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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL Facultad de Ingeniería Química Carrera de Ingeniería Química Trabajo de Titulación Previa a la obtención del Título de: INGENIERO QUÍMICO Tema: “Depuración parcial de una muestra del Río Daule, Captada en el km 26 vía Daule, en el Recinto Puente Lucía, mediante Método Electroforético” AUTORES: KATHERINE VANESSA MERO INTRIAGO WENDY ELIZABETH BARONA FLOR DIRECTOR DE TESIS: Ing. Quím. Carlos Rafael Calle Jara Msc. Guayaquil – Ecuador 2018
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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
Facultad de Ingeniería Química
Carrera de Ingeniería Química
Trabajo de Titulación
Previa a la obtención del Título de:
INGENIERO QUÍMICO
Tema:
“Depuración parcial de una muestra del Río Daule,
Captada en el km 26 vía Daule, en el
Recinto Puente Lucía, mediante
Método Electroforético”
AUTORES:
KATHERINE VANESSA MERO INTRIAGO
WENDY ELIZABETH BARONA FLOR
DIRECTOR DE TESIS:
Ing. Quím. Carlos Rafael Calle Jara Msc.
Guayaquil – Ecuador
2018
II
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
Facultad de Ingeniería Química
Carrera de Ingeniería Química
ACTA DE APROBACIÓN
Trabajo de Titulación
TEMA:
““Depuración parcial de una muestra del Río Daule,
Captada en el km 26 vía Daule, en el
Recinto Puente Lucía, mediante
Método Electroforético”
Presentado por:
KATHERINE VANESSA MERO INTRIAGO
WENDY ELIZABETH BARONA FLOR
Aprobado en su estilo y contenido por el Tribunal de Sustentación:
……………………………………………………………… Ing. Quím. Carlos Calle Jara Msc.
Director del Proyecto
Presidente del Tribunal Profesor del Tribunal o Miembro __________________ ______________________
Profesor del Tribunal o Miembro
__________________________
Fecha de finalización Proyecto de Investigación: Abril 2018
III
REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA
FICHA DE REGISTRO DE TESIS/TRABAJO DE GRADUACIÓN
TÍTULO Y SUBTÍTULO: “DEPURACIÓN PARCIAL DE UNA MUESTRA DEL RÍO DAULE, CAPTADA
EN EL KM 26 VÍA DAULE DEL RECINTO PUENTE LUCÍA, MEDIANTE
MÉTODO ELECTROFORÉTICO”
AUTOR(ES)
(apellidos/nombres): MERO INTRIAGO KATHERINE VANESSA; BARONA FLOR WENDY
ELIZABETH
REVISOR(ES)/TUTOR(ES) (apellidos/nombres):
REVISOR: COLOMA COLOMA TONY
TUTOR: CALLE JARA CARLOS RAFAEL
INSTITUCIÓN: UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
UNIDAD/FACULTAD: INGENIERÍA QUÍMICA
MAESTRÍA/ESPECIALIDAD:
GRADO OBTENIDO: TÍTULO DE INGENIERO QUÍMICO
FECHA DE PUBLICACIÓN: No. DE PÁGINAS: 89
ÁREAS TEMÁTICAS:
PALABRAS CLAVES/ KEYWORDS:
Depuración, flóculos, electroforesis, electroflotación.
RESUMEN/ABSTRACT (150-250 palabras): El presente proyecto de titulación pretende verificar que el método
electroforético depura parcialmente una muestra de agua del Río Daule captada en el km 26 vía Daule del
recinto Puente Lucía. Luego de realizado el protocolo de la toma de la muestra se realizó la custodia de la
misma, la cual fue llevada hacia el reactor para proceder a la depuración. Al realizar la experimentación se
observó que en el cátodo se produce hidrógeno en forma de burbujas, las cuales arrastran a los flóculos
formados hacia la superficie (proceso al cual se denomina electroflotación), de la que pueden ser retirados
mediante un simple barrido mecánico, se trabajó con un voltaje de 12 V a corriente continua con un tiempo
determinado de 30 min. Se ha reportado que el pH oscila de 8 a 9, los STD fluctúan entre 95,67mg/l a 95,5mg/l
y la conductividad está dentro del rango de permisibilidad, es decir 1300 μS/cm. A diferencia del método
químico clásico, la electroforesis presenta la ventaja, de no necesitar la adición de ningún agente floculante y
que los flóculos son arrastrados hacia la superficie y retirados fácilmente de ella.
ADJUNTO PDF: SI NO
CONTACTO CON AUTOR/ES: Teléfono: Katherine Mero:
0980362826 Wendy Barona:
0939523864
E-mail:
CONTACTO CON LA
INSTITUCIÓN: Nombre: Teléfono: E-mail:
IV
V
VI
VII
VIII
DEDICATORIA
Dedico este logro a Dios por haberme brindado las fuerzas y ganas
que se necesitan para vencer muchos obstáculos universitarios, por
brindarme la vida y salud y haber permitido llegar a esta etapa de mi
vida. A mi familia porque ellos son mi inspiración del día a día. Sus
deseos y anhelos que tienen para mí se están cumpliendo. Son un
pilar muy fundamental en mi vida. Fueron las personas que se
sacrificaron por brindarme un buen estudio y verme como siempre lo
desearon como un profesional, me enseñaron que nada en la vida
es fácil y que todo se lo gana con el sudor de la frente y que con su
forma de ser entendí que con humildad y sabiduría se llega muy
lejos.
Y a los demás familiares y amigos con los que sé que cuento en
cualquier etapa de mi vida.
KATHERINE VANESSA MERO INTRIAGO
IX
DEDICATORIA
Dedico en primer lugar a Dios por brindarme el privilegio de estudiar
y las fuerzas necesarias para alcanzar mis metas. A mi madre por su
esfuerzo, sus sabios consejos y su ejemplo de superación. A mi
papá por su perseverancia y disciplina, a mi hermana que siempre
ha estado junto a mí, brindando su apoyo incondicional. Y al resto de
mi familia por ser mi base para mí crecimiento personal, profesional
y espiritual.
A mis amigos que siempre me han brindado su ayuda en todo
momento.
WENDY ELIZABETH BARONA FLOR
X
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios, porque hasta aquí me ha ayudado y me seguirá
ayudando en todas las metas que me proponga Agradezco a toda mi
familia por ser el pilar fundamental de mi vida. Mi inmenso agradecimiento
a la tutor de la tesis Ing. Carlos Calle, quien con sus conocimientos supo
ilustrarme y orientarme al desarrollo de la misma.
KATHERINE VANESSA MERO INTRIAGO
XI
AGRADECIMIENTO
Dedico en primer lugar a Dios por brindarme el privilegio de estudiar
y las fuerzas necesarias para alcanzar mis metas. A mi madre por su
esfuerzo, sus sabios consejos y su ejemplo de superación. A mi
papá por su perseverancia y disciplina, a mi esposo que siempre han
estado junto a mí, brindando su apoyo incondicional. Y al resto de mi
familia por ser mi base para mi crecimiento personal, profesional y
espiritual.
WENDY ELIZABETH BARONA FLOR
XII
TABLA DE CONTENIDO
CERTIFICADO DE APROBACIÓN DEL REVISOR…………………….
¡Error! Marcador no definido.
DECLARACIÓN DE AUTORÍA…………………………………………….
¡Error! Marcador no definido.
CERTIFICADO DEL SIMILITUD………………………………………….. VI
CERTIFICADO DEL TUTOR……………………………………………...
¡Error! Marcador no definido.
DEDICATORIA……………………………………………………………. VIII
AGRADECIMIENTO………………………………………………………… X
AGRADECIMIENTO……………………………………………………….. XI
TABLA DE CONTENIDO…………………………………………………. XII
INDICE DE TABLAS……………………………………………………… XVI
INDICE DE FIGURAS…………………………………………………….
XVII
INDICE DE GRÁFICAS………………………………………………….
