensable previamente haber establecido la ruta del proyecto con la asesoría de su tutor.


CAPITULO 3

AGUAS EMBOTELLADAS


GENERALIDADES Día tras día se ha venido incrementando el consumo de agua envasada en diferentes recipientes, no porque haya escasez o porque se tengan aguas con riegos microbiológicos, por el contrario el consumo es muy alto en los países industrializados o en grandes ciudades por dos circunstancias la tendencia a tener una alimentación sana y la disponibilidad inmediata en lugares en donde no se dispone de acceso al agua potable.

Sin embargo en mucho países tercermundistas, por falta de una apropiada legislación ha habido crecimientos en el número de plantas

envasadoras,

algunas de ellas sin los debidos controles lo que trae efectos adversos especialmente en la población infantil.

Actualmente en el mercado se encuentran aguas, embotelladas o envasadas en diversos recipientes, que de acuerdo a su procedencia o tratamiento se catalogan como •

Minerales naturales

•

De manantial

•

Minerales procesadas

•

Potables o tratadas

•

Carbonatadas

•

Saborizadas

De estas clases, en el mundo el mayor consumo, cerca del 80% es de aguas minerales procesadas, en tanto que un 10% son para aguas de manantial y un 2% para aguas potables tratadas, aunque la tendencia de crecimiento la tienen estas últimas.


LECCIÓN 11:

AGUAS MINERALES N ATURALES

Aguas minerales naturales son aquellas que provienen de acuíferos

y

contienen minerales disueltos de las rocas por las cuales fluye y que modifican su sabor o le dan un valor terapéutico.

Están

definidas

como

yacimientos subterráneos

"aguas y

que

bacteriológicamente brotan

de

un

sanas manantial

extraídas en

uno

de o

varios puntos de alumbramiento naturales o perforados"

Desde tiempos muy remotos se consideraban estas aguas de valor terapéutico y tradicionalmente el agua se tomaba en la fuente, lo que se conocía como “tomar las aguas” ó “tomar la cura”. Estos sitios con el tiempo se convirtieron en centros turísticos Algunas aguas con elementos radiactivos eran consideradas como altamente benéficas en el tratamiento de ciertas enfermedades, pero con resultados más que dudosos. Figura 15. Nacedero de agua

Fuente Autor


Algunas aguas minerales naturales son contraproducentes

para

personas

con problemas renales o cardiacos y para la población infantil

Hoy, ya no es usual viajar a esos sitios para acceder al agua, ya que en muchos casos se tienen derechos de propiedad que no permiten el ingreso de personas ajenas a los propietarios y en otras se han montado embotelladoras.

Actualmente se tienen cerca de 4.000 marcas de agua mineral registradas y disponibles comercialmente a nivel mundial.1

Hacia mediados del siglo XVIII, se empezó a llevar el agua en recipiente de vidrio y a finales del siglo XIX, se empezó a comercializar en Francia y Alemania, envasada en botellas de vidrio, cerradas con corcho. A principios del siglo pasado se

les colocó etiquetas con marcas registradas y con la

información acerca de sus contenidos y propiedades terapéuticas

En Colombia, no se tiene tradición de consumo de aguas minerales naturales, sin embargo existen

cuatro embotelladoras registradas de producción

prácticamente natural. El Instituto Colombiano de Geología y Minería4

ha definido y reglamentado

acerca de los acuíferos y aguas en su Glosario Geológico y Minero como se muestra a continuación.

4

Ingeominas. www.ingeominas.gov.co


Tabla 7. Definición y reglamentación de acuíferos y aguas Formaciones

rocosas

que

contienen

agua

en

cantidades recuperables. Zona terrestre con rocas permeables capaces de retener cantidades de agua Acuífero

que pueden ser explotables. Si su parte superficial está en contacto con la atmósfera, se denomina acuífero libre; si está cubierto por rocas impermeables y el agua retenida está a presión mayor que la atmosférica, se denomina acuífero confinado. Acuífero suprayacido por una capa poco permeable

Acuífero artesiano

cuya superficie piezométrica se encuentra por encima de su techo; no siempre por encima de la superficie del terreno. Unidad o formación geológica que almacena agua bajo una presión mayor que la atmosférica al estar cubierta

Acuífero confinado

por una capa impermeable de tal forma que al ser penetrado por un pozo, el nivel de agua asciende por encima del techo del acuífero. Glosario Hidrogeológico. Acuífero de desarrollo local aislado y asociado a un

Acuífero lenticular

lente colgado en la zona no saturada y rodeado por sedimentos poco permeables. Unidad o formación geológica donde la superficie del

Acuífero libre.

nivel freático está a igual presión que la atmosférica. Glosario Hidrogeológico.

Acuífero no

Agua

aprovechable

económicamente no es favorable (cantidad o calidad

subterránea

grandes profundidades).

cuyo

aprovechamiento


Estrato subterráneo de tierra, cascajo o roca porosa que contiene agua. (The World Bank, 1978). Roca cuya permeabilidad permite la retención de agua, dando origen a las aguas interiores o freáticas. Acuífero, reservorio

Formación geológica subterránea capaz de

de agua subterránea

cantidades utilizables de agua a un pozo o a un

rendir

manantial. Generalmente está compuesta por gravas o rocas porosas. Puede contaminarse por las prácticas inadecuadas de disposición de residuos en tierra (IU International, sf). Formación geológica, o grupo de formaciones, o parte de una formación, capaz de acumular una significativa cantidad de agua subterránea, la cual puede brotar, o se puede extraer para consumo. Acuífero.

(Fuente: Decreto 831/93, reglamentario de la ley 24.051 de

residuos

peligrosos.

Anexo

I,

Glosario).

Es

interesante hacer notar que los acuíferos pueden estar contaminados, ya sea por productos químicos o por microorganismos patógenos, por lo que su uso está cada vez más limitado. Agua que se mantiene por encima de la tabla de agua o Agua capilar

nivel freático, como consecuencia de la atracción capilar.

Agua de drenaje de

Aguas que se bombean de los frentes de trabajo de

mina

minería, bien sea a cielo abierto o subterráneas Aguas en las que están embebidos los sedimentos

Agua de formación

cuando se depositan y que se van perdiendo en el proceso de compactación.


Agua que contiene menos de 1000 miligramos por litro (mg/l) de sólidos disueltos totales; generalmente aguas con un contenido mayor de 500 mg/L de sólidos Agua fuerte

disueltos totales no es deseable para consumo humano y Ácido nítrico diluido.

Agua proveniente del interior de la Tierra, que no ha existido

antes en

forma de

agua

atmosférica o superficial. Agua impulsada hasta la superficie terrestre desde gran profundidad, por el movimiento ascendente de magma Agua meteórica

que origina rocas ígneas intrusivas o extrusivas. Agua procedente de la atmósfera.

