REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPILAR PARA LA EDUCACIÓN

LICEO NACIONAL “VICTOR MANUEL OLIVARES”UREÑA ESTADO TÁCHIRA

CONSTRUCCIÓN DE UN FILTRO CON MATERIALES CASEROS

PARA LA ADECUACIÓN DEL AGUA EN EL HOGAR

Autores:

Ureña, 08 de Junio de 2012

CONSTRUCCIÓN DE UN FILTRO CON MATERIALES CASEROS PARA LA

ADECUACIÓN DEL AGUA EN EL HOGAR

Liceo Nacional Víctor Manuel Olivares, Municipio Pedro María Ureña, 2012

RESUMEN

El Proyecto de investigación que a continuación se desarrolla tiene por título: Construcción de un filtro con materiales caseros para la adecuación del agua en el hogar. El trabajo consiste en diseño de un filtro que pueda construirse con materiales obtenidos en el hogar y que no representen ninguna inversión para la persona que lo construya, así como que pueda filtrar efectivamente el agua de consumo para la familia. Los objetivos específicos del trabajo son: Determinar las condiciones en que se encuentra el agua que se consume en zonas donde no se tiene servicio normal de agua potable en el Municipio Pedro María Ureña; Diseñar la un filtro construido con materiales caseros que pueda procesar agua para consumo humano; y Establecer qué información se le debe dar a la comunidad para la construcción y puesta en funcionamiento de filtros artesanales. La metodología para el desarrollo del trabajo consistió en perforar el fondo a un tobo y colocarlo entre otro de las mismas características. En el tobo superior se añadieron los materiales filtrantes. El tobo inferior servirá como contenedor del agua limpia. Al finalizar el armado del filtro, se pudo comprobar que el agua realmente quedaba lista para el consumo humano, y lo mas importante, sin la inversión de ninguna cantidad de dinero, sólo con materiales de provecho.

Palabras clave: Filtración, agua, consumo humano, materiales de provecho.

INTRODUCCIÓN

Todo ser humano debe consumir, según estudios médicos al menos 8

vasos de agua, lo que equivale a dos litros del vital líquido. No todas las

personas alrededor del mundo tienen libre acceso al agua potable. En

Venezuela, en los últimos años se ha venido expandiendo las redes de

suministro para hacer llegar a todos los venezolanos un suministro constante de

agua a todas las comunidades existentes.

Sin embargo no todas las personas dentro del territorio nacional pueden

decir que en todo momento disfrutan continuamente del líquido en sus hogares.

Existe todavía dentro de la población, sectores que sólo acceden al agua

mediante carros cisternas, o a través de tubos comunales en donde cada

familia debe acercarse y recoger agua en bidones, baldes, ollas o cualquier otro

instrumento y realizar grandes recorridos hasta sus hogares.

El agua en estas condiciones puede ser usada para el aseo personal o

para lavar ropa, no del todo para consumo humano. Para ser apta para el

consumo humano debe dársele un tratamiento para limpiar impurezas y poder

consumirla sin que ocurran posteriormente enfermedades de cualquier tipo.

Las familias que no tienen acceso a instrumentos de filtración

adecuados deben entonces consumir agua en condiciones que no favorecen a

la salud, por el contrario, ponen en riesgo el bienestar no solo de las familias

sino de comunidades enteras.

En todo el mundo a diario mueren niños y adultos por contraer

enfermedades transmitidas por agua contaminada y aunque las soluciones son

sencillas, no todas las personas pueden acceder a estos instrumentos. Para la

filtración de agua potable existen en el mercado una gran cantidad de productos

que representan una solución directa a la problemática, pero no todas las

familias, sobre todo las de escasos recursos tienen el dinero suficiente para

afrontar este gasto.

La presente investigación, busca diseñar una herramienta que sirva para

realizar un filtrado completo del agua y hacer que la misma sea apta para

consumirse, con la utilización mínima de recursos.

Es así como esta investigación se centrará en responder a las siguientes

interrogantes: ¿En qué condiciones se encuentra el agua que se consume en

zonas donde no se tiene servicio normal de agua potable? ¿Cuál es la forma de

elaborar un filtro con materiales caseros que pueda generar agua para consumo

humano? ¿Qué información se le debe dar a la comunidad para la construcción

y puesta en funcionamiento de filtros artesanales? Los autores centran

entonces su actividad en responder a las interrogantes planteadas y así aportar

una solución al problema que se plantea en la investigación.