XVIII
RESUMEN………………………………………………………………… XIX
ABSTRACT………………………………………………………………… XX
XIII
INTRODUCCIÓN……………………………………………………………. 1
CAPITULO I………………………………………………………………….. 3
EL PROBLEMA……………………………………………………………… 3
1.1 TEMA…………………………………………………………………… 3
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA……………………………….. 3
1.3 FORMULACIÓN Y SISTEMATIZACIÓN DEL PROBLEMA……….. 4
1.3.1 Formulación del problema………………………………………… 4
1.3.2 Sistematización del problema…………………………………….. 4
1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN………………………………. 5
1.4.1 Objetivo General…………………………………………………… 5
1.4.2 Objetivos Específicos……………………………………………… 5
1.5 JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN………………………….. 5
1.5.1 Justificación Teórica……………………………………………….. 5
1.5.2 Justificación Metodológica,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 6
1.5.3 Justificación Práctica………………………………………………. 6
1.6 DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN…………………………… 7
1.7 HIPÓTESIS DE LA INVESTIGACIÓN………………………………… 8
1.8 VARIABLES DE LA INVESTIGACIÓN……………………………….. 8
XIV
1.9 OPERACIONALIZACIÓN DE LAS VARIABLES…………………….. 9
CAPITULO II………………………………………………………………... 10
MARCO REFERENCIAL………………………………………………….. 10
2.1 Antecedentes de la investigación…………………………………… 10
2.2 MARCO TEÓRICO……………………………………………………. 12
2.2.1 Electroquímica…………………………………………………….. 12
2.2.2 Electroforesis……………………………………………………… 15
2.2.3 Aguas Residuales………………………………………………… 23
2.2.4 Efluentes Industriales……………………………………………. 24
2.2.5 Normas de calidad de las aguas………………………………... 24
2.2.6 Agua de Río……………………………………………………….. 25
2.2.7 Calidad de Agua del Río Daule…………………………………. 28
2.2.8 Reactor…………………………………………………………….. 36
2.3 MARCO LEGAL……………………………………………………….. 39
2.3.1 Criterios de calidad para aguas de consumo humano y uso
doméstico………………………………………………………………… 40
CAPITULO III,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 42
MARCO METODOLÓGICO………………………………………………. 42
3.1. NIVEL DE LA INVESTIGACIÓN………………………………….. 42
XV
3.2. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN……………………………….. 42
3.3. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN……………………… 42
3.4. RECURSOS………………………………………………………….43
3.4.1. Materiales y Equipos…………………………………………….. 43
3.5. FORMULACIÓN DE LOS EXPERIMENTOS Y DESCRIPCIÓN
DEL PROCESO…………………………………………………………….. 44
3.5.1. Construcción del equipo electroforético……………………. 44
3.5.2. Descripción del Proceso de depuración……………………..45
3.6. INGENIERIA DE PROCESOS……………………………………..47
3.7. CONSUMO DE ENERGÍA………………………………………….48
CAPÍTULO IV………………………………………………………………. 50
ANALISÍS DE RESULTADOS……………………………………………. 50
4.1. Comportamiento turbidez agua de río Daule tratada…………… 50
4.3. Comportamiento sólidos totales disueltos (TDS) agua de río Daule
tratada…………………………………………………………………………. 51
4.4. Análisis de Coliformes de agua de río Daule tratada……………….. 52
CONCLUSIONES………………………………………………………….. 55
RECOMENDACIONES……………………………………………………. 56
XVI
BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………….. 57
ANEXOS…………………………………………………………………. - 61 -
INDICE DE TABLAS
Tabla 1: Las variables operativas ................................................................. 9
Tabla 2: Fenómenos electrocinético .......................................................... 20
Tabla 3: Sólidos disueltos totales Río Daule (mg/l) ................................. 29
Tabla 4: Sólidos suspendidos totales Río Daule (mg/l) .......................... 30
Tabla 5: Turbidez (NTU) Río Daule ........................................................... 31
Tabla 6: Temperatura del agua del Río Daule ......................................... 32
Tabla 7: Potencial de hidrógeno en el Río Daule .................................... 33
Tabla 8: Conductividad eléctrica (μs/cm) en el Río Daule ..................... 34
Tabla 9: Oxígeno disuelto (OD) en el río Daule ....................................... 35
Tabla 10: Límites máximos permisibles para aguas de consumo
humano y uso doméstico, que únicamente requieren tratamiento
convencional................................................................................................... 41
Tabla 11: Metodologías utilizadas para la realización de pruebas físico
-químicas......................................................................................................... 46
Tabla 12: Resultados de análisis del rio Daule antes de ser tratada por
el método electroforético .............................................................................. 53
Tabla 13: Resultados de análisis del rio Daule después de ser tratada
por el método electroforético ....................................................................... 54
XVII
INDICE DE FIGURAS
Figura 1: Mapa de la zona de trabajo. ........................................................ 7
Figura 2: Esquema de un proceso electroquímico.................................. 12
Figura 3: Esquema de un proceso Faradaico y no Faradaico .............. 13
Figura 4: Configuración bipolar en paralelo ............................................. 38
Figura 5 : Protocolo de caracterización de la muestra de agua del Río
Daule................................................................................................................ 48
XVIII
INDICE DE GRÁFICAS
Gráfica 1: turbidez agua de rio Daule sin tratar ....................................... 50
Gráfica 2: remoción turbidez agua del río Daule tratada ....................... 51
Gráfica 3: Sólidos totales disueltos del rio Daule sin tratar ................... 51
Grafica 4: Remoción de los sólidos totales disueltos en la muestra de
agua del río Daule tratada ............................................................................ 52
XIX
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA
UNIDAD DE TITULACIÓN
“DEPURACIÒN PARCIAL DE UNA MUESTRA DE AGUA DEL RÍO
DAULE, CAPTADA EN EL KM 26 VÍA DAULE DEL RECINTO
PUENTE LUCÍA , MEDIANTE MÉTODO ELECTROFORÈTICO”
Autores: Barona Flor Wendy Elizabeth, Mero Intriago Katherine Vanessa
Tutor(a): Ing. Carlos Rafael Calle Jara
RESUMEN
El presente proyecto de titulación pretende verificar que el método
electroforético depura parcialmente una muestra de agua del Río Daule
captada en el km 26 vía Daule del recinto Puente Lucía. Luego de
realizado el protocolo de la toma de la muestra se realizó la custodia de la
misma, la cual fue llevada hacia el reactor para proceder a la depuración.
Al realizar la experimentación se observó que en el cátodo se produce
hidrógeno en forma de burbujas, las cuales arrastran a los flóculos
formados hacia la superficie (proceso al cual se denomina
electroflotación), de la que pueden ser retirados mediante un simple
barrido mecánico, se trabajó con un voltaje de 12 V a corriente continua
con un tiempo determinado de 30 min. Como resultados se obtuvo que el
pH oscila de 8 a 9, los STD fluctúan entre 95,67mg/l a 95,5mg/l y la
conductividad está dentro del rango de permisibilidad, es decir 1300
μS/cm. A diferencia del método químico clásico, la electroforesis presenta
la ventaja, de no necesitar la adición de ningún agente floculante y que
los flóculos son arrastrados hacia la superficie y retirados fácilmente de
ella.
Palabras claves: Depuración, flóculos, electroforesis, electroflotación
XX
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA
UNIDAD DE TITULACIÓN
“PARTIAL DEPURATION OF A WATER SAMPLE FROM THE
DAULE RIVER, DETECTED AT KM 26 VIA DAULE OF THE LUCIA
BRIDGE, BY ELECTROPHORIC METHOD”
Autors: Barona Flor Wendy Elizabeth, Mero Intriago Katherine Vanessa
Tutor(a): Ing. Rafael Calle
ABSTRACT
The present titration project aims to verify that the electrophoretic method
partially purifies a sample of water from the Daule River located at km 26
via Daule belonging to the Puente Lucia enclosure. After carrying out the
protocol of the sampling, the custody of the sample was carried out, which
was taken to the reactor to proceed with the purification? When
conducting the experiment it was observed that hydrogen is produced in
the cathode in the form of bubbles, which drag the formed flocs towards
the surface, (a process referred to as electroflotation), from which they can
be removed by a simple mechanical sweep, worked with a voltage of 12 V
to direct current with a determined time of 30 min. It has been reported
that the pH ranges from 8 to 9, the STD fluctuates between 95,67mg/l to
95,5mg/l and the conductivity is within the range of permissibility, ie 1300
μS / cm. Unlike the classical chemical method, electrophoresis has the
advantage of not needing the addition of any flocculating agent and that
flocs are dragged to the surface and easily removed from it.
Key words: Depuration, flocs, electrophoresis, electroflotation
1
INTRODUCCIÓN
En la actualidad el mundo afronta un problema debido a la disponibilidad
de agua dulce, ya que esta es vital para el consumo de los seres
humanos. El 97% corresponde a las aguas subterráneas, el 3% agua
superficial y 0,8% de agua dulce. El agua no siempre es apropiada para el
consumo humano, por eso es necesario realizar la remoción de las
impurezas presentes en el agua, el color y la turbiedad son parámetros
principales que deben considerase, en la evaluación de la calidad del
agua tratada, siendo indicadores sanitarios y patrones de aceptación del
agua para consumo humano (funasa, 2006). En Brasil, de acuerdo con el
decreto n° 518 / 2004 del Ministerio de la salud, el valor máximo de
turbiedad permitido es de 5,0 NTU como nivel establecido para consumo
humano.
Las partículas coloidales que confieren turbiedad y color, sobre todo en
aguas naturales, poseen en su mayor parte cargas eléctricas negativas en
su superficie, que crean una barrera repelente entre sí, lo que imposibilita
su aglomeración. Así, se hace necesario promover la alteración de las
características de la superficie de las partículas con la adición de
coagulantes, siendo uno de los primeros pasos en el proceso de
tratamiento del agua en la entrada del agua bruta de una estación de
tratamiento de agua. Todas las demás etapas posteriores dependen del
éxito de la coagulación.
2
La electroforesis se refiere a una técnica que emplea un campo eléctrico
aplicado que actúa sobre partículas cargadas, causando su movimiento a
través de una matriz.
Entre 1940 y 1960 se implementó la electroforesis aplicada a moléculas
de proteínas aminoácidos e iones inorgánicos. La electroforesis se sumó
además el isoelectroenfoque y la isotacoforesis, basadas en diferentes
propiedades físicas. Que permitió realizar análisis separados en una
misma muestra o bien realizar combinaciones de métodos. (Zarza, 2014)
En el capítulo I, se indica el problema existente con la contaminación del
agua de los ríos, los cual contienen gran cantidad de contaminantes
debido a la actividad agrícola e industrial del sector, generándose de esta
forma la contaminación de los mismo a través de las aguas residuales.
En el capítulo II, damos a conocer los diferentes tipos de contaminaciones
a los que se ven sometidos los ríos. Además se menciona el proceso de
electroforesis y la ventaja que presenta en el tratamiento de aguas
residuales.
En el capítulo III, se describe la Metodología experimental, en el cual
damos a conocer la forma de depurar el agua de río, utilizando el proceso
de electroforesis en una muestra tomada en el km 26 vía Daule. Para tal
efecto construimos un reactor casero, alcanzando así el objetivo de
nuestro proyecto.
Y finalmente, en el Capítulo IV, analizamos las conclusiones para realizar
las respectivas recomendaciones, que se deben considerar, para la
aplicación de dicho proyecto.
3
CAPITULO I
EL PROBLEMA
1.1 TEMA
Depuración parcial de una muestra del río Daule, captada en el km 26 vía
Daule del recinto Puente Lucía, mediante método electroforético.
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Actualmente en Ecuador se abordan estudios sobre el saneamiento de
aguas residuales, estas aguas tienen características únicas en función del
tamaño de la población, el sistema empleado en los alcantarillados, la
pluviometría y el grado de industrialización que establecen rangos
variados para caudales como para las características fisicoquímicas de
los vertidos. Los ríos son receptoras de las aguas residuales urbanas sin
depurar, que ocasionan una problemática al no ser tratadas, estos a su
vez están ligadas a contaminación de la tierra donde la gente vive,
contaminación de fuentes de agua, además de producir malos olores
debido a que estas aguas tienen contaminantes como: sólidos en
suspensión, sustancias con requerimiento de oxígeno, grasas, aceites,
contaminantes emergentes y composición biológica. (Centa, 2008).
