UNIVERSIDAD RAFAEL LANDÍVAR Campus Regional San Pedro Claver S.J de la Verapaz
CURSO
INGENIERÍA SANITARIA II
INVESTIGACIÓN No. 2
PRUEBA DE JARRAS
Febrero de 2017
UNIVERSIDAD RAFAEL LANDÍVAR Campus regional San Pedro Claver S.J de la Verapaz Curso: Ingeniería Sanitaria II Docente: Ing. Reinaldo García Estudiante: Anny Alejandra Marroquin Sierra
INVESTIGACIÓN No. 2
PRUEBA DE JARRAS ANTECEDENTES Los primeros aparatos para realizar la prueba de jarras fueron desarrollados en los Estados Unidos, entre 1 918 y 1 921; por Langelier y Baylis (de manera separada). Desde entonces, esta prueba ha constituido uno de los más importantes instrumentos de trabajo en las plantas de tratamiento a nivel mundial, dado a que se considera la técnica más usada para determinar la dosis de químicos y otros parámetros para la potabilización del agua.
DEFINICIÓN GENERAL La prueba de jarras es un procedimiento común de laboratorio, cuyo objetivo es determinar las condiciones óptimas de funcionamiento para el agua o el tratamiento de aguas residuales. Este método permite realizar ajustes en el pH, las variaciones en la dosis de coagulante o polímero; con el fin de predecir el funcionamiento de una operación a gran escala de tratamiento. Una prueba de jarras simula los procesos de coagulación y floculación, que fomentan la eliminación de los coloides en suspensión y materia orgánica que puede conducir a problemas de turbidez, olor y sabor.
¿EN QUÉ CONSISTE LA PRUEBA DE JARRAS? Haciendo uso de cinco o seis vasos de precipitado (o frascos de boca ancha) se coloca en ellos de 1 a 3 litros de agua de la muestra, agregando diversas dosis
de
coagulante
a
cada uno mientras
se agita fuertemente,
posteriormente se suspende la agitación violenta y se deja durante 10 a 30 minutos una agitación lenta, mediante la cual se debe observar tanto el aspecto como también el tamaño del floculo formado en cada vaso.
Figura 1. Vaso de Precipitado
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Tal y como se ha mencionado anteriormente, este proceso pretende simular las condiciones en las cuales coagula el agua en una planta de tratamiento; sin embargo, por el pequeño volumen ensayado en los vasos de precipitado, la prueba de jarras resulta ser una pobre reproducción del proceso, ya que en los tanques de floculación reales, el volumen es mucho mayor.
APARATO El aparato de prueba de jarra, como lo muestra la
Figura 2. Aparato de ensayo
figura 2; contiene seis remos que remueven el contenido de seis envases con una capacidad específica. Un envase actúa como un control, mientras que las condiciones de funcionamiento pueden variar entre los restantes cinco contenedores. Un medidor de RPM (mostrado en la figura 3) en la parte superior central del dispositivo permite el control uniforme de la velocidad de mezclado en todos los contenedores. Figura 3. Esquema del dispositivo de la prueba de
jarras
CONSIDERACIONES MEDIANTE EL PROCEDIMIENTO A. RESPECTO A LAS SOLUCIONES -
Evitar la hidrólisis de la solución de coagulante empleada. Mientras que una solución patrón de coagulantes sea más débil y su pH más elevado, se hidroliza de manera más rápida.
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Preferiblemente se debe tener una solución patrón concentrada (mayor al 10%) y preparar a través de ella la solución diluida del 1%.
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-
En todos los casos, la solución de coagulantes debe estar fresca; por lo que resulta conveniente marcar la fecha de preparación en el frasco que la contendrá.
B. RESPECTO AL VOLUMEN - Los mejores resultados se obtienen tras el empleo de volúmenes grandes de agua. C. RESPECTO A LA TEMPERATURA -
La prueba de jarras se debe realizar a la misma temperatura a la que se encuentra el agua en la planta de tratamiento.