Mezcla de tres partes de ácido clorhídrico y una parte de Agua regia

ácido nítrico. Agua que contiene concentraciones entre 10 y 35 gr/l de

Agua salada.

sólidos disueltos. Glosario Hidrogeológico. Agua que contiene concentraciones entre 1 y 10 gr/l de

Agua salobre.

sólidos disueltos. Glosario Hidrogeológico.


El agua subterránea es el agua del subsuelo, que ocupa la zona saturada. · Se entiende por aguas subterráneas las subálveas y las ocultas debajo de la superficie del suelo o del fondo marino que brotan en forma natural, como las fuentes y manantiales captados en el sitio de afloramiento, o las que requieren para su alumbramiento obras como pozos, galerías filtrantes u otras similares (Decreto 2811/74).

Agua subterránea

· Aguas del subsuelo que se encuentra en una zona de saturación situada encima de la superficie freática (ACIESP, 1980). · Es aquella que se infiltra en las rocas y en los suelos, migrando hasta alcanzar el nivel hidrostático (Guerra, 1978).

· Agua existente debajo de la superficie terrestre en una zona de saturación, donde los espacios vacíos del suelo están llenos de agua. (Fuente: Decreto 831/93, reglamentario de la ley 24.051 de residuos peligrosos. Anexo I, Glosario). Es una parte de la precipitación que penetra bajo la superficie del terreno, infiltrándose a través del suelo para rellenar posteriormente los poros o fisuras de sedimento y rocas por el proceso de percolación. Glosario Hidrogeológico.


Agua superficial.

Agua depositada o que fluye sobre la superficie terrestre, en forma de lagos, reservorios, riachuelos o ríos.

Agua vadosa

Aguas ácidas

Cualquier agua que aparece en la zona no saturada.

Se forman por meteorización de minerales sulfurosos, simultáneamente a la acción catalizadora de bacterias.

Terminología empleada en joyería para la clasificación de la calidad del diamante. Se distinguen cuatro categorías: Primera agua (Primera las

calidad).

Comprende

piedras perfectamente y

Segunda

carentes

límpidas de

agua (segunda

defectos.

calidad).

Comprende las piedras perfectamente límpidas, pero con pequeños defectos, y las carentes de defectos,

Aguas en el diamante

pero con ligera coloración amarillenta. Tercera agua (tercera calidad). Comprende incoloras

las con

piedras defectos

apreciables y las carentes de defectos, pero con coloración amarillenta. Cuarta agua (cuarta calidad). Comprende las piedras prácticamente incoloras con defectos muy apreciables y las que tienen marcada coloración amarillenta. Son

aquellas por

Aguas minerales medicinales.

aguas subterráneas, que

su composición química, ofrecen un efecto

fisiológico favorable sobre el cuerpo humano permitiendo


Naturales

contaminación

bacteriológica,

con

mineralización

mínima de 1 g de sólidos disueltos por kg de agua o 250 mg de CO2 libre, con propiedades favorables para la salud (Comité Coordinador de la FAO/OMS). Son

aquellas

aguas

subterráneas

con

régimen

hidrogeológico estable y cuya calidad físico-química y microbiológica las hacen aptas para consumo humano. Aguas minerales naturales.

Son embotelladas en las industrias de bebidas y vendidas en las redes de comercio, con el fin de brindar una bebida refrescante de mejores propiedades para la salud que el agua suministrada por las redes locales de abastecimiento

de

agua

potable.

Glosario

Hidrogeológico (www.Ingeominas.gov.co). Son

aguas

minerales

utilizables

Aguas

terapéuticos

mineromedicinales

características especiales se

o

aguas

minerales han

como que

agentes

dadas

sus

acreditado

oficialmente. Residuo de agua, de composición variada, proveniente de un proceso de actividad doméstica, en el cual su Aguas negras

composición original ha sufrido una degradación. Las aguas negras provienen de los baños, las aguas grises de cocina y lavandería. Son

Aguas residuales

las

resultantes

de

actividades

y

procesos

industriales, o de otro orden, que se vierten como efluentes.

Aguas residuales domésticas

Son las provenientes, principalmente, de viviendas, edificios comerciales, instituciones, etc. Pueden o no contener aguas subterráneas, superficiales o pluviales.


1. Aguas residuales derivadas de fuentes o procesos industriales. Aguas residuales industriales

2. Elemento, sustancia o compuesto en estado líquido proveniente cualquier actividadenqueel pueda afectar al Aguas que de han sido usadas abastecimiento doméstico, cultivos e industrias y que no son aptas para

Aguas residuales.

ningún uso a menos que sean tratadas. Glosario Hidrogeológico. Aguas utilizadas o residuales provenientes de una Aguas servidas

comunidad, industria, granja u otro establecimiento, con contenido de materiales disueltos y suspendidos. Pertenecen a esta categoría las aguas minerales o no cuya temperatura es superior a 4 grados centígrados

Aguas termales.

sobre la temperatura media en el sitio de turgencia. Glosario Hidrogeológico. Fuente: Ingeominas

El agua mineral natural es biológicamente pura, pero los terrenos aledaños pueden estar contaminados con bacterias, hongos y algas, lo que lleva a que se hagan obras de fuentes para

adecuación

en la salida

de las

evitar contaminaciones.

AGUAS DE MANANTIAL

Se

denominan

aguas

de

manantial

subterráneo que salen espontáneamente o que

se

extraen mecánicamente

aquellas

aguas

de

origen

a la superficie de la tierra de pozos, conservando las

características naturales de pureza que permitan su consumo.


Estas aguas no deben contener elementos o compuestos químicos, con valores superiores a los que establecen las normas para el agua potable químicamente tratada.

En numerosos sitios rurales hay nacederos, de diversas calidades de aguas,

aunque

en

muchos

de

ellos

se

tienen

contaminaciones,

principalmente de orden químico, por el uso indiscriminado de insecticidas y abonos.

Otros, cercanos a botaderos de basura o cementerios, llegan a presentar contaminación microbiológica.

Los industriales buscan sitios bastante retirados

de áreas

cultivadas, generalmente en bosque nativo o de difícil acceso. Esto lleva al empleo de tuberías o mangueras que deben ser cuidadosamente manejadas, lavadas, desinfectadas y juagadas, para evitar la mínima contaminación.

Actualmente estas aguas, con excepción de tradicionales y de marca se envasan en recipientes plásticos no retornables., en volúmenes que van de 500 cc a galón (3,785 litros)

AGUAS BLANCAS Se denominan aguas blancas a las agua potables, generalmente las de los acueductos municipales a las que se le hacen apropiados tratamientos fisicoquímicos pero se acude a estos para asegurar su estabilidad microbiológica y química en las aguas envasadas, durante el tiempo que han de permanecer en los anaqueles de los sitios de expendio, que se ha establecido sea hasta de seis meses.