4
El presente trabajo de investigación está enfocado a disminuir las
concentraciones sólidos disueltos totales, turbidez, PH y conductividad en
el efluente del Rio Daule ubicado en el Km 26 mediante el proceso de
electroforesis mediante electroforesis.
1.3 FORMULACIÓN Y SISTEMATIZACIÓN DEL PROBLEMA
1.3.1 Formulación del problema
¿Es posible disminuir las concentraciones de sólidos disueltos totales,
conductividad, potencial de hidrógeno (pH), y turbidez de una muestra del
río Daule, captada en el km 26 vía Daule del recinto Puente Lucía,
mediante electroforesis?
1.3.2 Sistematización del problema
¿Se puede tener mejores resultados en tratamientos de aguas
empleando métodos electroforéticos?
¿Cuál será el tiempo y voltaje adecuado para la depuración parcial
aplicando electroforesis?
¿Se podrá determinar las cargas contaminantes del río Daule?
¿Es rentable para la industria contar con equipos electroforéticos
para eliminar las cargas contaminantes en los efluentes de sus aguas
residuales?
5
1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
1.4.1 Objetivo General
Disminuir las concentraciones de sólidos disueltos totales,
conductividad, pH y turbidez de una muestra del río Daule, captada
en el km 26 vía Daule del recinto Puente Lucía, mediante
electroforesis.
1.4.2 Objetivos Específicos
Seleccionar la muestra con la que se va a trabajar.
Construir el equipo de Electroforesis.
Utilizar la electroforesis como método de separación y análisis.
Evaluar los resultados obtenidos en la experimentación.
1.5 JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
1.5.1 Justificación Teórica
Un estudio reciente sobre la contaminación del río Daule propuesto por la
Universidad Agraria del Ecuador nos dice que actualmente cuenta con un
mínimo de nivel de oxígeno disuelto (OD) 5.0 y 7.0 mg/L, lo que, según
estándares internacionales afecta la preservación de la fauna en aguas
cálidas dulces.
En 2013 el Ministerio del Ambiente (MAE) existe el impacto originado por
actividades industriales que se desarrollan en Daule son las descargas de
aguas negras, químicos vertidos por industrias (mercurio) y la inserción de
especies invasoras (tilapia). Estos problemas son críticos que se
6
presentan día a día en el río, esta contaminación no solo afecta al sector
anteriormente nombrado, es el denominador común en los ríos que se
encuentran en las zonas. Y por consiguiente, la recuperación de la flora y
de la fauna de los mismos. (Ambiente, 2013).
El presente estudio, tiene como objeto disminuir las concentraciones de
sólidos disueltos totales, conductividad, potencial de hidrógeno (pH) y
turbidez de una muestra del río Daule, captada en el km 26 vía a Daule
del recinto Puente Lucía, mediante electroforesis.
1.5.2 Justificación Metodológica
Esta investigación busca incentivar al desarrollo de nuevas tecnologías
con miras a la protección y cuidado ambiental, de modo que el resultante
de la mezcla sea un material biodegradable.
La presente investigación pretende dar a conocer los parámetros que se
pueden dar para disminuir las cargas contaminantes en el Rio Daule
empleado métodos electroforéticos diseñando el equipo adecuado que
nos van permitir que exista iones que por acción de un campo eléctrico
estas cargas metálicas pesadas se desplacen proporcionalmente a través
de una matriz porosa, que debido a su estructura molecular y la
combinación de la carga que poseen estas partículas migren hacia el
ánodo y cátodo, para finalmente separar los contaminantes del agua,
permitiéndonos depurar parcialmente este efluente.
1.5.3 Justificación Práctica
El beneficio del proyecto será, contribuir enormemente a la recuperación
de las condiciones iníciales de las aguas, no solo del río Daule, si no que
7
de todos los ríos que se encuentran en las mismas condiciones por causa
de la industria.
Los pobladores de la zona serán altamente beneficiados con este
proyecto, se recuperar las condiciones del río implica una reducción de
las enfermedades producidas por las aguas contaminadas de la zona. Se
podrían realizar proceso de tratamiento de efluentes, reduciendo los
costos que la remediación ambiental conlleva.
1.6 DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
La presente investigación tiene como fundamento principal tratar el agua
del río Daule tomando una muestra, la cual se llevará a analizar al
laboratorio de Física-Química ubicada en la empresa de Inprofarm S.A
ubicada en la Av. Juan Tacan Marengo km 2 ½ Vía Daule.
Figura 1: Mapa de la zona de trabajo.
Fuente: (Google Maps, 2017)
8
1.7 HIPÓTESIS DE LA INVESTIGACIÓN
Mediante la aplicación de métodos electroforéticos se tratará de disminuir
las cargas contaminantes como sólidos disueltos totales, conductividad,
potencial hidrógeno (pH) y turbidez logrando de esta manera depurar
parcialmente una muestra del río Daule, captada en el km 26 vía Daule
del recinto Puente Lucía.
1.8 VARIABLES DE LA INVESTIGACIÓN
1.8.1 Variable Dependiente
Depuración parcial de una muestra del río Daule.
1.8.2. Variable Independiente
Aplicación del método Electroforético.
9
1.9 OPERACIONALIZACIÓN DE LAS VARIABLES
Tabla 1: Las variables operativas
Fuente: (Mero & Barona, 2018)
Tipo de variable Variable Sub-variable Definición Indicador de medición Unidad de
medida
Independiente
Aplicación de Electroforesis
Controles del
proceso de
electroforesis.
Desarrollar la
elaboración y
resultado de nuestro
equipo de
electroforesis
Establecer los puntos más importantes que afectan a
los sistemas de electroforesis.
Las cantidades de los materiales empleados en
el equipo de electroforesis son manipuladas en orden
a observar el efecto en los controles del proceso
electroforético
Temperatura,
pH, Solidos
Totales disueltos
Contenido en
carbono
orgánico y
nitrógeno total
de los materiales
mg/L
Dependiente
Medir parámetros presentes en el agua
Disponibilidad de
materia prima.
Análisis de la
muestra
Estima la cantidad de muestras disponible en el
Río Daule, ubicada en el recinto puente lucia, para
su aprovechamiento.
Operación usada para la
obtención del resultado
Puntos de toma
de la muestra
(Rio Daule).
Turbidez
NTU
Numérico
10
CAPITULO II
MARCO REFERENCIAL
2.1 Antecedentes de la investigación
La investigación sobre electroforesis ha sido de gran importancia ya que
se basa en una técnica de separación de partículas, con respecto a la
velocidad diferencial de migración que se observa en las partículas con
cargas neutras o pasivas dispuestas en un medio acuoso, debido a la
atracción y/o repulsión que sufren en un campo eléctrico, siendo este el
principio básico de la electroforesis.
En los últimos 30 años, los métodos electroforéticos han ido
evolucionando rápidamente para ofrecer una resolución muy alta de
separaciones, útiles para numerosos fines en química, química analítica y
especialmente la bioquímica y las ciencias biológicas para la investigación
y numerosos propósitos. (Santaren, 2013).
Tiselius, implementó la técnica de electroforesis de frente móvil en 1937,
pero ésta tenía las siguientes limitaciones:
Remezcla de los componentes por diferencias de densidad.
Difusión de las sustancias tras desconectar la corriente y otros
problemas.
11
Esto haría que la técnica poco a poco fuera quedando en desuso, siendo
sustituida, por orden cronológico, por los siguientes avances:
1950. La electroforesis de zona que utilizaban papel de filtro como
soporte. El principal valedor de la técnica fue H. Svenson, discípulo
de Tiselius, pero sin embargo, la técnica tuvo un corto recorrido, ya
que al igual que la de su predecesor, este avance de la electroforesis
presentaba también grandes limitaciones (escasa resolución o
evaporación de electrolito).
1959. La electroforesis en gel de poliacrilamida, siendo los
principales valedores de esta técnica Raymond, Weintraub, Davis y
Ornstein
1964. La electroforesis discontinua (usando tampones con valores de
pH diferentes e iones de distinta movilidad para favorecer la
concentración de las bandas y facilitar la separación posterior) por
parte de Ornestein y Davis.
1967. La electroforesis SDS-PAGE o electroforesis en gel de
poliacrilamida en dodecil-sulfato sódico, siendo los valedores
Shapiro, Viñuela y Maizel. Con esta técnica se puede determinar en
condiciones desnaturalizantes (inactivan la proteína) el tamaño
molecular de las proteínas y determinar su grado de pureza. Es de
las más habituales en el trabajo de rutina del laboratorio.
1970. El isoelectroenfoque, técnica de electroforesis basada en el
principio del punto isoeléctrico de las proteínas. Iniciado por Tiselius
12
en 1947 en sus estudios sobre la naturaleza de las proteínas del
suero, sería finalmente demostrada por Svensson. (Santaren, 2013).
2.2 MARCO TEÓRICO
2.2.1 Electroquímica
2.2.1.1 Definiciones
La electroquímica estudia la interacción y correlación de procesos
eléctricos y químicos a través de reacciones redox. En los métodos
electroquímicos existirá un intercambio iónico entre electrones y
electrodos, que a causa de una diferencia potencial producirá una
corriente donde los electrones fluirán de un punto de mayor carga
negativa hacia un punto de mayor carga positiva. Los dos procesos que
rigen el comportamiento de este tipo de reacciones son la transferencia de
masa y la transferencia de electrones (Gilpavas E. , 2008)
Figura 2: Esquema de un proceso electroquímico
Fuente: (G., 2005)
Sobre un electrodo pueden tener lugar dos tipos de procesos que se
denominan: Faradaicos y No – Faradaicos.
Faradaicos: Son aquellos que tiene lugar mediante transferencia de
cargas entre el electrodo y la disolución (oxidaciones y reducciones).