D. RESPECTO A LA ADICIÓN DE COAGULANTES -
Los coagulantes deben de añadirse en el mismo orden en el que se agregan en la planta de tratamiento y lo más rápido posible a cada una de las seis jarras. Es indispensable tomar en cuenta que los coagulantes se aplican mediante una pipeta, de forma profunda en el líquido y junto al eje de las paletas.
E. RESPECTO A LA VELOCIDAD DE ROTACIÓN DE LAS PALETAS -
La energía que se comunica al líquido a través de los agitadores tiene alta incidencia en el proceso. Algunos operadores suelen usar de 80 a 100 rpm en 30 segundos, para la mezcla rápida; y de 20 a 40 rpm durante 15 – 30 minutos para la mezcla lenta. Es preferible determinar una energía de agitación que pueda producir un resultado comparable al de la planta de tratamiento.
REALIZACIÓN DE LA PRUEBA DE JARRAS A. EQUIPO Test de Jarras. B. ESPECIFICACIONES
C. REQUERIMIENTOS
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D. INSTRUCTIVO GENERAL -
Verificar que todas las jarras estén centradas.
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Controlar que todas las paletas estén centradas. Conectar el equipo.
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Encender las lámparas.
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Programar la agitación rápida.
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Programar la agitación lenta. Conclusión de la prueba.
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Apagar sistemas de controles.
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Desconectar y dejar completamente limpio el equipo.
E. SOLUCINES QUÍMICAS Es indispensable preparar soluciones “madres” o soluciones base de coagulantes, coadyuvantes coagulantes y otros
reactivos químicos, cada uno de ellos con
concentraciones tales que las cantidades adecuadas para utilizarse en las pruebas de coagulación se puedan medir de manera exacta y conveniente.
F. PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA PARA: TRATAMIENTO POR COAGULACIÓN -
Colocar exactamente 2 litros (o la capacidad trabajada) en cada uno de los vasos de precipitado, medidos con una probeta graduada, de una muestra fresca del agua cruda.
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Anotar la cantidad de coagulante que es necesario añadir a cada vaso. Considerar que esta cantidad variará de vaso a vaso.
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Haciendo uso de cada pipeta, añadir el coagulante en cantidades crecientes en vasos sucesivos. 5
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Colocar las paletas de agitación dentro de los vasos, arrancar el agitador y operarlo con la velocidad de agitación rápida.
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Reducir la velocidad al grado seleccionado de agitación.
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Controlar y anotar el tiempo en el que se empieza a formar un flóculo. Observar la resistencia del flóculo al grado de agitación sin fragmentarse.
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Una vez transcurrido el periodo de agitación, detener el agitador y determinar el tiempo que transcurre para que el flóculo se sedimente en la parte inferior del vaso.
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Esperar 20 minutos, de tal modo que el flóculo se asiente.
-
Determinar el color y turbiedad del sobrenadante (líquido que se encuentra por encima
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de los flóculos). Registrar: dosis, tiempo, velocidad de mezclado, pH, características de crecimiento de los flóculos y análisis del sobrenadante.
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Permitir que el flóculo asiente en el fondo, durante un tiempo de treinta minutos.
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Filtrar el sobrenadante a través de un papel filtro. Filtrar aproximadamente 100 o 150 ml más de muestra.
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Determinar lo siguiente: turbiedad, pH, color, aluminio residual en el filtrado. Figura 4. Vista microscópica de un flóculo
PARÁMETROS PARA LOS RESULTADOS OBTENIDOS MEDIANTE LA PRUEBA DE JARRAS A. OBSERVACIÓN Procedimiento usualmente realizado. Consiste únicamente en observar la forma en la que se desarrolla el flóculo en cada una de las jarras, prestando especial atención a aquella que produzca el flóculo más grande, de mayor velocidad de asentamiento aparente y que deje ver agua más cristalina entre partículas coaguladas.