LECCIÓN 12: ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LAS AGUAS EMBOTELLADAS La norma del Ministerio de Salud hoy Ministerio de protección social MPS, para este efecto es la resolución 12186 de Septiembre 20 de 1991 y es la que establece las condiciones para los procesos de

obtención, envasado y

comercialización de agua potable tratada con destino al consumo humano.

Contenido de plaguicidas

En la Tabla 8 se presentan los valores consignados como máximos permisibles de radioactividad, y en la tabla 9 para los plaguicidas en los procesos de obtención, envasado y comercialización de agua potable tratada con destino al consumo humano.

Tabla 8 Valores máximos permisibles de radioactividad

Fuente: Ministerio de Salud hoy Ministerio de protección social MPS, Resolución 12186 de Septiembre 20 de 1991.


Tabla 9. Valores máximos permisibles de los plaguicidas

Fuente: Ministerio de Salud hoy Ministerio de protección social MPS, Resolución 12186 de Septiembre 20 de 1991.

Por otra parte La Normatividad Colombiana ha establecido los requisitos técnicos para el Agua de Bebida en la norma NTC 35255

la cual se

comercializa envasada y sellada, apta para el consumo humano y debe cumplir

con

los

requisitos descritos en las Tablas 10 Requisitos

Fisicoquímicos; Tabla 11 Requisitos microbiológicos, Tabla 12 Límites máximos para sustancias químicas.

Se deben aplicar Buenas Prácticas de Manufactura durante las fases de captación, elaboración y comercialización del agua de bebida envasada y de acuerdo con la Legislación Nacional Vigente.

5

ICONTEC, Norma NTC 3525


Tabla 10 Requisitos fisicoquímicos del agua de bebida envasada

Requisitos

Valores

Color expresado en unidades de escala Pt-CO.

5 máximo

Turbiedad

expresada

en

unidades

nefelométricas de turbiedad UNT. Sólidos totales disueltos expresados en mg/L.

1 máximo Para aguas tratadas Máximo 500 mg/L

pH a 20°C Agua envasada mineral natural El Tabla 10 Requisitos fisicoquímicos del agua de bebida correspondiente a la fuente Agua tratada

A

5.0 – 9.0

Nota A: El límite inferior de pH para las aguas carbonatadas es 3.8.

Análisis microbiológicos del agua en el lugar Por regla general, Los análisis microbiológicos de las aguas minerales naturales del agua en el lugar en que ésta brote, incluidos aquellos relativos a la presencia de ciertos microorganismos ajustarse

revivificables,

deben

a los criterios microbiológicos del agua potable y contar con una

protección eficaz del manantial contra toda contaminación.

Aspectos microbiológicos

La acelerada contaminación del planeta ha llevado a la contaminación no solamente química sino microbiológica de bastantes fuentes naturales, lo que ha llevado a tener continuos controles microbiológicos de las aguas naturales.

Los recuentos en aguas carbonatadas son relativamente bajos debido a sus pH bajos y al efecto microbicida del CO2, en tanto que en aguas no carbonatadas pueden llegar hasta 105 ufc/ml y se tiene un valor máximo


alrededor

de una semana de envasado, permaneciendo constante hasta

unos seis meses después del envasado. Dependiendo del contenido de carbono asimilable el recuento puede aumentar. La temperatura incide y se ha encontrado que a temperaturas del orden de 20ªC, ocurre una máxima multiplicación. Tabla 11 Requisitos microbiológicos Método de Recuento Conteo directo Presencia ausencia Filtración por Sustrato membrana enzimático

Técnica

Microorganismos Coliformes

0 UFC/100ml

Ausencia

Eschirechia coli

0 UFC/100ml

Ausencia

Pseudomas aeruginosas

0 UFC/100ml

NA

NA = No se aplica Para determinar los índices microbianos permisibles se pueden emplear la técnica enunciada en la tabla 11.

Cuando se decida realizar el recuento de microorganismos

mesófilos,

se recomienda que estos no excedan los 100 UFC/mL. La medición siempre debe realizarse a partir de muestras tomadas al momento de envasar el agua las cuales deben

ser

analizadas

máximas

dentro

de

las

12

horas

siguientes, siempre y cuando se hayan mantenido refrigeradas a 4°C.

Algunos

investigadores

han

establecido

que

los envases

de plástico

incrementan la proliferación de la flora microbiana, ya que las paredes son más rugosas que las de vidrio, igualmente permiten difusión de oxigeno y liberan material orgánico que los provee de carbono. Otros autores sostienen que el vidrio causa proliferación cuando el preenjuague de las botellas nuevas o el lavado de las reciclables son deficientes


Sobre los orígenes

de la contaminación microbiana presente en el agua

envasada la mayoría de autores establecen que ella proviene del agua antes de su envase (flora autóctona o natural). El empleo de tuberías de conducción y aún las envasadoras pueden ser fuente de contaminación

Se han presentado casos de contaminación con microorganismos propios del hombre como el estafilococo epidermis, indicando que se ha tenido una contaminación después de la extracción del agua del pozo o del manantial.

Los principales microorganismo en las aguas embotelladas son: • Microflora Natural autóctona, entre la cual se han aislado bacterias gran- negativas como acinetobacter, alcaligenes, aleromonas, cithofaga, enterobacter, hafnias, flavobacterium, pseudomonas, xanthomonas y bacterias gran-positivas como arthobacer, Bacillus microccus, streptomyces, corineformes. Las aguas con Microflora natural pueden tener tonalidades amarillas así se tengan bacterias normalmente consideradas como no pigmentadas.

•

En algunas

fuentes se han presentado patógenos

indicadores fecales

incluyendo

el

escherichia

coli,

entéricos e lo

que

indica contaminación fecal en el agua y a la que no se le hizo tratamiento microbiológico. •

Excepcionalmente se han encontrado pseudónimas, pero no aeromonas y parece que la flora nativa inhibe el crecimiento de ellas. •

Casos particulares de protozoos (amebas), se han presentado

en aguas embotelladas en algunos países latinoamericanos, sin que a la presente se hayan encontrado giardas. El examen microbiológico de las aguas embotelladas, se ha reglamentado en muchos países.


El agua de bebida envasada debe cumplir con los requisitos microbiológicos indicados en la tabla 11, en cualquier momento de la comercialización del agua de bebida envasada.

Sustancias químicas presentes en las aguas embotelladas Al entrar en contacto con los diferentes sustratos del suelo, el agua por ser el solvente universal incorpora los compuestos presentes en el, en forma de iones bien sean como radicales positivos o cationes o como aniones o radicales químicos negativos.

La tabla 12 presenta los valores máximos permisibles establecidos en la Norma ICONTEC 3525, con los cuales se garantiza la calidad del producto final al consumidor de este tipo de bebidas.