13
Obedecen la ley de Faraday;
Q = nFM
La cantidad de sustancia electrolizada, es proporcional a la
cantidad de electricidad consumida.
No Faradaicos: Los procesos no – Faradaicos, son aquellos que no
dar lugar a oxidaciones ni reducciones sino que están relacionados a
procesos tales como cargar/descargar, el condensador formado en
las proximidades del electrodo. (electroquimica, 2007)
Figura 3: Esquema de un proceso Faradaico y no Faradaico
Fuente: (G., 2005)
2.2.1.2. Celdas Electroquímicas
En las celdas electroquímicas la energía proviene de reacciones químicas
no espontaneas, esta celda está constituida por dos electrodos que a
través de un puente salino intercambian iones. En el lado izquierdo se
ubicarán el par redox, representando la reacción anódica o de oxidación y
en el lado derecho el par redox representará, la reacción catódica o de
reducción, a estos solo los separará una línea vertical doble, dando inicio
a la existencia de dos interfaces en su comunicación a través del puente
salino. (S. Gomez-Biedma, 2002).
La conductividad, es causada por la aparición de un campo eléctrico entre
un electrodo y otra fase, la cual es normalmente una disolución, causando
14
una transferencia de electrones del electrodo a la disolución o viceversa.
En esta transferencia se produce una reacción química, es decir, se
produce la transformación de un producto en otro. Siendo esta la
propiedad en la que se basan la mayoría de las aplicaciones de la
electroquímica para el cuidado de nuestro Medio Ambiente. (GARCIA,
2012).
2.2.1.3. Tratamiento de aguas residuales mediante tecnología
electroquímica.
Con esta tecnología se puede tratar aguas residuales que contengan
sales, PBCS cianuros, nitritos, fenoles tensoactivos, metales pesados,
grasas e hidrocarburos, de modo que se reduzca los efectos
contaminantes. (Universidad de Alicante, 2018)
Al determinar el DQO, se obtiene ventaja sobre los microorganismos que
existen en las aguas residuales con gran cantidad de toxicidad. Por este
motivo la Tecnología actual es aplicada en:
Generación de ozono.
La degradación de PCBS.
Destrucción de cianuros y nitritos.
Purificación de aguas residuales usando agentes oxidantes y, en
general, como un método para la reducción de la DQO de cualquier
efluente.
Eliminación de fenol.
Eliminación de tensoactivos y tintes o colorantes.
15
Los tratamientos electrolíticos en las aguas residuales, se llevan a cabo a
presión atmosférica y temperatura por debajo de los 60-70
ºC.(Universidad de Alicante, 2018).
Las siguientes reacciones se ven implicadas en los tratamientos
electrolíticos (GARCIA, 2012).
Oxidación anódica y reducción catódica de las impurezas presentes
en el agua.
Solución de ánodos metálicos, descarga y coagulación de partículas
coloidales.
Electroforesis, traspaso de iones a través de membranas
semipermeables.
Flotación de partículas sólidas por arrastre del gas formado.
Precipitación de iones metálicos en cátodos.
Regeneración y concentración de ácidos y álcalis.
Desalado del agua.
2.2.2 Electroforesis
2.2.2.1 Definición
Es la migración de partículas o iones cargados eléctricamente en
soluciones, mediante la aplicación de un campo eléctrico. Tiene
capacidad de separar sustancias muy similares como las proteínas para
objetivos analíticos y preparativos.
Las técnicas basadas en el uso de migración de partículas eléctricamente
cargadas o iones en soluciones debido a una aplicación eléctrica, el
16
campo entre un ánodo y un cátodo se denominan colectivamente
métodos electroforéticos, en donde las macromoléculas están cargadas
eléctricamente al igual que los electrolitos, los cuales se pueden clasificar
en fuertes y débiles dependiendo de la constante de ionización. (Becerril,
2008)
2.2.2.2 Principio de Electroforesis
En un sistema electroforético se pueden producir diversos fenómenos que
se traducen en un transporte de materia: difusión, migración, convección y
flujo calorífico, mismas que se ven perjudicados de manera decisiva a la
separación electroforética. Estos fenómenos se comentan brevemente a
continuación:
Difusión: Fenómeno producido por la existencia de gradientes de
concentración que realiza el transporte hacia las zonas de menor
concentración de cada especie. El potencial químico del sistema
electroforético cambia al añadir la muestra en el sistema. Existe un
parámetro que caracteriza a la movilidad difusional de una especie
en un líquido es el coeficiente de difusión iónica o molecular, que
dependerá del tamaño y de la carga de la especie en cuestión, como
también de las características de la propia disolución. (Cases &
Hens, 1988) .
Migración: Es el movimiento de las especies producidas por una
fuerza externa que es impuesta al medio, lo que en este caso sería el
campo eléctrico y su intensidad. A lo que algunos autores denominan
electrodifusión. Cuando se impone un potencial mediante una
17
disolución, el desplazamiento de una especie cargada será definido
por la conocida movilidad iónica Ɵ, que es un factor de
proporcionalidad entre la velocidad de desplazamiento y el gradiente
de potencial.
𝒗 = Ɵ𝑬
𝑳
Siendo la relación entre la velocidad del ion en (cm/min) y el gradiente de
voltaje E/L (V/cm) impuesto, (L= longitud del soporte). (Cases & Hens,
1988)
Ɵ =𝒗
𝑬/𝑳
Convección: Es un fenómeno no deseable en la electroforesis. Se
basa en el transporte de todo tipo de especies cargadas y no
cargadas en el sistema electroforético, provocado por un movimiento
o flujo de la disolución al incorporar un campo eléctrico en el sistema.
(Cases & Hens, 1988)
Flujo térmico: Al pasar una corriente eléctrica mediante un sistema
que provoca una dada resistencia se originará un calor acorde con
las consideraciones de Joule. Entonces, el sistema electroforético no
es un sistema isotérmico. Debido a la existencia de diferencias de
temperatura, lo que origina un flujo térmico. La fase líquida se mueve
hacia las zonas de menor temperatura, provocando un transporte de
las partículas de interés no debido a la migración. (Cases & Hens,
1988)
18
Reacciones electródicas: Los productos de reducción en el cátodo
y los de oxidación en el ánodo, provocados por el intercambio
electrónico entre especies de bajo y alto potencial redox, da lugar a
indeseables efectos al difundirse en un sistema electroforético en
caso de ser solubles o modificar de forma genérica al sistema.
Siendo una norma general en electroforesis, mantener los electrodos
en recipientes con un amplio volumen de electrolito. (Cases & Hens,
1988)
2.2.2.3 Método de electroforesis
Los métodos electroforéticos contribuyen un potente criterio de pureza al
separar mezclas que poseen cierto tipo de complejidad (como por ejemplo
de ácidos nucleicos, proteínas y otras biomoléculas) que tienen una
elevada sensibilidad cuando son usados en fines analíticos.
Un sistema electroforético consta de tres partes:
Una fase líquida, constituida generalmente por un líquido que
contiene electrolitos que facilitan su conductividad, en las que se
añaden las especies a separar, en algunas sustancias se añaden
sustancias que retardan el movimiento iónico pudiendo estar en
reposo o en movimiento.
Una fase sólida (soporte) que está en contacto con la fase líquida,
pudiendo ser un papel, membrana, un material pulverizado, un gel,
etc. En esta fase no existe en las modalidades conocidas como
“electroforesis libre”
19
Una fase gaseosa (atmósfera de la cámara donde se realiza la
separación) en equilibrio con la fase líquida. En muchas alternativas
no existe dicha cámara.
Antes de comenzar la separación, es decir antes de adicionar la muestra,
el sistema electroforético debe estar en equilibrio termodinámico,
implicando los siguientes ítems:
La temperatura debe ser uniforme
Los potenciales químicos y eléctricos deben ser los mismos en todo
el sistema
Las fuerzas mecánicas deben estar equilibradas.
Cuando los iones cargados son incorporados en el sistema, se rompe
dicho equilibrio: además el trasporte debido a la atracción electrostática,
se originan otros fenómenos dinámicos como el transporte por difusión al
modificarse el potencial químico. Al final el resultado será un
desplazamiento diferencial según la carga y a velocidad diferente, según
sea las características de las especies cargadas que produce la
separación, siendo éste el primordial objetivo de la electroforesis. (Cases
& Hens, 1988)
2.2.2.4 Movimiento electroforético
En el ambiente iónico existe una superficie conocido como plano de
deslizamiento, en donde en caso que la partícula se ponga en movimiento
la distribución iónica se romperá. Experimentalmente se puede determinar
el potencial eléctrico en el plano de deslizamiento puesto que representa
la mínima energía por unidad de carga que hay que aplicar
20
necesariamente para la separación de la partícula de su ambiente iónico.
El proceso de ruptura se lleva acabo cuando se aplique una diferencia de
potencial apropiado que se realiza en toda la superficie de separación de
las capas difusas y rígidas, conocido como potencial Zeta (ζ) o también
llamado potencial electrocinético. (Navarro F. , 2007)
Tabla 2: Fenómenos electrocinético
Fuente: (RODRIGUEZ, 2006)
2.2.2.5 Velocidad de la Molécula
Para separar distintas especies se crea un campo eléctrico para la
molécula colocada en un líquido portador. Al generar este campo existirá
una intensidad pasando constantemente del polo positivo al polo
negativo, por lo tanto, actuará una fuerza sobre la molécula y esta
experimentara una aceleración hasta obtener una velocidad en la que la
resistencia neutraliza la fuerza impulsora, es decir la molécula se
desplaza con una velocidad constante. (Becerril, 2008)
Donde q es la carga y E es la intensidad del campo eléctrico.
Se asume que la partícula es esférica y a partir de la ley de Stokes se
obtiene que
21
Donde R es el radio de la esfera, V su velocidad y η la viscosidad del
fluido.
Por lo tanto será:
Esta velocidad se alcanza a los pocos segundos, por consiguiente se
puede concluir que es constante durante todo el experimento.
