REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPILAR PARA LA EDUCACIÓN LICEO NACIONAL “VICTOR MANUEL OLIVARES”
UREÑA ESTADO TÁCHIRA
CONSTRUCCIÓN DE UN FILTRO CON MATERIALES CASEROS PARA LA ADECUACIÓN DEL AGUA EN EL HOGAR
Autores: Autores:
Ureña, 08 de Junio de 2012
CONSTRUCCIÓN DE UN FILTRO CON MATERIALES CASEROS PARA LA ADECUACIÓN DEL AGUA EN EL HOGAR Liceo Nacional Víctor Manuel Olivares, Municipio Pedro María Ureña, 2012
RESUMEN El Proyecto de investigación que a continuación se desarrolla tiene por título: Construcción de un filtro con materiales caseros para la adecuación del agua en el hogar. El trabajo consiste en diseño de un filtro que pueda construirse con materiales obtenidos en el hogar y que no representen ninguna inversión para la persona que lo construya, así como que pueda filtrar efectivamente el agua de consumo para la familia. Los objetivos específicos del trabajo son: Determinar las condiciones en que se encuentra el agua que se consume en zonas donde no se tiene servicio normal de agua potable en el Municipio Pedro María Ureña; Diseñar la un filtro construido con materiales caseros que pueda procesar agua para consumo humano; y Establecer qué información se le debe dar a la comunidad para la construcción y puesta en funcionamiento de filtros artesanales. La metodología para el desarrollo del trabajo consistió en perforar el fondo a un tobo y colocarlo entre otro de las mismas características. En el tobo superior se añadieron los materiales filtrantes. El tobo inferior servirá como contenedor del agua limpia. Al finalizar el armado del filtro, se pudo comprobar que el agua realmente quedaba lista para el consumo humano, y lo mas importante, sin la inversión de ninguna cantidad de dinero, sólo con materiales de provecho.
Palabras clave: Filtración, agua, consumo humano, materiales de provecho.
INTRODUCCIÓN Todo ser humano debe consumir, según estudios médicos al menos 8 vasos de agua, lo que equivale a dos litros del vital líquido. No todas las personas alrededor del mundo tienen libre acceso al agua potable. En Venezuela, en los últimos años se ha venido expandiendo las redes de suministro para hacer llegar a todos los venezolanos un suministro constante de agua a todas las comunidades existentes. Sin embargo no todas las personas dentro del territorio nacional pueden decir que en todo momento disfrutan continuamente del líquido en sus hogares. Existe todavía dentro de la población, sectores que sólo acceden al agua mediante carros cisternas, o a través de tubos comunales en donde cada familia debe acercarse y recoger agua en bidones, baldes, ollas o cualquier otro instrumento y realizar grandes recorridos hasta sus hogares. El agua en estas condiciones puede ser usada para el aseo personal o para lavar ropa, no del todo para consumo humano. Para ser apta para el consumo humano debe dársele un tratamiento para limpiar impurezas y poder consumirla sin que ocurran posteriormente enfermedades de cualquier tipo. Las familias que no tienen acceso a instrumentos de
filtración
adecuados deben entonces consumir agua en condiciones que no favorecen a la salud, por el contrario, ponen en riesgo el bienestar no solo de las familias sino de comunidades enteras. En todo el mundo a diario mueren niños y adultos por contraer enfermedades transmitidas por agua contaminada y aunque las soluciones son sencillas, no todas las personas pueden acceder a estos instrumentos. Para la filtración de agua potable existen en el mercado una gran cantidad de productos que representan una solución directa a la problemática, pero no todas las
familias, sobre todo las de escasos recursos tienen el dinero suficiente para afrontar este gasto. La presente investigación, busca diseñar una herramienta que sirva para realizar un filtrado completo del agua y hacer que la misma sea apta para consumirse, con la utilización mínima de recursos. Es así como esta investigación se centrará en responder a las siguientes interrogantes: ¿En qué condiciones se encuentra el agua que se consume en zonas donde no se tiene servicio normal de agua potable? ¿Cuál es la forma de elaborar un filtro con materiales caseros que pueda generar agua para consumo humano? ¿Qué información se le debe dar a la comunidad para la construcción y puesta en funcionamiento de filtros artesanales? Los autores centran entonces su actividad en responder a las interrogantes planteadas y así aportar una solución al problema que se plantea en la investigación. El Objetivo General de la investigación es; diseñar un filtro artesanal construido con elementos caseros para la filtración de agua para el consumo humano. Los objetivos específicos son:
Determinar las condiciones en que se encuentra el agua que se consume en zonas donde no se tiene servicio normal de agua potable en el Municipio Pedro María Ureña
Diseñar la un filtro construido con materiales caseros que pueda procesar agua para consumo humano.