Tabla 12 Límites máximos para sustancias químicas Características Expresado como Arsénico As Bario Ba BoroB B Cadmio Cd Cianuro CNCromo Cr+6 Mercurio Hg Nitrógeno como nitrito NO2Nitrógeno como nitrato NO3Plomo Pb Selenio Se Plata Ag Antimonio Sb Níquel Ni FloruroA FSustancias activas SA de azul detotales metileno AM Trihalometanos TH Ms Cloruro Cl SulfatosA -2 SO Hierro totalA Fe Aluminio Al

Límites en mg/L 0,01 0,7 0,5 0,003 0,07 0,05 0,001 0,02 10 0,01 0,01 0,01 0,005 0,02 1 0,5 0,1 250 250 0,3 0,2


Cobre MagnesioA Manganeso SodioA Zinc Fosfatos

Cu Mg Mn Na Zn -3 PO

1,0 36 0,5 200 5 0,2

A

Estos elementos pueden superar los límites establecidos de acuerdo con lo establecido en el numeral 7.1.3. De la Norma B

No existen tratamientos que permitan disminuir los niveles de Boro en el agua, por lo tanto el nivel de Boro debe ser medido directamente en la fuente, antes de decidir su uso y continuar su monitoreo con regularidad.

TRATAMIENTOS

Generalmente

los

procesos

que

lo

conforman

son:

Almacenamiento,

desinfección, floculación, Filtración con Arena, Filtración por carbón, pulido, desinfección y envasado, algunos de ellos descritos de forma general en el capítulo dos de la unidad 1 del presente módulo.

Los únicos tratamientos del agua mineral admitidos son los siguientes: •

La separación de elementos inestables tales como los compuestos de hierro, de manganeso y de azufre y ciertos componentes indeseables de origen natural;

•

La eliminación o incorporación de gas carbónico.


LECCIÓN 13: TRATAMIENTOS FÍSICOS PARA AGUA ENVASADA (1)

Otros tratamientos físicos o mecánicos empleados para aguas envasadas son: •

Filtración secundaria

•

Filtración por carbón activo

•

Microfiltración

•

Ultrafiltración

•

Osmosis inversa

•

Diálisis

•

Electrodiálisis

•

Adsorción.

Filtración

secundaria:

Si bien en muchas

ciudades

tratamiento producen aguas cumpliendo estrictamente

las

plantas

de

normas, los sistemas

de conducción y almacenamiento en los consumidores no tienenlos debidos mantenimientos, especialmente en lo que a aseo y desinfección se refiere, generando

un alto riesgo

de contaminación

microbiológica,

a

desarrollarse en un corto plazo, de ahí la necesidad de hacer tratamientos adicionales.

El más común de todos es la filtración secundaria, con principios similares a los de la filtración primaria, pero empleando siempre filtros a presión, provistos de sistemas de retrolavado.

Los lechos son constituidos por arenas finas, sometidas periódicamente a tratamiento con soda, para eliminación de materia orgánica y ácidos para eliminación de sales que producen incrustaciones.


Una vez los filtros se saturan, por presentarse alta caída de presión, se lavan en contracorriente, empleando de la misma agua filtrada.

Generalmente, cada dos años se deben abrir los filtros para retirar la arena y someterla a lavados con ácido, dándose circunstancias en que se hace necesario cambiarla totalmente por la formación de lodos incrustados, que causan grietas en el lecho filtrante

Figura 16. Instalaciones para filtración secundaria

Fuente: Disin – Aquamarket Ltda Alguna envasadoras, buscan darle brillo al agua, razón por la cual, se le da tratamiento adicional. Entre los más usados se tienen la microfiltración y el uso de filtración con ayudas filtrantes.


Filtro de carbón activado: Los filtros de carbón activado son utilizados como complemento de los filtros de arena en el tratamiento de aguas para envasar,

así

como

también

en

procesos

finales

de tratamientos

de

efluentes, debido a su gran capacidad de absorción de moléculas orgánicas.

Para retirar olores y sabores, en pequeñas concentraciones

de

las

aguas a envasar se emplea la adsorción. Esta operación unitaria, consiste en la adherencia de

moléculas

de

sustancias

sobre

superficies,

por

la

distribución de cargas eléctricas

El proceso de pasos: •

adsorción ocurre en tres

Macro transporte: Flujo de sustancias orgánicas a través de los macroporos del carbón activo teniendo como macroporos diámetros > 50nm

•

Micro transporte: Flujo de sustancias orgánico a través de los micro- poros del carbón activo teniendo como microporo diámetros < 2nm;

•

Absorción: Adhesión física del material orgánico a la superficie del carbón activo en los meso-poros y micro-poros del carbón activo

Entre 2-50nm se tienen los llamados mesoporos

El nivel de actividad de la adsorción depende de la concentración de la sustancia en el agua, la temperatura y la polaridad de la sustancia. Una sustancia polar (= soluble en agua) no puede ser eliminada o es difícilmente eliminada por el carbón activo, una sustancia no polar puede ser totalmente eliminada por el carbón activo.

Cada clase de carbón tiene su propia isoterma de adsorción y en el campo del tratamiento de aguas esta isoterma viene definida por la función de Freundlich


X/m = sustancia adsorbida por gramo de carbón activo Ce = diferencia de concentración (entre antes y después) Kf, n = constantes específicas para el carbón activo.

El agente de adsorción más económico y efectivo es el carbón vegetal.

El

carbón

activado

resulta

de la combustión

incompleta

a que

son

sometidas maderas, y algunos vegetales como las cáscaras de coco, turba, etc.

Un tratamiento adicional consiste en someter el carbón a altas temperaturas y presión, en ausencia de oxigeno, para expandir los poros, aumentados la superficie por unidad de peso.

El carbón activado se lleva a tamaños de milímetros para incrementar el área de transferencia

de masa

y se empaqueta

en tanques

verticales

con

dispositivos similares a los filtros a presión y por tal razón reciben el nombre de filtros de carbón. El carbón se coloca sobre mallas muy finas para evitar que sea arrastrado por la corriente agua.

A continuación se presenta una Tabla (tomada de Lentech - Adsorción – Carbón) de compuestos que tienen probabilidad de ser retenidos por carbón activado.