2.2.2.6 Clasificación de las técnicas electroforéticas.
Existen muchos tipos de técnicas electroforéticas, las mismas que
comprenden dos categorías:
Electroforesis de frente móvil: cuando las partículas tendrán un
constante movimiento que lo harán de forma libre cuando estas estén
dispersas en el medio donde se encuentren. Es un dispositivo donde
se introducirán los electrodos que crearan un campo eléctrico lo que
generara que las moléculas cargadas se dirijan hacia los electrodos
de polaridad opuesta. (Cases & Hens, 1988).
Electroforesis de zona: Se usan para separar componentes de
mezclas complejas, añadiendo cantidades pequeñas de la disolución
de proteínas a un soporte sólido, untándola con una disolución de
tampón. (Cases & Hens, 1988).
22
2.2.2.7 Ventajas y Desventajas de la electroforesis sobre
tratamientos biológicos y físico-químicos
Existen un gran número de métodos para aguas residuales entre los
cuales están los tratamientos biológicos y los físico-químicos. La
electroforesis es un método que tiene gran potencial para eliminar las
desventajas de los tratamientos tradicionales. (M. Yousuf A. Mollah1,
2001)
Las principales ventajas de la electroforesis son:
La electroforesis en aguas residuales requiere una menor superficie,
entre un 50 a 60% menor que en los sistemas biológicos.
El tiempo de residencia para que se lleve a cabo el proceso es
mucho menor en comparación con el sistema biológico.
Las celdas de electroforesis no requieren de obras civiles
importantes para su instalación, en comparación con los sistemas
biológicos y químicos que sí lo hacen.
En las celdas electroquímicas no se utilizan productos químicos, por
lo tanto no se presenta una contaminación secundaria por el uso de
otras sustancias químicas como se presenta en la precipitación
química.
Los flóculos formados por electroforesis pueden ser filtrados
fácilmente.
Las burbujas producidas durante la electroforesis pueden facilitar la
remoción del contaminante, ya que, estas llevan el contaminante a la
superficie.
23
Desventajas de la electroforesis:
Las desventajas de esta técnica más mencionadas en la literatura son (M.
Yousuf A. Mollah1, 2001):
Los electrodos necesitan ser reemplazados con regularidad debido
a su oxidación. El uso de la electricidad es costoso en algunos
lugares
La formación de una placa de óxido en el cátodo puede disminuir la
eficiencia
Se requiere una conductividad alta.
2.2.3 Aguas Residuales
2.2.3.1 Definición
Se conoce como aguas residuales a los líquidos que provienen de
la actividad humana, que en su composición llevan consigo gran
parte de agua y que por lo general son vertidos a grandes masas de
aguas continentales o marinas. Las aguas residuales se caracterizan
por su composición física, química y biológica, en estas aguas están
presentes grandes contaminantes como materia orgánica, sólidos.
Según sea su uso las aguas residuales presentan diferentes
características. Existe diferencias entre aguas residuales domésticas
o urbanas y aguas residuales industriales (VALENCIA, 2015)
Las exigencias normativas implican la depuración de metales
pesados, compuestos orgánicos refractarios y algunas veces sólidos
inorgánicos disueltos cuando se pretende reutilizar las aguas
24
residuales, ya que presentan una gran amenaza para el medio
ambiente (SUAREZ, 2008).
2.2.4 Efluentes Industriales.
En la industria el agua se utiliza como materia prima, como medio de
producción, para enfriamiento o para lavado. A medida, que el agua
utilizada recorre el proceso de producción se va cargando de
contaminantes.
Las sales inorgánicas, que están presentes en los residuos industriales,
endurecen el agua y hacen que no sea utilizable para usos industriales,
domésticos o agrícolas.
Las aguas industriales contienen sustancias disueltas y en suspensión.
Dentro de las sustancias disueltas hay elementos orgánicos que pueden
ser biodegradables o no biodegradables, y/o elementos inorgánicos (sales
de amoníaco, fosfatos, etc.); como también elementos tóxicos. (Nelson
Leonard Nemerow, 1998).
2.2.5 Normas de calidad de las aguas
Las normas de calidad de las aguas están basadas en uno o dos criterios,
calidades de las aguas superficiales o normas de limitación de vertidos.
Las normas de calidad de agua superficiales incluyen el establecimiento
de calidad de aguas de los receptores, aguas debajo del punto de
descarga, mientras que las normas de limitación de vertidos establecen la
calidad de las aguas residuales en su punto de vertido mismo. (Reyna,
2016).
25
Las normas de calidad dependen de los usos del agua; algunas de estas
incluyen, (ver anexo 1 norma de calidad ambiental y descarga de
efluentes; recursos agua):
Concentración de oxígeno disuelto, OD (mg/lt)
Demanda biológica de oxígeno (DBO)
Demanda química de oxígeno (DQO)
Potencial de hidrógeno (pH)
Color
Turbidez
Dureza
Sólidos disueltos totales (STD, mg/lt)
Sólidos en suspensión (SS, mg/lt)
Concentración de productos tóxicos
Olor
Temperatura
2.2.6 Agua de Río
Se conoce como río a corrientes naturales de agua dulce que fluyen de
manera continua. Esta agua tiene un determinado caudal que a lo largo
del año rara vez suele ser constante, las cuales desembocan al mar, río o
lagos, denominado afluente.
2.2.6.1 Contaminantes de Río
Los vertidos de aguas residuales implican la entrada de microorganismos,
materia orgánica, inorgánica en el río. Tienen una capacidad de
26
asimilación de contaminantes antes de que sean visibles los efectos
negativos.
2.2.6.2 Fenómenos físicos de los vertidos contaminantes
Decantación: por su densidad y tamaño se depositan al fondo del
río, también tiene sólidos decantables orgánicos e inorgánicos.
Suspensión: debido a que tienen una densidad igual al del agua
estos elementos se mantienen suspendidos en la columna de agua
en ríos.
Flotación: por tener una densidad menor a la del agua algunos
elementos flotan en la superficie del agua (SUAREZ, 2008).
2.2.6.3 Efectos causados por los contaminantes en ríos
2.2.6.3.1 Sólidos y líquidos flotantes
Abarca espumas, grasas, aceites, residuos sólidos gruesos y todos
aquellos materiales que flotan en la superficie de ríos. Estos sólidos y
líquidos flotantes causan que el río tenga una desagradable apariencia,
afectan el crecimiento de plantas e impiden el paso de luz a través del
agua. Este efecto interfiere en los tratamientos de aguas potables ya que
produce el estancamiento inmediato de los filtros de arenas además del
sabor y olor que emana.
2.2.6.3.2 Materia orgánica
Provoca olores desagradables, causado por el consumo de oxígeno
disuelto en el agua, sobre todo en condiciones sépticas. La falta de
oxígeno que es causado indirectamente por la MO, es el factor de mayor
relevancia en la contaminación de ríos, debido a que algunas especies de
27
peces son incapaces de sobrevivir en aguas con oxígeno disuelto menor
a 3 ppm.
2.2.6.3.3 Sales inorgánicas
Los vertidos provenientes de las industrias incrementan la concentración
de sales. Las altas concentraciones de sales endurecen el agua
ocasionando incrustaciones en los sistemas de distribución de agua.
Mientras que una ausencia de sales produce agua corrosiva.
2.2.6.3.4 Contaminación térmica
Los vertidos de aguas residuales fabriles generalmente vierten agua a
temperaturas elevadas, lo que provoca la disminución de oxígeno disuelto
dando paso a un daño en la vida acuática y al incremento de la
reproducción bacteriana.
2.2.6.3.5 Color
El color que es apreciado en las agua de ríos es un principal indicador de
la contaminación que esta posee, por tanto si esta agua está contaminada
disminuye la acción fotosintética cuando interfiere con la transmisión de la
luz solar. Este efecto causa una gran dificultad a las plantas de
tratamiento de aguas municipales al momento de eliminar el color del
agua bruta.
2.2.6.3.6 Productos químicos tóxicos
Existen muchos productos químicos tóxicos que no son depurados en las
plantas de tratamiento de agua causando un daño al sistema biológico,
por ejemplo para los peces de agua dulce los cloruros son tóxicos en
concentraciones de 440 ppm. Las aguas pluviales son portadores de
28
contaminación por derrames accidentales o imprudentes en un proceso
industrial.
2.2.6.3.7 Microorganismos
Existen dos clases de microorganismos, los que son beneficiosos debido
a que degradan la materia orgánica de residuos orgánicos y el segundo
tipo de microorganismos son patógenos para el hombre.
2.2.6.3.8 Materias radiactivas
Las propiedades biológicas e hidrológicas de una corriente poseen una
amplia influencia en la asimilación de la radiactividad (SUAREZ, 2008).
2.2.7 Calidad de Agua del Río Daule
2.2.7.1 Sólidos Disueltos Totales (SDT)
Los sólidos disueltos totales (SDT) son la suma de carbonatos,
bicarbonatos, cloruros, sulfatos, fosfatos, nitratos y otras sales de calcio,
magnesio, sodio, potasio y otras sustancias. Este parámetro está
relacionado a sus efectos sobre el sabor del agua y su potencial para
causar efectos fisiológicos desfavorables. La concentración de SDT
depende de las características geológicas y climáticas de cada sitio, pero
valores por debajo de 750 mg/l se consideran propios de aguas de buena
calidad.
A lo largo del río Daule, el 75% de los valores encontrados se encuentran
por debajo de los 70 mg/l. En el siguiente cuadro se presenta la
distribución de los valores de SDT encontrados en el río Daule durante los
meses de muestreo. (Ing. Agr, 2011)
29
Tabla 3: Sólidos disueltos totales Río Daule (mg/l)
Fuente: (Ing. Agr, 2011)
2.2.7.2 Sólidos Suspendidos Totales (SST)
La concentración de SST refleja el grado de erosión en las subcuencas
aportantes. Valores sobre los 20 mg/l reducen la calidad del agua en un
50% y sobre 35 mg/l la calidad es menor del 10% de lo deseado (4 mg/l).