Establecer qué información se le debe dar a la comunidad para la construcción y puesta en funcionamiento de filtros artesanales. En aras de la culminación de la investigación, los autores debieron de
realizar en un primer momento una investigación documental, que consiste en la verificación de los conceptos básicos sobre filtrado de agua, los implementos y cuáles elementos caseros se pueden utilizar para la construcción de un filtro
artesanal. La investigación está guiada por una metodología denominada de investigación que permite a la larga obtener los resultados con aspectos medibles y comprobables. Con la culminación de la investigación, se tiene a la mano una herramienta de bajo costo, con la que la familia podrá obtener agua potable, además el diseño del filtro no se limitará al uso en comunidades del Municipio Pedro María Ureña, sino que podrá ser utilizado en cualquier familia de cualquier comunidad alrededor del mundo, con el uso de materiales simple que pueden obtenerse en el medio del hogar. Es por ello sin duda, que la investigación aquí propuesta está plenamente justificada. La importancia que para el medio, tiene la investigación es que va a solucionar una problemática que afecta considerablemente a la población en cualquier rincón del planeta. Que los autores han adquirido una experiencia significativa en el diseño y ejecución de un proyecto de investigación científica. Y no mucho menos importante, que se le brinda a la comunidad una solución efectiva al problema que presenta, representado en un impacto positivo hacia la comunidad. Es interesante ver el desarrollo de la investigación para poder comprender todos los procesos que intervienen en la misma y poder comprender la forma como se desarrolla y las soluciones que ofrecerá a la comunidad.
BASES TEÓRICAS La filtración es un proceso de separación de sólidos en suspensión en un líquido mediante un medio poroso, que retiene los sólidos y permite el pasaje del líquido. Las aplicaciones de los procesos de filtración son muy extensas, encontrándose en muchos ámbitos de la actividad humana, tanto en la vida doméstica como de la industria general, donde son particularmente importantes aquellos procesos industriales que requieren de las técnicas químicas. La filtración se ha desarrollado tradicionalmente desde un estudio de arte práctico, recibiendo una mayor atención teórica desde el siglo XX. La clasificación de los procesos de filtración y los equipos es diverso y en general, las categorías de clasificación no se excluyen unas de otras. La variedad de dispositivos de filtración o filtros es tan extensa como las variedades de materiales porosos disponibles como medios filtrantes y las condiciones particulares de cada aplicación: desde sencillos dispositivos, como los filtros domésticos de café o los embudos de filtración para separaciones de laboratorio, hasta grandes sistemas complejos de elevada automatización como los empleados en las industrias petroquímicas y de refino para la recuperación de catalizadores de alto valor, o los sistemas de tratamiento de agua potable destinada al suministro urbano. El patrón de clasificación de los procesos de filtración es diverso, y según obras de referencia, se puede realizar en función de los siguientes criterios:
El mecanismo de filtración
La naturaleza de la mezcla
La meta del proceso
El ciclo operacional
La fuerza impulsora En general, estas categorías no se excluyen mutuamente y los procesos
de filtración suelen clasificarse principalmente de acuerdo al mecanismo, a la fuerza, al ciclo y a continuación según los demás factores adicionales. El medio filtrante es el elemento fundamental para la práctica de la filtración y su elección es, habitualmente, la consideración más importante para garantizar el funcionamiento del proceso. En general, entre los principales criterios de selección del material de medio filtrante, se pueden destacar:
Compatibilidad y resistencia química con la mezcla
Permeabilidad al fluido y resistencia a las presiones de filtración
Capacidad en la retención de sólidos
Adaptación al equipo de filtración y mantenimiento
Relación vida útil y coste La variedad de tipos de medios porosos utilizados como medios filtrantes