Tabla 13 Compuestos que tienen muy alta probabilidad de ser retenidos por carbón activado 2,4-D Deisopropiltatracina Linuron Alacloro Desetilatracina Malation Aldrin Demeton-O MCPA Antraceno Di-n-butilftalato Mecoprop Atracina 1,2-Diclorobenceno Metazaclor Azinfos-etil 1,3-Diclorobenceno 2-Metil bencenamina Bentazona 1,4-Diclorobenceno Metil naftaleno Bifenil 2,4-Diclorocresol 2-Metilbutano 2,2-Bipiridina 2,5-Diclorofenol Monuron Bis(2-Etilhexil) Ftalato 3,6-Diclorofenol Naftaleno Bromacil 2,4-Diclorofenoxi Nitrobenceno Bromodiclorometano Dieldrin m-Nitrofenol p-Bromofenol Dietilftalato o-Nitrofenol Butilbenceno 2,4-Dinitrocresol p-Nitrofenol Hipoclorito de calcio 2,4-Dinitrotolueno Ozono Carbofurano 2,6-Dinitrotolueno Paration Cloro Diuron Pentaclorofenol Dióxido de cloro Endosulfan Propacina Clorobenceno Endrin Simacina 4-Cloro-2-nitrotolueno Etilbenceno Terbutrin 2-Clorofenol Hexaclorobenceno Tetracloroetileno Clorotolueno Hezxaclorobutadieno Triclopir Criseno Hexano 1,3,5-Trimetilbenceno m-Cresol Isodrin m-Xileno Cinacina Isooctano o-Xileno Ciclohexano Isoproturon p-Xileno DDT Lindano 2,4-Xilenol Fuente Lentech - Adsorción –Carbón 2.Tabla 14 Compuestos con alta probabilidad de ser eliminados por el carbón activo: Anilina Dibromo-3-cloropropano 1-Pentanol Benceno Dibromoclorometano Fenol Alcohol bencílico 1,1-Dicloroetileno Fenilalanina Ácido benzoico cis-1,2- Dicloroetileno Ácido o-ftálico Bis(2-cloroetil) éter trans-1,2- Dicloroetileno Estireno Bromodiclorometano 1,2-Dicloropropano 1,1,2,2-Tetracloroetano Bromoformo Etileno Tolueno Tetracloruro de carbono Hidroquinona 1,1,1-Tricloroetano 1-Cloropropano Metil Isobutil Ketona Tricloroetileno Clorotoluron 4-Metilbencenamina Acetato de vinilo Fuente Lentech - Adsorción –Carbón 3.-


Tabla 15 Compuestos con probabilidad moderada de ser eliminados por el carbón activo Ácido acético Dimetoato Metionina Acrilamida Etil acetato Metil-tert-butil éter Cloroetano Etil éter Meti etil ketona Cloroformo Freón 11 Piridina 1,1-Dicloroetano Freón 113 1,1,2-Tricloroetano 1,2-Dicloroetano Freón 12 Cloruro de vinilo 1,3-Dicloropropeno Glifosato Dikegulac Imazipur Fuente Lentech - Adsorción –Carbón 2.(Para estos compuestos el carbón activo es una tecnología efectiva solo en ciertos casos). Compuestos para cuya eliminación no es probable que el carbón activo sea efectivo. Sin embargo sí lo es en ciertos casos en los que el flujo o la concentración del compuesto son muy bajos:

Tabla 16 Compuestos para cuya eliminación no es probable que el carbón activo sea efectivo. Acetona Cloruro de metileno Acetonitrilo 1-Propanol Acrilonitrilo Propionitrilo Dimetilformaldehido Propileno 1,4-Dioxano Tetrahidrofurano Isopropil alcohol Urea Cloruro de metilo Fuente Lentech - Adsorción –Carbón 2.A diferencia de los filtros de arena, los de carbón no se regeneran por lavados en contracorriente. En algunos casos hay arrastre de sustancias retenidas por el tamaño de sus partículas.

Para la regeneración se emplean fluidos, como vapor o aire a temperaturas altas, entre 110 y 150 ºC. ò calentamiento indirecto en hornos hasta unos 400 ºC.


Microfiltración:

La

microfiltración

membranas. La filtración por

hace

parte

de

la

filtración

por

membranas esta divida en 4

categorías: microfiltración (MF), ultrafiltración (UF), nanofiltración (NF) y ósmosis inversa (O.I.).

La diferencia está en el tamaño de los y consecuencialmente depende

materiales que se van a separar

del tamaño del poro de la membrana, que

realiza la operación de separación.

La Microfiltración se lleva a cabo en recipientes cerrados, ya que se requiere de presiones relativamente altas

Por ejemplo, la membrana de MF tiene típicamente un diámetro de poro de 10 micrones, y remueve partículas, bacterias y g Para la eliminación completa de los virus, se requiere la ultrafiltración. Los poros de las membranas

de

ultrafiltración pueden retirar de los fluidos partículas de randes coloides.

Ultrafiltración:

La

mayoría

de

las

membranas

de

ultrafiltración

retienen partículas hasta de 1 micra de diámetro promedio.

Para la eliminación completa de los virus, se requiere la ultrafiltración. Los poros de las membranas de ultrafiltración pueden retirar de los fluidos partículas de 0.001 – 0.1 µm.

Siempre

se lleva a cabo en recipientes

cerrados,

con presiones

de

operación recomendadas entre 1,4 y 14 bar.

La ultrafiltración también puede aplicarse para el pre-tratamiento del agua antes de la nanofiltración o de la ósmosis inversa.


Cuando estas técnicas de filtración son aplicadas, el pre-tratamiento del agua es muy importante, porque el ensuciamiento de la membrana puede perjudicar fácilmente el proceso de purificación.

Nanofiltración:

El desarrollo tecnológico ha permitido la fabricación de

membranas con poros del orden de 0.001 – 0.1 µm, tamaños suficientes para retener compuestos con mediano peso molecular.

Se aplica principalmente para la eliminación de sustancias orgánicas, tales como micro

contaminantes,

e

inorgánicas,

iones

multivalentes

como

sales

incrustantes. Las membranas de nanofiltración retienen moderadamente las sales univalentes.

Las aguas tratadas por nanofiltración son equivalentes a las aguas destiladas, y deben ser consumidas bajo vigilancia médica, ya que en el organismo actúan como agentes de osmosis inversa y pueden extraer metabolitos importantes como el sodio y potasio., desequilibrando al organismo.

Tabla 17 Características y aplicaciones de la nanofiltraciòn Características sobresalientes de las membranas de NANOFILTRACION Tienen un alto rechazo para los iones divalentes (calcio, sulfatos, magnesio, etc.), y multivalentes. Remueven la dureza, acompañada de una reducción parcial y simultánea del sodio. Remueven parcialmente los sólidos disueltos totales. Rechazan las especies orgánicas, (molecular weight cut-off: 200-300) Remueven los precursores de trihalometano (THM). Remueven bacterias, virus y parásitos Tienen menor tendencia, que la O.I. al ensuciamiento.