El Objetivo General de la investigación es; diseñar un filtro artesanal

construido con elementos caseros para la filtración de agua para el consumo

humano. Los objetivos específicos son:

Determinar las condiciones en que se encuentra el agua que se consume

en zonas donde no se tiene servicio normal de agua potable en el

Municipio Pedro María Ureña

Diseñar la un filtro construido con materiales caseros que pueda

procesar agua para consumo humano.

Establecer qué información se le debe dar a la comunidad para la

construcción y puesta en funcionamiento de filtros artesanales.

En aras de la culminación de la investigación, los autores debieron de

realizar en un primer momento una investigación documental, que consiste en

la verificación de los conceptos básicos sobre filtrado de agua, los implementos

y cuáles elementos caseros se pueden utilizar para la construcción de un filtro

artesanal. La investigación está guiada por una metodología denominada de

investigación que permite a la larga obtener los resultados con aspectos

medibles y comprobables.

Con la culminación de la investigación, se tiene a la mano una

herramienta de bajo costo, con la que la familia podrá obtener agua potable,

además el diseño del filtro no se limitará al uso en comunidades del Municipio

Pedro María Ureña, sino que podrá ser utilizado en cualquier familia de

cualquier comunidad alrededor del mundo, con el uso de materiales simple que

pueden obtenerse en el medio del hogar. Es por ello sin duda, que la

investigación aquí propuesta está plenamente justificada.

La importancia que para el medio, tiene la investigación es que va a

solucionar una problemática que afecta considerablemente a la población en

cualquier rincón del planeta. Que los autores han adquirido una experiencia

significativa en el diseño y ejecución de un proyecto de investigación científica.

Y no mucho menos importante, que se le brinda a la comunidad una solución

efectiva al problema que presenta, representado en un impacto positivo hacia la

comunidad.

Es interesante ver el desarrollo de la investigación para poder

comprender todos los procesos que intervienen en la misma y poder

comprender la forma como se desarrolla y las soluciones que ofrecerá a la

comunidad.

BASES TEÓRICAS

La filtración es un proceso de separación de sólidos en suspensión en un

líquido mediante un medio poroso, que retiene los sólidos y permite el pasaje

del líquido.

Las aplicaciones de los procesos de filtración son muy extensas,

encontrándose en muchos ámbitos de la actividad humana, tanto en la vida

doméstica como de la industria general, donde son particularmente importantes

aquellos procesos industriales que requieren de las técnicas químicas.

La filtración se ha desarrollado tradicionalmente desde un estudio de arte

práctico, recibiendo una mayor atención teórica desde el siglo XX. La

clasificación de los procesos de filtración y los equipos es diverso y en general,

las categorías de clasificación no se excluyen unas de otras.

La variedad de dispositivos de filtración o filtros es tan extensa como las

variedades de materiales porosos disponibles como medios filtrantes y las

condiciones particulares de cada aplicación: desde sencillos dispositivos, como

los filtros domésticos de café o los embudos de filtración para separaciones de

laboratorio, hasta grandes sistemas complejos de elevada automatización como

los empleados en las industrias petroquímicas y de refino para la recuperación

de catalizadores de alto valor, o los sistemas de tratamiento de agua potable

destinada al suministro urbano.

El patrón de clasificación de los procesos de filtración es diverso, y según

obras de referencia, se puede realizar en función de los siguientes criterios:

El mecanismo de filtración

La naturaleza de la mezcla

La meta del proceso

El ciclo operacional

La fuerza impulsora

En general, estas categorías no se excluyen mutuamente y los procesos

de filtración suelen clasificarse principalmente de acuerdo al mecanismo, a la

fuerza, al ciclo y a continuación según los demás factores adicionales.