(Ing. Agr, 2011) Altas concentraciones de SST reducen la intensidad de la
luz a lo largo de la columna de agua, reduciendo la fotosíntesis y con eso
la recuperación del oxígeno disuelto y también pueden afectar las
branquias de los peces. La EPA recomienda valores inferiores a los 40
mg/l como promedio diario (Ing. Agr, 2011).
Durante el periodo de muestreo la mediana de sólidos suspendidos
totales fue de 22,50 mg/l. El 75% de las mediciones se encuentran por
debajo de los 44 mg/l. Los valores más altos corresponden a los meses
de la estación lluviosa.
ESTACION Km N MEDIA MEDIANA Q1
Q3 MIN MAX DESVIACION
TIPICA
Pichincha 20 5 124 48 33 53 32 454 184.7
Balzar 70 6 44.5 47 35 54 30 54 9.95
Colimes 124.5 5 58 64 47 64 46 69 10.7
Santa Lucia 160.4 4 69 70.5 48 79 48 87 17.5
Daule 205 7 69.29 72 53 83 47 92 16.7
La Aurora 245 1 70 70
70 70
TOTAL
28 71.7 54 47 70 30 454 76.77
30
Tabla 4: Sólidos suspendidos totales Río Daule (mg/l)
Fuente: (Ing. Agr, 2011)
2.2.7.3 Turbidez
La turbidez es una medida de la penetración de la luz en el agua y su
condición es el resultado de los materiales en suspensión, coloidales o
muy finos, difíciles de decantar y filtrar y también a los microorganismos
como el fitoplancton.
En aguas naturales la principal causa de sedimentos en suspensión es la
erosión producida por obras en construcción, en áreas sin vegetación y
por los cultivos de ciclo corto. Las partículas suspendidas (causantes de la
turbidez) pueden transportar contaminantes como metales pesados y
plaguicidas, así también como a bacteria. Una turbidez inferior a 25 NTU
es recomendada por la EPA. Durante los muestreos realizados en el río
Daule, en la época seca, los valores de turbidez fueron inferiores a 20
NTU, mientras que el mes de marzo (estación lluviosa), los valores se
ESTACION N MEDIA MEDIANA Q1 Q3 MIN MAX DESVIACION
TIPICA
Pichincha 6 30.00 22.50 11.00 31.00 6 87 29.41
Balzar 7 24.00 12.00 4.00 33.00 0 84 29.06
Colimes 5 92.20 43.00 1.10 63.00 7 338 139.38
Santa Lucia 6 84.67 28.00 8.00 44.00 7 393 151.95
Daule 8 280.50 22.50 8.00 43.00 1 1997 695.02
La Aurora 1 45.00 45.00 8.00 44.00 45 45.00 0
TOTAL 33 109.07 26.00 8.00 44.00 0 1997 349.83
31
incrementaron, con un máximo de 1982 NTU en la estación Santa Lucía.
(Ing. Agr, 2011)
Tabla 5: Turbidez (NTU) Río Daule
ESTACION N MEDIA MEDIANA Q1 Q3 MIN MAX DESVIACION
TIPICA
Pichincha 20.00 9 48.898 27.00 13.00 56 6.50 215 65.21
Balzar 70.00 10 51.09 22.00 11.00 56 9.50 270 79.16
Colimes 124.57 9 217.11 45.00 9.00 93 7.00 1522 492.49
Santa
Lucia
160.45 9 260.94 36.00 13.00 97 10.00 1982 646.86
Daule 205.00 11 82.30 20.00 12.00 58 9.23 501 149.09
La Aurora 245.00 5 180.40 94.00 89.00 99 73.00 547 205.17
TOTAL 28 133.22 36.00 12.50 91 6.50 1982 343.91
Fuente: (Ing. Agr, 2011)
2.2.7.4 Temperatura del agua del río Daule
La temperatura del agua regula varios procesos químicos y las funciones
fisiológicas de los organismos acuáticos. El Reglamento a la Ley de
Gestión Ambiental para la Prevención y Control de la Contaminación
Ambiental, indica como norma para la conservación de flora y fauna en
aguas dulces cálidas, que la temperatura sea menor de 32 ºC y que no
sea superior (hasta 3 ºC) de la temperatura normal. En el río Daule el 75%
de las mediciones se encontraron entre 25,90 y 28,70 ºC, con una
mediana de 28,20 ºC. Los valores de temperatura pueden variar, hasta
con un grado de diferencia, a lo ancho del río, dependiendo de la
profundidad, velocidad del agua e inclusive entre los equipos de medición.
32
Tabla 6: Temperatura del agua del Río Daule
ESTACION Km N MEDIA MEDIANA Q1 Q3 MIN MAX DESVIACION
TIPICA
Pichincha 20.00 9 26.94 26.90 26.40 27.50 25.90 28.30 0.79
Balzar 70.00 10 27.58 27.66 27.50 28.60 26.10 28.90 1.07
Colimes 124.57 9 27.90 28.20 26.80 28.50 26.30 29.90 1.20
Santa
Lucia
160.45 9 28.59 29.10 28.00 29.40 26.70 30.10 1.26
Daule 205.00 10 28.52 28.55 28.00 29.30 26.70 29.70 0.94
La Aurora 245.00 5 27.92 26.90 206.40 27.50 26.70 28.70 0.77
TOTAL 52 27.91 28.20 26.70 28.70 25.90 30.10 1.15
Fuente: (Ing. Agr, 2011)
2.2.7.5 Potencial de hidrógeno
El pH del agua corresponde a la concentración del ión hidrogeno ([H+]).
Se expresa como el logaritmo negativo de la concentración del ión
hidrogeno (log [H+]). Las aguas naturales continentales se encuentran
entre pH 5 y pH 10.
El pH mide la acidez relativa del agua. Un nivel de pH de 7,0 se considera
neutro. El agua pura tiene un pH de 7,0. El agua con un nivel de pH
menor a 7,0 se considera ácida. Entre más bajo el pH, más ácida es el
agua. El agua con un pH mayor a 7,0 se considera alcalina o base. Entre
mayor el pH, mayor es su alcalinidad. El pH del agua potable natural debe
estar entre 6,5 y 8,5. Las fuentes de agua dulce con un pH inferior a 5,0 o
mayor a 9,5 no soportan vida vegetal ni especies animales (Ing. Agr,
2011).
33
Tabla 7: Potencial de hidrógeno en el Río Daule
ESTACION Km N MEDIA MEDIANA Q1 Q3 MIN MAX DESVIACION
TIPICA
Pichincha 20.00 8 6.92 6.88 6.30 6.90 6.20 8.20 0.63
Balzar 70.00 10 6.97 6.85 6.69 7.10 6.46 7.90 0.42
Colimes 124.57 9 7.09 7.00 7.00 7.02 6.80 7.50 0.21
Santa
Lucia
160.45 9 7.22 7.20 6.85 7.40 6.80 8.20 0.46
Daule 205.00 11 7.34 7.30 7.10 7.46 7.00 8.20 0.37
La Aurora 245.00 3 7.50 7.5 6.8 8.2 6.80 8.2 0.70
TOTAL 50 7.14 7.10 6.85 7.40 6.20 8.20 0.46
Fuente: (Ing. Agr, 2011)
2.2.7.6 Conductividad eléctrica (μS/cm)
La conductividad eléctrica de una muestra de agua es la expresión
numérica de su capacidad para transportar una corriente eléctrica, es una
medida indirecta de la cantidad de minerales disueltos en el agua. Los
valores de conductividad eléctrica dependen de la presencia de iones en
el agua, de su concentración total, así como la temperatura a la que se
tomó la muestra.
El 75% de los valores de conductividad eléctrica encontrados a lo largo
del río Daule se encuentran por debajo de los 167 μS/cm, con un valor
máximo de 233 μS/cm en Santa Lucía. Valores sobre los 1.000 μS/cm
pueden indicar que el río está recibiendo descargas de fuentes urbanas o
industriales y producir restricciones al uso del agua. (Ing. Agr, 2011)
34
Tabla 8: Conductividad eléctrica (μs/cm) en el Río Daule
ESTACION Km N MEDIA MEDIANA Q1 Q3 MIN MAX DESVIACION
TIPICA
Pichincha 20.00 8 76.73 89.00 72 93 8 95 29.22
Balzar 70.00 9 89.33 91.00 82 95 76 102 9.42
Colimes 124.57 7 133.29 135.00 108 176 81 176 35.08
Santa Lucia 160.45 9 145.00 138.00 104 171 92 233 45.25
Daule 205.00 8 149.13 153.00 102 183 98 202 40.81
La Aurora 245.00 6 155.67 161.00 139 182 99 109 33.34
TOTAL 47 123.02 104 92 167 8 233 44.73
Fuente: (Ing. Agr, 2011)
2.2.7.7 Oxígeno disuelto (OD)
El oxígeno disuelto (OD) es uno de los más importantes, y más utilizados,
indicadores de la calidad del agua. El OD en el agua es controlado por el
balance entre el ingreso de oxígeno desde la atmosfera y el metabolismo
de materia oxidable que recibe el agua. Influencia antropogénica, como
las descargas municipales y urbanas, agricultura y la deforestación
pueden provocar la reducción de oxígeno en el agua debido al incremento
de materia orgánica.
El OD se puede expresar en miligramos por litro (mg/l) o en porcentaje de
saturación (%). La primera de las opciones expresa directamente la masa
de oxígeno por litro de agua, mientras la segunda se expresa como el
porcentaje de la concentración de saturación para determinada
temperatura. Aguas más cálidas son menos capaces de disolver el
oxígeno que aguas más frías.
Concentraciones por debajo de los 6 o 5 mg/l se consideran no aptas para
35
mantener poblaciones de peces. La norma nacional para considerar que
la calidad del agua en climas cálidos es apta para la conservación de la
flora y fauna acuática indica que no debe contener menos de 5 mg/l o la
concentración que corresponda al 80% de saturación.