Operan a baja presión, usualmente en el rango de 50-250 psi, con altas conversiones. Mínimo costo de energía. Tienen tasas de flujo más altas que la O.I., produciendo hasta 15 galones por día por pie cuadrado de superficie de membrana aún a 70 psi. Máximo flujo de producto. Fuente Lenntech Nanofiltración y osmosis

Tabla 18 Distintas aplicaciones de la nanofiltraciòn Distintas APLICACIONES de la NANOFILTRACION Potabilización Ablandamiento Tratamiento de agua para torres de enfriamiento Tratamiento de agua para embotellado Ajuste de los parámetros de vuelco de los efluentes - reutilización de efluentes Fuente Lenntech Nanofiltración y osmosis

Osmosis inversa:

Cuando dos fluidos con diferente concentración de

sólidos disueltos están separados por una membrana semipermeable, el fluido que tenga una menor concentración de sales se moverá a través de la membrana hacia el fluido de mayor concentración de sólidos disueltos.

Estando los fluidos en un recipiente, separados por la membrana, al cabo de un tiempo

uno de los compartimentos, se levara como consecuencia de una

presión denominada osmótica, que actúa en el compartimiento de menor nivel.

Cuando se aplica en el recipiente de alto nivel una presión mayor que la osmótica, se tiene un efecto inverso, En este principio se basa la separación de sólidos en solución por osmosis inversa.


TRATAMIENTO FISICO PARA AGUAS EMBASADAS (2)

Irradiación

ultravioleta:

El

efecto

tóxico

de

los

rayos

ultravioleta

depende de la absorción de la energía del rayo en el cuerpo de la proteína. El rango más eficiente es en el espectro entre 250 y 280 nm. Para lograr inactivación o destrucción de virus, bacterias, levaduras y mohos, se deben aplicar dosis específicas mínimas en cada caso.

Dosis necesaria para = 254 nm Watios – s/cm2

Escherichia coli

3.000

Saccharomyces uvarum

3.000

Saccharomyces cerevisiae

6.000

Ventajas: •

Ninguna adición.

•

Ningún deterioro en sabor y aroma.

•

Ningún riesgo de corrosión por sobre dosis.

•

Ningún peligro de reacción durante la producción de bebidas, esencias, etc.

•

No requiere equipos para remoción de subproductos.

Desventajas: •

Mayor costo.

•

Remoción previa de partículas, materia en suspensión y colorante.

•

Sin efecto después de pasar por el esterilizador.

•

Altos costos.


Oxidación anódica:

El principio de la oxidación anódica es la retirada de la

energía libre de la sustancia biológica por la aplicación de una corriente eléctrica equivalente. El retiro directo de electrones y la producción de oxígeno atómico libre

lleva a la esterilización e

inactivación irreversible de

microorganismos.

Ventajas: Similares a la irradiación U.V. Desventajas:

•

Altos costos (mayores aún que en la irradiación U.V)

•

Con aguas duras, se forman depósitos en los electrodos lo cual requiere un sistema automático de lavado con ácido.

Filtración estéril. Existen diferentes sistemas de filtración aplicables: •

Bujías de cerámica

•

Bujías activadas con adición de plata

•

Bujías plásticas

•

Filtros de membranas

•

Filtros de hojas

Ventajas: El agua no tiene ninguna modificación química Desventajas: •

Altos costos

•

Tratamiento previo

los


LECCIÓN 14:

AGUAS MINERALES PROCESADAS

Se denominan aguas minerales procesadas a las aguas potables a las cuales se les adicionan sales para ajustar el contenido de sales minerales y gas carbónico para producir el burbujeo propio de aguas minerales naturales carbonatadas.

Se usan estas aguas para disminuir los efectos de indigestión por excesiva ingesta de comidas o bebidas alcohólicas.

Se

emplean

también

como

acompañante

en

algunas

bebidas

alcohólicas destiladas como el whisky, ginebra y vodka.

También como ingrediente importante en algunos cócteles.

Normalmente se ajustan contenidos de carbonatos y bicarbonatos con la adición de bicarbonatos de sodio y magnesio, se adicionan muy pequeñas cantidades de cloruro de sodio y acido cítrico para ajustar el pH

A la vez se pueden o no esterilizar mediante procesos químicos como ozonización o mediante procesos físicos como aplicación de luz ultravioleta ó pasterización, antes de la carbonatación El ozono es una molécula con tres átomos de oxigeno, es un gas oxidante extremadamente reactivo e inestable.

El ozono empleado para la esterilización de agua se obtiene a partir del aire sometido a descargas eléctricas controladas.

Sus características reactivas de oxidación, permiten utilizarlo en el tratamiento de agua sin dejar ningún residuo de ozono luego de su aplicación, ya que a los


pocos minutos vuelve a ser oxigeno diatómico.

Su actividad

oxidativa sobre moléculas orgánicas causa la inmediata

destrucción de virus y bacterias.

Adicionalmente, posibilita otras aplicaciones relacionadas con el medio ambiente: •

Reducción de los metales en sus formas insolubles (normalización),

•

Rotura de la cadena de hidrocarburos (disociación) y

•

Solidificación de los compuestos orgánicos disueltos, causando su coagulación y precipitación (mineralización).

La luz ultravioleta tiene una acción microbicida muy importante al actuar a nivel molecular sobre compuestos orgánicos de bacterias, virus y hongos. Hoy en día es muy usual emplear lámparas de luz ultravioleta en los tanques cerrados de preparación, de almacenamiento y de alimentación a envasadoras.

Las aguas carbonatadas se clasifican de baja, media y alta carbonatación •

Baja carbonatación tienen entre 0,5 y 1,5 volúmenes de gas

•

Media carbonatación tiene entre 1,5 y 3.0 volúmenes de gas

•

Alta carbonatación tienen entre 3.0 y 4,5 volúmenes de gas

La mayoría de aguas, gaseosas y cerveza tiene alrededor de 2,80 volúmenes de gas por volumen de líquido, medido a condiciones normales.

Esta cantidad de gas se encuentra una parte disuelta en el líquido y otra en la cámara libre que tenga la botella tapada a una presión aproximada a las 20 libras por pulgada cuadrada (20 psi).

Los volúmenes tradicionales de envasado de aguas y gaseosas para consumo


personal, fijan envases de 12 onzas de líquido, equivalente a 355 centímetros cúbicos, esto exige que en el envase se tengan 355 x 2,80

= 994 cc

de

gas carbónico medidos a 250 C. y 1 atmósfera de presión ó 14,7 psi.

El peso de gas presente en la botella de 355 cc, se calcula de acuerdo a la ecuación de los gases ideales.

PV =nRT

teniendo los siguientes

valores: Presión de 1 atmósfera Volumen 0,994 litros Temperatura 298,3 0K R

0,08205 atm - litro / mol

n = 1 x 0,994 / 0,08205 x 298,3 = 0,0406 moles

Con peso molecular de 44 gr / mol, el peso de gas en la botella es de 1,787 gramos.

Estando el gas en la botella a una presión de equivalente a 2,36 atmósferas, el volumen real de gas sería de

20 +14,7 = 34,7 psi 421,2 cc, pero la mayor

parte del gas está disuelto en la cerveza de acuerdo a la ley de Henry para la solubilidad de gases en líquidos.