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Tabla: Índice de floculación de Willcomb
B. TIEMPO DE FORMACIÓN DEL FLÓCULO Determinación del tiempo, en segundos, que tarda en aparecer el primer indicio de formación del flóculo, con la finalidad de determinar la velocidad de reacción. C. VOLUMEN DE FLÓCULO SEDIMENTADO Cuando la mezcla es bastante turbia o proveniente de una carpeta de lodos, es posible obtener una idea del porcentaje de sedimentos no compactados. D. CANTIDAD DE COAGULANTE RESIDUAL Sumamente útil para estimar la sobredosis de coagulantes, en especial cuando se trata de sulfato de aluminio. Se ejecuta pipeteando 50ml del sobredrenante de las pruebas de jarras, esto después de haber dejado sedimentar el agua por una o dos horas. Se determina el Aluminio, considerando que cantidades mayor a 0.2 – 0.4 mg/L indican un exceso de coagulante. E. CONTROL DEL PH Y ALCALINDAD Ambos parámetros o propiedades deben medirse ANTES y DESPUÉS del proceso de coagulación. F. TURBIEDAD RESIDUAL Determinación del sobredrenante que se produce después de 30 a 60 minutos. La turbiedad residual puede determinarse de las siguientes maneras: -
Directamente: haciendo uso de un tubidímetro fotoeléctrico.
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Filtración: Filtrando la muestra del sobredrenante en el papel de filtro Whatman No. 40 o similar, posteriormente medir la turbiedad del agua filtrada. Figura 5 Sistema para tomar turbiedades residuales
RAZONES QUE INCIDEN EN RESULTADOS POCO PRECISOS TRAS LA APLICACIÓN DE LA PRUEBA DE JARRAS A. En los floculadores existe un flujo continuo, de modo contrario, en las jarras NO hay flujo. Como resultado a esta situación, en los floculadores la masa de agua sufre un tratamiento desigual debido a los cortocircuitos que retienen una parte de ella durante largo tiempo, mientras que a la otra la dejan pasar de forma casi inmediata. En cambio, en la prueba de jarras el agua queda retenida durante todo el tiempo del ensayo. B. La escala de las “jarras” no guarda relación con la del floculo, por lo que este se produce a escala natural y las jarras son mucho más pequeñas comparadas con los floculadores. C. Es posible que la dosificación de los coagulantes y la agitación de la masa de agua estén mejor contraladas mediante la prueba de jarras que en la planta de tratamiento.
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COMENTARIO Como se ha descrito anteriormente, la prueba de jarras que es también llamada test de jarras, es muy utilizada para la determinación de la dosis más efectiva de coagulante para un agua específica; durante el control de la floculación y coagulación en una planta de tratamiento. Además, esta prueba se emplea también con la finalidad de determinar las velocidades de sedimentación para el respectivo diseño de tanques de sedimentación y el conocimiento del potencial del agua cruda para la filtración directa. Por estas y muchas otras razones, se hace evidente la importancia del conocimiento acerca de la
prueba
descrita
líneas
arriba,
sus
elementos,
parámetros,
factores
incidentes,
consideraciones, etc.
BIBLIOGRAFÍA -
Teoría, diseño y control de los procesos de clarificación del agua.
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DETERMINACIÓN DE LAS DOSIS ÓPTIMAS DEL COAGULANTE SULFATO DE ALUMINIO GRANULADO TIPO B EN FUNCIÓN DE LA TURBIEDAD Y EL COLOR PARA LA POTABILIZACIÓN DEL AGUA EN LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE VILLA SANTANA. Catrillón Daniela, Giraldo María.
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https://es.scribd.com/doc/72329741/METODO-DE-JARRAS
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http://es.calameo.com/books/00027965903da5da1c745
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https://prezi.com/a0jfrvtqohl9/test-de-jarras-floculacion-y-coagulacio/
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