Procedimiento Prueba de Jarra

PROCEDIMIENTO ELABORACIÓN DE PRUEBA DE JARRA

I.

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EPJ-01

00

31/10/2015

Objetivo

Establecer la metodología para evaluar la eficiencia de los programas de tratamiento químico químico de afluente afluente y efluentes con coagulantes coagulantes y floculantes floculantes en los procesos procesos de sedimentación y flotación.

II.

Alcance

Este procedimiento es aplicable a aguas industriales y municipales, sin importar si son de ingreso o descargas al sistema. La Prueba de Jarra se emplea cuando el contenido de sólidos suspendidos en la corriente a clarificar está por debajo de los  !!! mg"l.

III. #. &. &.#. &.#. &.&. &.&. &.(. &.(. &.+. &.+. &.. &.. &./. &./. &./.#. &./.#. &./.&. &./.&. &./.(. &./.(. &.0. &.0. &.3. &.3. (.

Índice $efini $efinicio ciones nes y %brev %breviat iatura uras.. s..... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ........ .......& ...& $escri $escripci pción. ón.... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ........ ........ ........ ......& ..& 'oagul 'oagulaci ación. ón.... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ........ ........ ........ ........ ........ ........ .......( ...( )uer*a )uer*ass 'oloida 'oloidales les... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... .......+ ...+ )locul )loculaci ación. ón.... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ........ ........ ........ ........ ..... . Equipos Equipos... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ........ ........ ........ ........ ........ ....... ... -ateriales. -ateriales...... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .............. ......... olución.... olución......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ........./ ..../ Prueba Prueba de Ensayo Ensayo de Jarra... Jarra...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ........ ........ ......./ .../ $escripció $escripción... n........ .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ............... ....................0 ..........0 'aracterís 'aracterísticas ticas de la muestras muestras..... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ............#! .......#! Preparación Preparación del )loculante )loculante..... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ............ ................... ........................ .............#! .#! E1pres E1presión ión de 2esulta 2esultados dos... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ........ ........ ........ .....## .## Planeac Planeación ión de los ensay ensayos os... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ........ ........ ........ .....#( .#( 2efere 2eferenci ncias. as.... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... .......# ...#

ELABORADO POR: Estudiantes seminario &!#

REVISADO POR: 4ustavo 5uinteros uare* Doce Docent ntee e! e!in ina" a"io io de g"ad g"ado o

APROBADO POR: Juan 6arbeito 7elasco #e$e #e$e de de lab labo" o"at ato" o"io io

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1. De$inicione % Ab"eviat&"a

•

#a" 'et.8 9est de Jarra ó pruebas de Jarra (la"i$icaci)n.8 Es la sedimentación o flotación de sólidos suspendidos con la

•

ayuda de productos químicos coagulantes y"o f loculantes. (oag&lante.8 productos químicos de bajo peso molecular y alta densidad de

•

cargas catiónicas. *loc&lante.8 Productos químicos de altísimo peso molecular y baja densidad

•

• •

de carga ya sea esta catiónica, aniónica o no iónica. *loc.8 %glomeración de partículas sólidas :eterog;neas de varios taman medio.

+. Dec"i,ci)n Los procesos de coagulación y de floculación se emplean para e1traer del agua los sólidos que en ella se encuentran suspendidos siempre que su rapide* natural de asentamiento sea demasiado baja para proporcionar clarificación efectiva. La clarificación del agua, el ablandamiento con cal, el espesamiento de lodo y el desecamiento dependen de una correcta aplicación de las teorías de la coagulación y floculación para que puedan efectuarse con ;1ito 9omando como ejemplo la clarificación de agua superficial, el agua cruda turbia contiene material suspendido, tanto sólidos que pueden asentarse como partículas lo bastante grandes que se asientan en reposo, o sólidos dispersos que no se asentaran con facilidad. =na parte considerable de estos sólidos que no se asientan pueden ser coloides.


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'ada partícula se encuentra estabili*ada por cargas el;ctricas negativas, sobre su superficie, :aciendo que repela las partículas vecinas, como se repelen mutuamente dos polos magn;ticos. Esto impide el c:oque de las partículas, y que formen así masas mayores, llamados flóculos. La coagulación desestabili*a estos coloides al neutrali*ar las fuer*as que los mantienen separados. Esto se logra, por lo general, an son sales de aluminio, sales de :ierro y poli electrolitos. El proceso de desestabili*ación es la coagulación ?neutrali*ación de la carga@A la etapa de formación de flóculos es la floculación. Los t;rminos coagulación y floculación son con frecuencia intercambiadasA sin embargo, cuando se les considera como dos mecanismos distintos, pueden conducir a un mejor entendimiento en la clarificación de aguas.