La ley de Henry se expresa K = p /X siendo K la constante de Henry para el gas en particular p la presión parcial del gas y X la fracción molar del gas en la solución


Asumiendo para la aplicación de la ley de Henry, que el comportamiento de la gaseosa o de la cerveza como solvente del gas es igual a la del agua y con constante de Henry del CO2 de 1, 25 x 106, se tiene: K = 1,25 x 106 = 2,36 x 760 (n + 355/18,02) /n

Siendo n el número de moles del CO2

Como el numero de moles del gas es despreciable respecto a las del agua, la ecuación queda n = 2,36 x 760 x (355 /18,02) / 1,25 x 106= 2,40 x 10-2

moles,

equivalente a 2,40 x 44 x 10-2 = 1,056 gramos, cantidad de gas disuelto en el líquido. En la práctica este contenido es ligeramente mayor debido fundamentalmente a algunos compuestos de los líquidos que favorecen la dilución y al pH ácido de la bebida.

Durante el envasado del agua o la gaseosa, se pierde gas, razón por la cual los niveles de carbonatación en los tanques que alimentan a las envasadoras son del orden de 3,20 volúmenes. La carbonatación se logra por difusión del gas a presiones entre 30 y 50 psig y a temperaturas entre 0 y 3ºC.

Proceso de envasado de las aguas:

Los envases empleados para las aguas son recipientes de, 0355, 0,500 y 1 litro, con tapa corona o twist off, metálica o plástica o envases de plástico transparentes con capacidades hasta de un galón.


De las condiciones de los envases La Resolución 12186 de Septiembre 20 de 1991 establece que los envases para el agua potable tratada deben ser de material atoxico e inalterable, de tal forma que se evite su contaminación.

Los envases para el agua potable tratada deberán garantizar su protección y el mantenimiento

de

las

características

organolépticas,

fisicoquímicas

Microbiológicas.

Materiales de los envases:

De acuerdo con la misma resolución, El agua potable tratada con destino al consumo humano deberá envasarse en recipientes de cualquiera de los siguientes materiales •

Vidrio

•

Plásticos de polietileno O PVC grado alimenticio

•

Plasticartón

•

Cartón encerado

• •

Policarbonato Polietilen-tereftalato PET

•

Otros materiales poliméricos grado alimenticio.

La resolución establece por envase o recipiente unitario reutilizable el fabricado con material de vidrio o policarbonato, los cuales deberán someterse a un proceso de limpieza que garantice su higienización o esterilización industrial interna inmediatamente antes de su uso para el envasado del agua potable tratada. El proceso deberá garantizar que no queden en el envase residuos de los productos eventualmente empleados y que no se transmitan al agua envasada sabores y olores extraños.

Los demás son considerados

desechables

y se prohíbe envasar agua

y


potable tratada en recipientes deteriorados o que hayan sido utilizados anteriormente para envasar productos. Del cierre de los envases del agua potable filtrada6. Con respecto a Los cierres

de los

envases

deberán

garantizar

un Cierre

hermético

con

imposibilidad de contaminación por agentes extraños. Así mismo los cierres empleados garantizarán que el envase no ha sido abierto después del llenado y antes de la venta al consumidor.

Del

rotulado

del

agua

potable

tratada

envasada.

Al

tenor

de

lo

expresado por la resolución 12186, Los envases para el agua potable tratada deberán cumplir con las condiciones de rotulado exigidas en la Resolución No 8688 de 1979 y las disposiciones que la adicionen o modifiquen.

El producto deberá denominarse en el rotulado como: "AGUA POTABLE TRATADA" en forma destacada.

•

El envase deberá llevar en un lugar visible en caracteres legibles,

la siguiente leyenda "CONSERVESE EN LUGAR FRESCO Y DESPUES DE ABIERTO CONSUMASE EN EL MENOR TIEMPO POSIBLE". • En los envases en presentaciones superiores a 10 Litros, la leyenda debe ser “CONSERVESE EN LUGAR FRESCO Y DESPUES DE ABIERTO CONSUMASE EN UN TIEMPO NO MAYOR DE 15 DIAS"

6

Ministerio de Salud Resolución 12186 de 1991


Parámetros al momento del envasado

Los productos objeto de la reglamentación que sean sometidos a desinfección por cloración y desinfección con ozono, deberán contener los valores máximo y mínimo permisibles que se describen a continuación en la Tabla 19

Tabla 19. Valores máximo y mínimo permisibles de Cloro y Ozono en el momento del envasado Mínimo Máximo Cloro residual libre 0,5 mg/l 1,0 mg/l Cloro total 0,6 mg/l 1,2 mg/l Ozono 0.2 mg/l 0.5 mg/l Fuente: Ministerio de Salud hoy Ministerio de protección social MPS, Resolución 12186 de Septiembre 20 de 1991. Algunos envases plásticos son pigmentados con un azul tenue, para dar la sensación de frío refrescante.

Los envases plásticos generalmente son de polietilentetraetileno, PET, y en grandes plantas de embotellado se fabrican en áreas muy próximas al salón de embotellado, evitándose el transporte y preenjuague de los envases.


Figura 17 Envasado de aguas

Fuente: Steinecker – krones

En términos generales, las aguas se acondicionan y se disponen en tanques para alimentar a las envasadoras. El envase lleno (con cámaras libres de un 2 a 4 %) se tapa y pasa al etiquetado, para posteriormente empacarlo en cajas de cartón o en canastas de plástico.


LECCION 15:

PRÁCTICA

Generalidades de la práctica

De acuerdo con lo establecido en la agenda del aula, en esta parte del módulo los estudiantes deberán realizar las siguientes prácticas propuestas para el capítulo, en los laboratorios de análisis del respectivo CEAD de su ciudad:

Desarrollo de la práctica Usted como emprendedor desea montar su planta para producir agua embotellada y se propone lanzar al mercado agua mineral artificial (Agua de roca profunda), la cual preparará inicialmente en cantidad de 4 Litros en el Laboratorio bajo estrictas medida de higiene con la siguiente formulación:

•

Cloruro de Sodio

9,74 g

•

Cloruro de Potasio

9,65 g

•

Silicato de Sodio

9,43 g

•

Carbonato de Sodio

3,3 g

•

Cloruro de Magnesio

0,7 g

•

Cloruro de Calcio

1,37 g

•

Acido Clorhídrico

1,66 g

Preparación: tome inicialmente 2 Litros de agua desionizada y disuelva cada componente de la fórmula en su peso indicado, garantizando antes de adicionar el compuesto siguiente de acuerdo con la fórmula, que el que se agregó se disolvió completamente; es posible que se presenten impurezas; por lo tanto al final toda la solución se filtrará. Una vez finalizado el proceso, adicione agua demonizada hasta completar 4 Litros.