A lo largo del río Daule, el OD se encuentra por debajo de la
concentración mínima que se considera necesaria para la conservación
de la flora y fauna acuática, 6 mg/l. (Ing. Agr, 2011)
En el siguiente cuadro se observa como en la población de Pichincha,
localizada 20 km aguas abajo de la presa Daule Peripa, el OD tiene una
mediana de 1,05 mg/l y un promedio de 1,80 mg/l, y como, a medida que
el río discurre hacia el estuario del río Guayas, la concentración se
incrementa, sin alcanzar (ni la media, ni la mediana) los 5 mg/l
considerado como mínimo aceptable para la vida acuática, (Ing. Agr,
2011)
Tabla 9: Oxígeno disuelto (OD) en el río Daule
ESTACION Km N MEDIA MEDIANA Q1 Q3 MIN MAX DESVIACION
TIPICA
Pichincha 20.00 9 1.80 1.05 0.92 2.36 0.66 5.19 1.50
Balzar 70.00 9 2.46 2.37 1.76 2.56 1.12 5.10 1.14
Colimes 124.57 9 3.62 3.40 2.95 4.05 2.21 6.55 1.28
Santa
Lucia 160.45 9 4.43 3.77 3.62 5.03 2.80 7.15 1.32
Daule 205.00 9 4.48 4.83 3.36 5.74 1.14 7.75 1.93
La Aurora 245.00 5 4.69 4.54 3.45 5.50 3.16 6.80 1.50
TOTAL 50 3.49 3.38 2.36 4.83 0.66 7.75 1.77
Fuente: (Ing. Agr, 2011)
36
Para la estación Pichincha, la baja concentración de oxígeno podría
explicarse si se considera que durante los meses secos la principal fuente
de agua del río Daule, son las que descarga la presa Daule Peripa
después de haber sido utilizada para mover las turbinas de generación de
energía eléctrica. Esta agua es tomada de una profundidad en la que no
hay oxígeno disuelto. A medida que el río discurre, recibiendo las
descargas de otros afluentes, canales de drenaje de cultivos agrícolas y
aguas urbanas, la concentración de OD se incrementa paulatinamente
pero sin alcanzar el valor mínimo aceptable para la vida acuática (5 mg/l),
ni el de uso para recreación con contacto primario (natación). En Daule,
alcanza la mediana más alta (4,83 mg/l) que se reduce nuevamente en La
Aurora, en el norte de la ciudad de Guayaquil. (Ing. Agr, 2011).
2.2.8 Reactor.
Un reactor de electroforesis en su forma más simple tiene un ánodo y un
cátodo, los cuales están conectados a una fuente de poder externa.
Cuando el potencial es aplicado el material del ánodo es oxidado,
mientras el material del cátodo es reducido. (Gilpavas M. E., 2011).
Para el diseño de una celda de electroforética se deben tener en cuenta
los siguientes aspectos (M. Yousuf A. Mollah1, 2001):
Tipo de operación: Batch o continuo.
La acumulación de burbujas de O2 y H2 en los electrodos debe ser
minimizada, incrementan la resistencia, necesitándose más energía.
La transferencia de masa entre los electrodos debe ser óptima y para
esto se debe garantizar flujo dentro del reactor.
37
La conductividad de la solución y la sustancia electrolita.
La distancia entre electrodos.
La geometría del electrodo.
Geometría del reactor: influye en la formación de los flóculos, el
movimiento de las burbujas y el régimen de flujo.
Escalado del reactor: mediante los parámetros como la relación área-
volumen, el número de Reynolds y la similaridad geométrica se
realiza el escalamiento desde el laboratorio a la industria
Densidad de corriente: depende del contaminante que se desea
remover y de la escala a la cual se realizará el montaje. Determina la
dosificación del metal a la solución y la densidad de producción de
burbujas.
Material de los electrodos.
Voltaje aplicado: es directamente proporcional al costo energético y
puede variar por factores como la conductividad de la solución, la
distancia entre los electrodos y el material o la geometría de los
mismos.
Tipo de la conexión eléctrica: determinan un mayor o menor gasto de
energía. - Monopolar: los electrodos están conectados en paralelo y
sometidos al mismo potencial, generando mayor gasto de energía.
38
Figura 4: Configuración bipolar en paralelo
Fuente: (M. Yousuf A. Mollah1, 2001)
Debido a la electrolisis del agua que produce un desprendimiento de
oxígeno e hidrógeno gaseoso en los electrodos, los cuales al ascender a
la superficie provocan tres fenómenos:
Separación rápida de coloides del electrodo.
Formación de una nata en la superficie fácilmente extraíble por
medios mecánicos, debido al arrastre de coloides desestabilizada a
la superficie.
Se produce una agitación espontánea que evita la utilización de
agitación mecánica, debido a que las burbujas de gas producen
corrientes ascendentes y descendentes en la solución generando
una mejor superficie de contacto y por lo tanto un aumento en la
eficiencia de la desestabilización.
Las condiciones de operación de un sistema de electrocoagulación
son altamente dependientes de las condiciones químicas como: pH,
tamaño de partículas del agua a tratar y especialmente de su
conductividad. (Gilpavas M. E., 2011)
Además, se deben tener en cuenta los siguientes aspectos técnicos:
39
Consumos de energía: dependen del tipo de agua a tratar.
Desgaste de los electrodos: está directamente relacionado con el
amperaje de la corriente aplicada al sistema y el tiempo de residencia
del agua residual en la celda.
Producción de lodos: está directamente relacionado con el nivel de
contaminación del agua residual y de las especies catiónicas que se
disuelven en el agua de acuerdo a la corriente aplicada a los
electrodos. Sin embargo, su generación es menor que en un sistema
químico o biológico de tratamiento de aguas residuales (Gilpavas M.
E., 2011).
2.3 MARCO LEGAL
La constitución de la Republica del ecuador Otorga derechos a la
naturaleza para el caso de agua en el Titulo VII, sección sexta, el Art.411
señala que “El Estado garantiza la conservación, recuperación y manejo
integral de los recursos hídricos, cuencas hidrográficas y caudales
ecológicos asociados al ciclo hidrológico.
Se regulará toda la actividad que pueda afectar la calidad y cantidad de
agua, y el equilibrio de los ecosistemas, en especial en las fuentes y
zonas de carga de agua. La sustentación de los ecosistemas y el
consumo humano serán prioritario en el uso y aprovechamiento del agua”.
(Barrezueta, 2008).
40
2.3.1 Criterios de calidad para aguas de consumo humano y uso
doméstico
Se entiende por agua para consumo humano y uso doméstico aquella que
se emplea en actividades como:
Bebida y preparación de alimentos para consumo,
Satisfacción de necesidades domésticas, individuales o colectivas,
tales como higiene personal y limpieza de elementos, materiales o
utensilios,
Fabricación o procesamiento de alimentos en general.
Esta Norma se aplica durante la captación de la misma y se refiere a las
aguas para consumo humano y uso doméstico, que únicamente requieran
de tratamiento convencional, deberán cumplir con los siguientes criterios:
41
Tabla 10: criterios de calidad de fuentes de agua que para consumo humano y domestico requieren tratamiento convencional.
Parámetros
Expresado Como Unidad
Criterio de
calidad
Aceites y Grasas Sustancias
solubles en hexano
mg/l 0,3
Aluminio Al mg/l 0,2
Amoníaco N-Amoniacal mg/l 1,0
Amonio NH4 mg/l 0,05
Arsénico (total) As mg/l 0,05
Bario Ba mg/l 1,0
Cadmio Cd mg/l 0,01
Cianuro (total) CN- mg/l 0,1
Cloruro Cl mg/l 250
Cobre Cu mg/l 1,0
Coliformes Totales nmp/100 ml 3 000
Coliformes Fecales nmp/100 ml 600
Color color real unidades de
color
100
Compuestos fenólicos Fenol mg/l 0,002
Cromo hexavalente Cr+6 mg/l 0,05
Demanda Bioquímica de
Oxígeno (5 días)
DBO5 mg/l 2,0
Dureza CaCO3 mg/l 500
Fuente: (ANEXO 1 DEL LIBRO VI DEL TEXTO UNIFICADO DE LEGISLACION SECUNDARIA
DEL MINISTERIO DEL AMBIENTE, 1989)
42
CAPITULO III
MARCO METODOLÓGICO
3.1. NIVEL DE LA INVESTIGACIÓN
El nivel de la presente investigación es de carácter descriptivo, debido a
que se detalla cada todo el diseño del equipo y los parámetros que se
debe cumplir para que la muestra de agua del río Daule este depurada
parcialmente.
3.2. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN
La investigación planteada en este trabajo de titulación es de tipo
experimental y correlacional de variables, debido a que se busca depurar
parcialmente una muestra de agua del río Daule, que cumpla con los
parámetros establecidos para así llegar a un proceso óptimo.
3.3. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
Como primer paso, se realizó el diseño del equipo para realizar los
ensayos con la muestra de agua captada en el río Daule, las pruebas se
las realizó por medio del uso de cargas eléctricas para obtener como
resultado la depuración parcial de la muestra tomada del río Daule, con
diferentes tiempos y un voltaje constante.
43
En este proceso se busca obtener una agua parcialmente purificada como
método para una futura potabilización sin necesidad de hacer uso de
ninguna sustancia química para purificar el agua, tan solo con el uso de
energía, para esta experimentación se tendrá en cuenta los parámetros
permisibles como: solidos disueltos totales, conductividad, turbidez y pH,
obtenidos en los laboratorio de Física-Química ubicada en la empresa de
Inprofarm S.A.
3.4. RECURSOS
3.4.1. Materiales y Equipos
Materiales construcción del equipo
Fuente de poder
(batería de moto)
Hierro galvanizado
Placa de acrílico
Tubos PVC
Nudos
Uniones
Llaves de paso
Zeolita
Carbón activada
Mesh 0.3 mm
Interruptor
Embudo
Recipiente plástico de
polietileno
Cables #12
Pernos
Soporte metálico
Equipos de laboratorio
Multímetro
Potenciómetro
Espectrofotómetro
portátil DR1900
44
3.5. FORMULACIÓN DE LOS EXPERIMENTOS Y DESCRIPCIÓN
DEL PROCESO
3.5.1. Construcción del equipo electroforético
Fuente de poder, batería de 12 V, adecuada que administre una
corriente constante directa y aditamentos para indicar y controlar
tanto el voltaje que se suministra como el consumo de corriente. Se
puede adicionar un circuito que estabilice la salida de corriente
(regulador de voltaje).