+.1.

(oag&laci)n

Las especies coloidales :alladas en agua cruda y en agua de desec:o incluyen arcillas, sílice, :ierro y otros metales pesados, color y sólidos orgánicos, como los residuos de organismos muertos. Los coloides tambi;n pueden producirse en los procesos de precipitación, como el ablandamiento con cal. El aceite en agua de desec:o es con frecuencia coloidal. Los coloides siempre necesitan coagularse para alcan*ar un taman partículas mayores que no son realmente coloidales y que se asentarían si se les diera un tiempo suficiente, requieren de la coagulación para formar un flóculo mayor que se asiente con más rapide*.




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Los coloides se clasifican en :idrofóbicos e :idrofílicos. Los coloides :idrofóbicos no reaccionan con el agua, la mayor parte de las cerámicas naturales son :idrofóbicas. Los coloides :idrofílicos reaccionan con el agua, las sustancias que producen el color son :idrofílicas. Es importante en el tratamiento del agua que los coloides :idrofílicos puedan reaccionar con el coagulante usado en el tratamiento.

+.+.

*&e"a (oloidale

$iversas teorías :an sido formuladas para describir la partícula coloidal y las fuer*as que la rodean. Prácticamente, todo lo que se necesita para definir al sistema coloidal es la determinación de la naturale*a y la magnitud de la carga de la partícula. El potencial *eta es una medida de esta fuer*a. Para coloides en fuentes de agua natural con un pB de  a 0, el potencial *eta se encuentra entre 8 #+ y 8(! minivoltsA cuanto más negativo sea este n>mero, tanto mayor será la carga de la partícula. % medida que disminuye el potencial *eta, las partículas pueden apro1imarse cada ve* más aumentando la posibilidad de una colisión. En un sistema convencional de clarificación con un pB de  a 0, los coagulantes proporcionan las cargas positivas para reducir la magnitud del potencial *eta. La coagulación se presenta de ordinario a un potencial *eta que es aun ligeramente negativo, de manera que por lo general no se requiere que la carga sea neutrali*ada por completo. i se a



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Las medidas de potencial *eta se :an empleado con ;1ito para controlar la dosis de coagulantes en plantas industriales. in embargo, las lecturas del potencial *eta por sí solas no son confiables para seleccionar el mejor coagulante. Los resultados obtenidos en la prueba de Jarra contin>an siendo los mejores para seleccionar al coagulante. Para complementar la adición del coagulante se requiere del me*clado para destruir la estabilidad del sistema coloidal. Para que las partículas se aglomeren deben c:ocar, y el me*clado promueve la colisión. El movimiento broCniano, el movimiento caótico comunicado a las partículas pequemero de colisiones entre las partículas.

+.-.

*loc&laci)n

Puede ser que el flóculo formado por la aglomeración de varios coloides no sea lo bastante grande como para asentarse o desecarse con la rapide* deseada. =n floculante re>ne partículas floculadas en una red, formando puentes de una superficie a otra y enla*ando las partículas individuales en aglomerados. El ELABORADO POR: Estudiantes seminario &!#



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alumbre, las sales de :ierro y los polímeros de peso molecular alto son floculantes comunes. La floculación es estimulada por un me*clado lento que junta poco a poco los flóculosA un me*clado demasiado intenso los rompe y raramente se vuelven a formar en su tama
+./.

E0&i,o

Jar 9est con agitador ->ltiple, de + a  vasos de prueba y velocidad regulable de ! a #!! 2P-. -e*cladores con Dmanes ?pescaditos@ -e*cladores con :;lices 6alan*a pBmetro 9ermómetro 2eloj 9imer

+.5. • • • • •

• • •

ate"iale

Probetas 4raduadas de #!!! ml 7asos de precipitados de !! ml )rascos con tapas de #!! y &! ml Jarras de # y & litros 6aldes o bidones de #! ó &! litros Pipetas graduadas de #, &,  y #! ml Jeringas de #, , #! y &! ml -anguera de Láte1 para sifonear.