A esta preparación se le harán las siguientes pruebas de Laboratorio: •

Un conteo Microbiológico al agua mineral artificial utilizando la técnica de filtración por membrana FPM.

Análisis de los siguientes componentes de la bebida preparada − Sólidos Totales mediante la técnica de desecación a 105 ºC − Determinación del pH, utilizando la técnica potenciométrica − Determinación de Cloruros por valoración con Nitrato de Plata − Análisis de Conductividad Es posible que algunas de estas pruebas no se puedan realizar por algún tipo de inconveniente que se presente; sin embargo es importante efectuar el mayor número de ensayos al agua preparada.

Finalmente usted envasará taponará y rotulará el agua preparada bajo las mas estrictas normas de seguridad e Higiene, siguiendo las normas Técnicas especificadas en el presente capítulo.

Usted desea montar su empresa productora de Agua Artificial “Roca profunda”, su estudio de mercado objetivo le indica que la cantidad ideal a producir es de 150 botellas de 300 ml en botellas de P.E.T en dos turnos de 8 Horas cada uno, para realizar el estudio técnico de la obtención de la bebida debe deberá realizar los siguientes entregables y enviarlos a su tutor a través de la plataforma virtual, en el respectivo Foro: •

Diagrama de flujo del proceso de producción de la bebida

•

Por medio de un informe, Establecer parámetros y variables operativas de cada etapa del proceso.

•

Realizar el Balance de Materiales.

En la plataforma virtual se encuentra la guía de actividad de trabajo Colaborativo.


Una vez realizada la misma, deberá efectuar el informe de la práctica respectiva en los términos establecidos de realización, descritos en el primer capítulo del presente módulo.

Tanto el informe como los diferentes entregables se deben enviar a través del foro de la plataforma virtual como desarrollo de actividades de la fase de transferencia (fase propositiva y argumentativa) del proceso de aprendizaje del estudiante; los cuales serán evaluados por el tutor del módulo mediante la lista de verificación con base en los criterios de valoración establecidos en la misma, conocidos de antemano también por parte de los estudiantes.

Los estudiantes deberán cumplir con fases previas de planeación y alistamiento de la práctica descritas en el capítulo primero del módulo: • Tener sus implementos de seguridad exigidos al momento de la realización de la práctica: Bata, cofia, gafas de seguridad, bayetilla, como elementos mínimos exigidos en las buenas prácticas de laboratorio •

Recordar sus conocimientos previos de Microbiología, uso de material de Laboratorio, Preparación de soluciones y cálculos químicos.

•

Haber reconocido con detalle el protocolo de análisis de las diferentes técnicas a aplicar.

Programar con la debida anticipación el Laboratorio para realizar los análisis respectivos, junto con la entrega en ese mismo momento de la planilla de solicitud de materiales y reactivos donde se deberá indicar las cantidades a utilizar de los mismos con su respectiva concentración y los materiales de vidrio, metálicos y equipos de Laboratorio a utilizar en la realización de la práctica para que al momento de la práctica el señor encargado del Laboratorio tenga listos dichos materiales.




•

En el momento de realización de la práctica se deberán recoger las evidencias de la realización de la misma: Tanto de desempeño como de Producto, con el fin de comprobar la obtención de los resultados: estas evidencias pueden ser: Fotografías, videos y adjuntarlas al informe, para su respectiva evaluación.

•

Es posible que no se obtengan los resultados esperados tal como lo predice en el procedimiento de análisis del agua mineral artificial de la práctica, no se preocupe, lo importante es efectuar el respectivo juicio de análisis a ese resultado e identificar la causa real por la cual no se obtuvo lo esperado, aquí es importante la acción argumentativa y propositiva del estudiante para verificar mediante cálculos, otros tipos de análisis, simulaciones, y otras técnicas, la comprobación del porqué fue negativo el resultado; de igual manera con lo obtenido como positivo con respecto a los estipulado en el. Protocolo de análisis. •

Si el estudiante o el grupo de estudiantes va a realizar un

proyecto tal como el desarrollo de una bebida no alcohólica, este

es

el

mejor momento de realización del agua mineral

propuesta como proyecto, para ello es indispensable previamente haber establecido la ruta del proyecto con la asesoría de su tutor.


LECTURA COMPLEMENTARIA Las bebidas no alcohólicas surgieron como respuesta al consumo de las bebidas alcohólicas y como oferta de un alimento que cumplía con la función de hidratación. Este tipo de bebidas y en especial las colas tuvieron un gran impulso en los consumidores Norteamericanos durante la prohibición al alcohol en los años veintes, lo que generó la aparición de gran cantidad de empresas dedicadas a la producción de refrescos casi en cada ciudad de los Estados Unidos Hoy en día existe una creciente preocupación en los consumidores de bebidas por saber acerca de las bondades de ellas tanto de su calidad como de su contenido en razón de la conciencia alcanzada por la composición y su afectación a la salud, como por la posibilidad de generar enfermedades de alto riesgo. Actualmente en el mercado se encuentran aguas, embotelladas o envasadas en diversos recipientes, que de acuerdo a su procedencia o tratamiento se catalogan como: • • • • • •

Minerales naturales De manantial Minerales procesadas Potables o tratadas Carbonatadas y Saborizadas

De estas clases, en el mundo el mayor consumo, cerca del 80% es de aguas minerales procesadas, en tanto que un 10% son para aguas de manantial y un 2% aguas potables tratadas, aunque la tendencia de crecimiento la tienen estas últimas.

Aguas minerales naturales son aquellas que proviene de acuíferos y contiene minerales disueltos de las rocas por las cuales fluye y que modifican su sabor o le dan un valor terapéutico. Están definidas como "aguas bacteriológicamente sanas extraídas de yacimientos subterráneos y que brotan de un manantial en uno o varios puntos de alumbramiento naturales o perforados" Se denominan aguas de manantial aquellas aguas de origen subterráneo que salen espontáneamente a la superficie de la tierra o que se extraen


mecánicamente de pozos, conservando las características naturales de pureza que permitan su consumo. Estas aguas no deben contener elementos o compuestos químicos, con valores superiores a los que establecen las normas para el agua potable químicamente tratada. Se denominan aguas blancas a las agua potables, generalmente las de los acueductos municipales a las que se le hacen apropiados tratamientos fisicoquímicos pero se acude a tratamientos para asegurar su estabilidad microbiológica y química en las aguas envasadas, durante el tiempo en que han de permanecer en los anaqueles de los sitios de expendio, que se ha establecido sea hasta de seis meses. Los tratamientos más usuales son • • • • • • • •

Filtración secundaria Filtración por carbón activo Microfiltración Ultrafiltración Osmosis inversa Diálisis Electrodiálisis Adsorción.

310001 BEBIDAS NO ALCOHOLICAS UNIDAD 1.pdf

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