Ensamble electroforético con componentes apropiados para soportar
las placas electroforéticas. Para la electroforesis en donde se utilice
las placas o como soporte electroforético, el ensamble consiste de un
tanque con tapa de polietileno o de otro material que permita el
cerrado hermético. El recipiente contiene elementos de seguridad los
cuales desconectan la fuente de energía cuando se quita la tapa.
Tiene además, dos espirales constituidas por cables de hierro que
nacen en cada extremo provistos de una parte divisoria central. A lo
largo del recipiente se forman las espirales aisladas, enrolladas a una
placa de polimetilmetacrilato (acrílico) perforada, y adheridas a la
tapa del recipiente, en donde cada una está unida a los cables
externos conectados a la fuente de poder.
El recipiente (reactor) se llena, por tubuladuras laterales de PVC, con
suficiente cantidad de la muestra de agua de río para asegurar la
inmersión completa de los electrodos. El contacto entre los espirales
de hierro en la placa perforada de acrílico se puede evitar por medio
45
de un aislante, o tiras de amarres plásticos, de modo contrario se
pudiera producir un corto circuito.
El multímetro es un instrumento que permite medir magnitudes
eléctricas. La propia corriente del circuito que se está midiendo es la
que circula por él. En este tipo de multímetros la lectura se hace
determinando la posición de un indicador (aguja del galvanómetro) en
una escala.
3.5.2. Descripción del Proceso de depuración
3.5.2.1. Toma de la muestra
Para la especificaciones del afluente se tomaron muestras simples a
iguales intervalos de tiempo, de estas muestras simples se obtuvieron
algunos parámetros físicos y químicos que fueron caracterizados en el
sitio del muestreo.
3.5.2.2. Transporte de la muestras
El volumen de agua trasportado para cada una de las pruebas era de
aproximadamente 6 litros, fue necesario el uso de carros particulares, con
los cuales se trasladaron las muestras desde su punto de toma hasta el
reactor.
3.5.2.3. Pruebas en el laboratorio
Para la medición de los parámetros fisicoquímicos del agua residual antes
y después de realizado el proceso de electrocoagulación, fue necesario
46
llevar a cabo una serie de pruebas las cuales se basaron en diferentes
normativas y procedimientos propuestos por los fabricantes de los
instrumentos de medición utilizados; A continuación, en la Taba #11
relacionan las metodologías utilizadas para hallar cada parámetro
especifico.
Tabla 11: Metodologías utilizadas para la realización de pruebas físico -químicas.
Fuente: (Lindsay Karime Robles Mendoza, 2017)
3.5.2.4. Medición del pH
El pH de muestra (Agua) se determinó con un Potenciómetro. Marca: sei
ION+ pH31.
47
3.5.2.5. Prueba de conductividad
Se realiza la lectura usando un equipo de medición de conductividad
marca COM-100.
3.5.2.6. Prueba de solidos totales disueltos
Son aquellos que no se sedimentan y que se encuentran presentes en el
agua en estado iónico o molecular y está constituido por sales
3.5.2.7. Prueba de turbidez
Las Turbiedad sirve para comprobar, la claridad del agua se mide con un
Turbidímetro. En la “Norma Técnica Ecuatoriana, Instituto Ecuatoriano de
Normalización 2169-1:2013” (NTE INEN señalan que el Agua Potable no
debe ser más de 5 Unidades Nefelométricas de Turbidez (NTU)
3.6. INGENIERIA DE PROCESOS
A continuación, se esquematizará los respectivos diagramas de flujo para
la obtención de la depuración parcial de una muestra del rio Daule.
48
Figura 5 : Protocolo de caracterización de la muestra de agua del Río Daule
Fuente:(Barona & Mero)
3.7. CONSUMO DE ENERGÍA
Se realizó el cálculo de la energía eléctrica que durante el proceso se
consumió, misma que dependía del tiempo del proceso, al igual que su
potencia eléctrica; por lo que se necesitó conocer el valor de la potencia
49
eléctrica, expresado en watts (W) y horas en que estuvo el equipo
encendido durante el proceso, con la ecuación descrita a continuación:
Energía eléctrica = P (w)*t (h)
Calculo de potencia eléctrica
P (w)=V (V)*I (VA)
Donde:
P: potencia eléctrica en voltios (V)
V: voltaje (V)
I: intensidad de corriente (A)
P (w) =V (V)*I (VA)
P (w) =12*4
P (w) = 48
Energía eléctrica = 48 w
Energía eléctrica = 48*0.5h
Energía eléctrica = 0.048 Kw-h
El costo de energía da como resultado $ 0.078 kw-h entonces para tratar
un volumen de 4L a través del método electroforético se tendrá el
siguiente valor:
0.048 𝑘𝑤 − ℎ ∗0.078 $
1 Kw − h= 0.001872$
1𝑚3 ∗0.001872 $
4L= 4.68𝑚³
50
CAPÍTULO IV
ANALISÍS DE RESULTADOS
4.1. Comportamiento turbidez agua de río Daule tratada
Se muestra la turbidez y el porcentaje de remoción de turbidez del agua del
rio Daule. El parámetro fue medido en NTU (Unidades Nefelométricas de
turbidez). En esta gráfica las corrientes de 12A obtuvieron porcentaje de
remoción, siendo en la corriente de 12A (90%, minuto 60), seguido por la
de 12A (44%, minuto 60). De manera contraria, en la corriente de 12A se
presentó mayor cantidad de turbidez del agua tratada (38%, minuto 120).
Gráfica 1: turbidez agua de rio Daule sin tratar
Fuente: (Elizabeth Barona & Katherine Mero)
51
Gráfica 2: remoción turbidez agua del río Daule tratada
Fuente: (Elizabeth Barona & Katherine Mero)
4.3. Comportamiento sólidos totales disueltos (TDS) agua de río
Daule tratada
Se muestran la cantidad de sólidos totales disueltos y el porcentaje de
remoción de los sólidos totales disueltos del agua de rio Daule tratada. El
parámetro que f u e medido en ppt. En esta gráfica se evidencia un
comportamiento similar para las corrientes, obteniendo un mayor porcentaje
de remoción en la corriente de 12 A (28%, minuto 90).
Gráfica 3: Sólidos totales disueltos del rio Daule sin tratar
Fuente: (Elizabeth Barona & Katherine Mero)
52
Grafica 4: Remoción de los sólidos totales disueltos en la muestra de agua del río Daule tratada
Fuente: (Elizabeth Barona & Katherine Mero)
4.4. Análisis de Coliformes de agua de río Daule tratada.
Se realizó la prueba de Coliformes mediante medios, de agar Manitol y
triptisoya, en cada una de los tiempos realizados.
Resultado de coliformes de la muestra del agua de
río sin tratar
53
Tabla 12: Resultados de análisis del río Daule antes de ser tratada por el método electroforético
Fuente: (Mero & Barona)
Fecha Muestra pH antes del
tratamiento
turbidez antes del
tratamiento
(NU)
STD antes del
tratamiento
(mg/l)
Conductividad antes del tratamiento
(μS/cm)
20-11-17 M1 5.5 9 396,67 1590
04-12-17 M2 5.73 9.5 398,4 1875
05-01-18 M3 6 9.8 390 1982
Resultado de coliformes de la muestra
del agua de río procesada por el equipo
electroforético
54
Tabla 13: Resultados de análisis del río Daule después de ser tratada por el método electroforético
Fuente: (Mero & Barona)
Fecha Muestra pH después
del tratamiento
turbidez después
del tratamiento
(NU)
STD después del tratamiento
(mg/l)
Conductividad después del tratamiento
(μS/cm)
20-11-17 M1 8 5 95.67 1300
04-12-17 M2 8.6 4.65 98,4 1248
05-01-18 M3 9.37 4.32 95.5 990.9
55
CONCLUSIONES
Las tres muestras de agua del río Daule con la que se trabajó
se las tomo en dos puntos específicos y a tres niveles:
profundidad, medio y superficie a un metro y dos metros de
distancia de donde Interagua realiza la captación de agua
cruda.
Para la construcción del equipo se consultó varias fuentes de
información, y acorde a nuestras necesidades el equipo que
diseñamos cuenta con las siguientes características:
capacidad de 4 L, con una carga de energía de 12 V y con un
amperaje de 3A. Además que el ánodo de sacrificio es de
hierro galvanizado, lo que permite tener una mejor
conductividad al momento de realizar la experimentación.
Mediante el método electroforético, se consiguió disminuir un
90% los niveles de contaminación de la muestra tomada del
río Daule; esto se realizó a través del control de parámetros;
turbidez, STD, conductividad, pH por ende el método es
aplicable ya que cumple con las normas vigentes.
En los resultados de la muestra de agua del río Daule, se
obtuvo que el pH oscila de 8 a 9, los STD fluctúan entre
95,67mg/l a 95,5mg/l y la conductividad está dentro del rango
de permisibilidad, es decir 1300 μS/cm.
56
RECOMENDACIONES
Se recomienda realizar más estudios de técnicas
electroforéticas en aguas de ríos, para lograr una mejor
calidad del agua.
Recomendamos el perfeccionamiento del reactor para lograr
una mayor eficiencia y lograr así un mayor porcentaje de
purificación del agua.
Se recomienda el uso de la electroforesis en reemplazo de
los métodos que utilizan reactivos químicos, debido a que
sus costos son más bajos.
Se recomienda aumentar el potencial eléctrico, para lograr
mayor cantidad de flóculos, logrando de esta manera
obtener menor cantidades de sólidos totales disueltos (TDS).
57
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PRUEBA DE CONDUCTIVIDAD Y TDS
PRUEBA CON EL ESPECTROFOTÓMETRO