+.2.

Sol&ci)n




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oluciones al !,& y !,! de floculantes. oluciones de # al #! de coagulantes Fcidos y bases para ajuste de pB

+.3.

P"&eba de Ena%o de #a""a

El uso más com>n del ensayo de Jarras, es para estimar la dosis óptima del coagulante?s@, y floculante a usar en un tratamiento de aguas sean estas de afluente a una planta de proceso o bien de efluente. in embargo es una :erramienta que puede usarse para investigar muc:as variables o parámetros en el proceso de clarificación de aguas. %lgunos de los principales usos que puede tener el ensayoG a@ Estimar dosis óptima de coagulante?s@. b@ $eterminar el pB óptimo de coagulación, especialmente cuando :ay color. c@ Estimar la velocidad de floculación. d@ Evaluar el comportamiento de agentes floculantes y ayudantes de coagulación. e@ Estimar la velocidad de sedimentación. f@ Estudiar la influencia de la dosis de coagulantes metálicos, en el pB y la alcalinidad del agua tratada. ELABORADO POR: Estudiantes seminario &!#



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g@ 'ontrolar los resultados de la aplicación de productos químicos en una planta de tratamiento de agua. :@ Establecer guías para fijar los parámetros de dise
+.3.1. Dec"i,ci)n •

'olóquese la -uestra representativa de agua en recipientes graduados de # litro ?vasos de Precipitado@ y m;*clese bien.

•

Prepárese una solución de 'oagulante entre el # al #! y de floculante entre !,! a !,& ?solución madre@ y agregase en estas dilución a la muestra de agua.

•

Primeramente se agrega los coagulantes ?en el mismo orden que en la planta@ con jeringas introduciendo la punta en el agua junto al eje de las paletas, cuidando de que e1ista una me*cla minuto

vigorosa

?#!!

2P-@

durante

#

para dispersarlo en el agua y promover una mayor frecuencia en las

colisiones.

•

Posteriormente altimos minutos de la me*cla rápida. e contin>a con un me*clado lento ?( H ! 2P-@ durante unos  a #! minutos donde se forman flor de mayor tama



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$ejar asentar las jarras durante  a #! minutos y registrar las observaciones de la formación de flocs. -edir 9urbide* del agua.

•

e reali*an las pruebas, colocando las jarras una al lado de la otra, ellas contienen distintos productos químicos o con diferentes dosis de la misma sustancia. e comparan las velocidades de clarificación, la claridad final o sólidos suspendidos y el volumen de lodo producido ?cuando este se puede medir@

•

%demás, registre la observaciones visuales de la formación del flocs ?como si el flocs es poco"no :ay flocs, flocs peque
•

9ambi;n

reali*ar análisis complementarios que sean necesarios comoA

$6K, $5K, color, metales solubles, pB, etc.

+.3.+. (a"acte"tica de la !&et"a La muestra usada en laboratorio debe ser representativa de lo que se trata en planta. Es importante que las muestras obtenidas del circuito se tomen inmediatamente antes de comen*ar el ensayo. %simismo, es importante que la temperatura de la muestra de agua sea igual a la temperatura de la planta o de la fuente a tratar. Las muestras representativas de agua deben colocarse en recipientes de vidrio graduado de # litro. e recomienda que se usen estos recipientes ya que con otros más peque


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'uando se va a llevar a cabo una serie de pruebas de clarificación, todos los recipientes graduados del conjunto deben tener un diámetro interior uniforme para evitar la variación en distancia entre graduaciones.

+.3.-. P"e,a"aci)n del *loc&lante Para obtener mejores resultados, prepárese soluciones frescas de floculantes diariamente. Para prepara una solución al !,!G

•

'olóquese &!! ml de agua en un vaso de precipitado ó frasco de &! ml

•

%gítese :asta crear un vórtice.

•

%<ádase !,#! gramo ya pesado del floculante al borde del vórtice de manera que se produ*ca una dispersión uniforme y sin grumos.

•

'ontin>ese agitando :asta que todo el floculante est; disuelto, regularmente al cabo de ! a 3! minutos.