es muy diversa, en forma de telas y fibras tejidas, fieltros y fibras no tejidas, sólidos porosos o perforados, membranas poliméricas o sólidos particulados, a lo que se suma la gran variedad de materiales: fibras naturales, fibras sintéticas, materiales metálicos, materiales cerámicos y polímeros. La filtración es un proceso en el cual las partículas sólidas que se encuentran en un fluido líquido o gaseoso se separan mediante un medio filtrante, o filtro, que permite el paso del fluido a su través, pero retiene las partículas sólidas. Unas veces. interesa recoger el fluido; otras, las partículas sólidas y, en algunos casos, ambas cosas. El arte de la filtración era ya conocido por el hombre primitivo que obtenía agua clara de un manantial turbio haciendo un agujero en la arena de la orilla a profundidad mayor que el nivel del agua. El agujero se llenaba de agua clara
filtrada por la arena. El mismo procedimiento, perfeccionado y a gran escala, ha sido usado durante más de cien años para clarificar el agua de , las ciudades. Los elementos que intervienen en la filtración son: un medio filtrante; un fluido con sólidos en suspensión; una fuerza. una diferencia de presión que obligue al fluido a avanzar; un dispositivo mecánico, llamado filtro que sostiene el medio filtrante, contiene el fluido y permite la aplicación de la fuerza. Los medios filtrantes se pueden dividir en dos grupos: Los que actúan formando una barrera delgada que permite el paso sólo del fluido y no de las partículas sólidas en suspensión en él y, los que actúan formando una barrera gruesa al paso del fluido. Entre los primeros, se encuentran los filtros de tela, los de criba y el papel de filtro común de los laboratorios. Entre los segundos, mencionaremos los filtros de lecho de arena, los de cama de coque, de cerámica porosa, metal poroso y los de precapa empleados en ciertas filtraciones industriales que contienen precipitados gelatinosos. Un medio filtrante delgado ofrece una barrera en la que los poros son más pequeños que las partículas en suspención, que son separadas del fluido y retenidas en el filtro. En los medios filtrantes gruesos los poros pueden ser más gruesos que las partículas que se van a separar, las cuales pueden acompañar al fluido alguna distancia a través del medio, pero son retenidas más pronto o más tarde por el medio filtrante en los finos intersticios que existen entre las partículas que lo constituyen. El medio filtrante acaba cegándose por las partículas acumuladas; se debe entonces lavar con fluido claro para limpiarlo y permitir que siga la filtración. Los medios filtrantes delgados también pueden cegarse cuando por ellos se filtran líquidos gelatinosos o que contienen partículas blandas y elásticas en suspensión.
Como medios filtrantes, para temperaturas menores de 100º C, se emplean fieltros de algodón o lana; ciertas fibras sintéticas hasta los 150º C; vidrio y amianto o sus mezclas hasta 350º C. Para temperaturas muy altas se usan mallas metálicas. elementos porosos cerámicos, de acero inoxidable. Los filtros se pueden clasificar, de acuerdo con la naturaleza de la fuerza que causa la filtración, en filtros de gravedad, de presión y de vacío. También se clasifican, según sus características mecánicas, en filtros de platos y marcos, de tambor rotatorio, de discos, de lecho de arena y de pre-capa, entre otros. Los filtros de gravedad, son los más antiguos y también los más sencillos; entre ellos, citaremos los filtros de lecho de arena, instalados en las plantas depuradoras de agua de las ciudades, que funcionan con un excelente rendimiento. Están formados por tanques o cisternas que tienen en su parte inferior una rejilla o falso fondo sobre el que hay una capa de arena o grava de igual tamaño. Los filtros de presión o de vacío son los más usados en la industria, con preferencia a los de gravedad. La fuerza impulsora es suplida por presión o vacío y es muchas veces mayor que la de la gravedad, lo que permite más altos rendimientos de filtración. El tipo más común de filtros de presión es el filtro prensa, del que hay diferentes tipos. Dispone de una elevada superficie filtrante en poco espacio, por lo que su eficacia es muy grande.
MATERIALES Y MÉTODOS MATERIALES Para la construcción del filtro artesanal se requirieron de los siguientes materiales
Dos (02) tobos plásticos con capacidad para 18 litros, pueden ser reutilizados siempre y cuando no hayan contenido pintura en aceite ni materiales tóxicos. Preferiblemente los usados para contener aceite comestible o manteca vegetal o animal.
Una tapa que se ajuste a los tobos de plástico utilizados.
1,5 kilogramos de arena para frisar.
1 kilogramo de piedra tipo arrocillo.
1 kilogramo de Carbón vegetal en granos pequeños
Un metro cuadrado de tela de yute, guata o coleto
Una llave de agua tipo mariposa.
Se necesitarán también las siguientes herramientas y utensilios:
Un Taladro de mano.
Una broca para perforar el plástico con diámetro de 3mm.
Lápiz, Papel para realizar las anotaciones durante los procesos de observación.
MÉTODO La metodología utilizada consistió. 1. Revisión bibliográfica en la que se establcieron los conocimientos teóricos necesarios para la elaboración del filtro. 2. Construcción del filtro: con los materiales requeridos, se construyó el filtro para comenzar con el filtrado de agua.
3. Pruebas con el agua filtrada: las pruebas consistieron en realizar comparaciones del agua añadida al filtro y el agua resultante luego del proceso de filtrado. La comparación permitió establecer diferencias y dar por sentado la efectividad del filtro.
Procedimiento de Elaboración de Filtro Artesanal El procedimiento para la construcción del filtro artesanal se desarrolla así: 1. Identificaremos a los Tobos con los números 1 y 2, para hacer el trabajo más sencillo. 2. Al tobo numero 1 se le hacen perforaciones en el fondo del mismo, con un taladro preferiblemente que cubra todo el fondo.
Figura Nº 01 Diagrama de perforación del fondo del Tobo 1
3. Al tobo número 2, instalar la llave como se indica en la figura Nº 2, el orificio de paso de la llave debe estar ubicado aproximadamente a dos cm del fondo del tobo.
Figura Nº 02 Diagrama de colocación de la llave de paso en el Tobo 2
4. El tobo numero 1 se inserta en el tobo numero 2
Figura Nº 03 Diagrama de armado de los tobos para la construcción del filtro
5. El tobo número 1 se comienza a rellenar así: a. En el fondo se coloca la guata o tela que esté disponible. b. Encima el carbón vegetal c. Posteriormente la piedra mediana
d. Luego la arena de frisar e. Más arriba la piedra arrocillo 6. Las capas deben ser de aproximadamente 3 cm para al final llenar 15 cm del tobo número 1. 7. El tobo número 1 se llena con agua y se espera hasta que comience a llenar el tobo 2, que es de donde se servirá el agua lista para beber o utilizar en labores de cocina. Es necesario recalcar que el tobo número 1 debe estar siempre tapado luego de añadir el agua para evitar que polvo y otro material caiga en el agua. Los primeros dos días el agua podrá salir con cierta coloración negra debido a polvo suelto del carbón, pero posteriormente se irá aclarando y estará entonces lista para el consumo humano.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN Para la evaluación de los resultados de la experimentación, se construyó el filtro y se utilizó en repetidas ocasiones hasta que la limpieza del carbón culminó y el agua filtrada comenzó a salir clara. Durante este proceso se realizaron observaciones sobre las características del agua antes y luego de pasar por el filtro, que se registraron en la siguiente tabla. Para la observación, se estableció el grado de turbiedad del agua no tratada en según la escala que se muestra en la tabla Nº 01. Al salir el agua del filtro se comparó la turbiedad del agua tratada con la no tratada, para determinar si la turbiedad del agua había disminuido o no y si la efectividad del filtro era la correcta o por el contrario no había afectado en nada al agua filtrada. La turbiedad se comparó con una tabla diseñada por el grupo de investigadores de la siguiente manera
Tabla Nº 01 Comparación de la turbiedad del agua TURBIEDAD DEL AGUA 10
9
8
7
6
5
Fuente: Los Autores (2012) Los datos se registraron en la siguiente tabla.