•

# ml de la solución resultante de floculante al !,# a
+.4.

E7,"ei)n de Re<ado

Los resultados que arrojan las pruebas de clarificación, se detallan en el procedimiento EPJ8!# Planilla Prueba de Jarra. ELABORADO POR: Estudiantes seminario &!#



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Para conocer el volumen mlM de solución del producto químico a adicionar a las jarras en función de la cantidad de ppm de productos que se quiere probar en función de la concentración de cada uno de los productos preparados, se usa la siguiente ecuaciónG 7olumen de solución mlM N ? oluciónO#!!!!@"7ol. -uestra ?ml@M O 1 ppm Las principales observaciones que se :acen para evaluar los resultados de los ensayos de jarras sonG

a9 Obe"vaci)n Vi&al 'onsiste en observar la forma como se desarrolla el floc en cada uno de los vasos, escogiendo aquel que produ*ca el floc más grande, de mayor velocidad de asentamiento, y que deje ver el agua más cristalina entre las partículas coaguladas.

b9 '&"biedad del ag&a edi!entada. Las observaciones visuales para estimar el tama
c9 Indice de illco!b. =na forma de clasificar las características del floc es mediante el Dndice de illcomb, tal como aparece en la siguiente descripciónG ELABORADO POR: Estudiantes seminario &!#



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;
floculación )loc visible, muy peque
+

imperceptible para un observador. )loc disperso, bien formado

/

pero de sedimentación lenta o nula. )loc claro, de tama
2

grande, pero de sedimentación lenta . )loc bueno, que sedimenta fácil,

4

pero no completamente. )loc e1celente, que sedimenta todo,

18

+.6.

Dec"i,ci)n del *loc )loc coloidal. ing>n signo de

dejando el agua cristalina

Planeaci)n de lo ena%o

Los ensayos de Jarras usualmente se :acen paraG

a9

'ontrolar un programa de 9ratamiento e1istente.

b9

Para seleccionar nuevos programas dentro de varias alternativas.

c9

Para comparar tratamientos e1istentes contra nuevo programas.

=n programa de clarificación de agua debe estar basado en los siguientes aspectosG

a9

9ipo de agua cruda

b9

9ipo de Planta




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c9

'ondiciones de la operación de la planta

d9

'alidad requerida del agua tratada

%demás de tales consideraciones, antes de reali*ar los ensayos jarra, se debe establecer el objetivo del programa de clarificación. e debe mantener en mente las siguientes preguntasG

•

Qe

quiere producir agua de mejor

calidad a

la que se está

produciendoR

•

Qe quiere producir la misma calidad, pero a un menor costoR

•

Qe quiere subsanar un error de dise
•

Qe quiere reducir el arrastre de los flocs en sedimentadores porque las carreras de los filtros son muy cortas y el consumo de agua de lavado es e1cesivoR

•

Qe quiere aumentar la capacidad de la planta acelerando la floculación y"o produciendo un floc que tenga mayor velocidad de sedimentaciónR




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Qe quiere reducir corrosividad en el agua tratada o eliminar la aplicación de cal, porque su manipuleo es engorrosoR

•

Qe quiere disminuir la frecuencia de lavado de los sedimentadores, teniendo un tratamiento que produ*ca menos lodoR

•

Qe quiere tener varios de los requerimientos de los numerales anterioresR

El tipo de ensayo de jarra que :abrá que :acer dependerá entonces del objetivo u objetivos que se quieran lograr en el programa de clarificación de agua. %sí por ejemplo, si lo que se quiere es mejorar la velocidad de sedimentación del floc, el principal ensayo de jarras que :abrá que :acer es el SEnsayo de sedimentaciónT. Kbviamente, antes de ;ste :abrá que reali*ar otros previos. Por otra parte, si la investigación contempla la comparación de nuevos programas con el programa de uso actual, ;ste >ltimo servirá de control y todos los otros que se investiguen se compararán contra ;l.

9eniendo en cuenta las consideraciones arriba mencionadas, se deben establecer sub8 objetivos en cada serie de ensayos que se :aga, usando los resultados de una serie para establecer los sub8objetivos de la siguiente, y así sucesivamente y :asta alcan*ar el objetivo principal. E '%$% E2DE $E E%UK B%U 5=E '%-6D%2 KL%-E9E =% 7%2D%6LE $E 9DE-PK.




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9odos estos datos quedaran registrados en PJ8L%6.!# Prueba de Jarra.

-. Re$e"encia Doc&!ento del Site!a

P=>=(.881 'ontrol de $ocumentos an&al de Ag&a alco H -c4raC Bill




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