4
3
2
1
Tabla Nº 02 Análisis del proceso de filtrado Filtrado Filtrado Filtrado Filtrado Filtrado Filtrado Filtrado Filtrado Filtrado Filtrado Muestra de 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Agua Agua No tratada 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 Agua Filtrada 7 7 4 4 3 3 3 2 1 1
Fuente: los autores (2012) Los datos de la tabla se llevaron a una representación gráfica para su mejor análisis:
Grafico Nº 01 Análisis del Proceso de Filtrado 8 a 7 u g A l 6 e d d 5 a d e i 4 b r u T 3 e d o 2 d a r G1
Agua No tratada Agua Filtrada
0
Fuente: Los Autores (2012)
Al analizar el gráfico, se puede demostrar que para el filtrado 9 y 10, el agua ya había perdido toda la turbiedad presente en ella antes de pasar por el
filtro, lo que indica que el instrumento de filtrado actúa eficazmente para la eliminación de la turbiedad y por consiguiente el agua resultante está apta para el consumo humano.
CONCLUSIONES Las conclusiones a las que se llegó con la elaboración del filtro artesanal son:
El agua es un líquido vital para el desarrollo del ser humano.
Con materiales caseros se puede construir un instrumento que filtra el agua y la pone en condiciones ideales para ser consumida por cualquier persona.
Los materiales que funcionan correctamente como material filtrante para la construcción de un filtro casero son: carbón vegetal, piedra tipo arrocillo, arena de frisar y guata.
El agua tratada al pasar por el filtro pierde paulatinamente su turbiedad hasta situarse en un punto donde no existe turbiedad alguna.
La elaboración del filtro se realizó con materiales que se encuentran fácilmente en cualquier hogar y no se hizo necesaria la inversión de dinero alguno.
La economía de construcción de este filtro lo hace apto para cualquier familia de escasos recursos.
La información puede ser extendida a la población para que se aprenda a construir un filtro con esos sencillos pasos.
RECOMENDACIONES
Se hace la recomendación de plasmar los contenidos obtenidos en esta investigación en un folleto o mini libro que pueda ser entregado a las comunidades que requieren de instrumentos como el aquí diseñado. Esta información es importante y no debe quedarse sólo como un trabajo de investigación, sino se distribuida a la población en general.
Es necesario realizar estudios más detallados de las condiciones de agua en todas las zonas del Municipio Pedro María Ureña, con el fin de determinar las características y condiciones que cada agua tiene para ser tratada correctamente.
A las familias que requieran de la construcción de un filtro artesanal, se recomienda que una vez sea construido dentro del hogar, se utilice a diario, sobre todo para la preparación de alimentos de menores de edad, pues los niños y niñas son las personas más vulnerables a la hora de consumir agua en malas condiciones.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Ministerio de Salud Pública; “DISEÑO DE FILTRO CASERO”: Obtenido en línea en: http://www.bvsde.paho.org/bvsapi/e/paises/guatemala/filtro.pdf 05/05/2012, (2:00 p.m.)
Páginas web consultadas.
http://es.wikipedia.org/wiki/Filtraci%C3%B3n http://www.monografias.com/trabajos61/filtracion/filtracion2.shtml