El medio filtrante es el elemento fundamental para la práctica de la

filtración y su elección es, habitualmente, la consideración más importante para

garantizar el funcionamiento del proceso. En general, entre los principales

criterios de selección del material de medio filtrante, se pueden destacar:

Compatibilidad y resistencia química con la mezcla

Permeabilidad al fluido y resistencia a las presiones de filtración

Capacidad en la retención de sólidos

Adaptación al equipo de filtración y mantenimiento

Relación vida útil y coste

La variedad de tipos de medios porosos utilizados como medios filtrantes

es muy diversa, en forma de telas y fibras tejidas, fieltros y fibras no tejidas,

sólidos porosos o perforados, membranas poliméricas o sólidos particulados, a

lo que se suma la gran variedad de materiales: fibras naturales, fibras sintéticas,

materiales metálicos, materiales cerámicos y polímeros.

La filtración es un proceso en el cual las partículas sólidas que se

encuentran en un fluido líquido o gaseoso se separan mediante un medio

filtrante, o filtro, que permite el paso del fluido a su través, pero retiene las

partículas sólidas. Unas veces. interesa recoger el fluido; otras, las partículas

sólidas y, en algunos casos, ambas cosas.

El arte de la filtración era ya conocido por el hombre primitivo que obtenía

agua clara de un manantial turbio haciendo un agujero en la arena de la orilla a

profundidad mayor que el nivel del agua. El agujero se llenaba de agua clara

filtrada por la arena. El mismo procedimiento, perfeccionado y a gran escala, ha

sido usado durante más de cien años para clarificar el agua de , las ciudades.

Los elementos que intervienen en la filtración son: un medio filtrante; un

fluido con sólidos en suspensión; una fuerza. una diferencia de presión que

obligue al fluido a avanzar; un dispositivo mecánico, llamado filtro que sostiene

el medio filtrante, contiene el fluido y permite la aplicación de la fuerza.

Los medios filtrantes se pueden dividir en dos grupos: Los que actúan

formando una barrera delgada que permite el paso sólo del fluido y no de las

partículas sólidas en suspensión en él y, los que actúan formando una barrera

gruesa al paso del fluido. Entre los primeros, se encuentran los filtros de tela,

los de criba y el papel de filtro común de los laboratorios. Entre los segundos,

mencionaremos los filtros de lecho de arena, los de cama de coque, de

cerámica porosa, metal poroso y los de precapa empleados en ciertas

filtraciones industriales que contienen precipitados gelatinosos.

Un medio filtrante delgado ofrece una barrera en la que los poros son

más pequeños que las partículas en suspención, que son separadas del fluido y

retenidas en el filtro. En los medios filtrantes gruesos los poros pueden ser más

gruesos que las partículas que se van a separar, las cuales pueden acompañar

al fluido alguna distancia a través del medio, pero son retenidas más pronto o

más tarde por el medio filtrante en los finos intersticios que existen entre las

partículas que lo constituyen.

El medio filtrante acaba cegándose por las partículas acumuladas; se

debe entonces lavar con fluido claro para limpiarlo y permitir que siga la

filtración. Los medios filtrantes delgados también pueden cegarse cuando por

ellos se filtran líquidos gelatinosos o que contienen partículas blandas y

elásticas en suspensión.

Como medios filtrantes, para temperaturas menores de 100º C, se

emplean fieltros de algodón o lana; ciertas fibras sintéticas hasta los 150º C;

vidrio y amianto o sus mezclas hasta 350º C. Para temperaturas muy altas se

usan mallas metálicas. elementos porosos cerámicos, de acero inoxidable.

Los filtros se pueden clasificar, de acuerdo con la naturaleza de la fuerza

que causa la filtración, en filtros de gravedad, de presión y de vacío. También

se clasifican, según sus características mecánicas, en filtros de platos y marcos,

de tambor rotatorio, de discos, de lecho de arena y de pre-capa, entre otros.

Los filtros de gravedad, son los más antiguos y también los más

sencillos; entre ellos, citaremos los filtros de lecho de arena, instalados en las

plantas depuradoras de agua de las ciudades, que funcionan con un excelente

rendimiento. Están formados por tanques o cisternas que tienen en su parte

inferior una rejilla o falso fondo sobre el que hay una capa de arena o grava de

igual tamaño.

Los filtros de presión o de vacío son los más usados en la industria, con

preferencia a los de gravedad. La fuerza impulsora es suplida por presión o

vacío y es muchas veces mayor que la de la gravedad, lo que permite más altos

rendimientos de filtración. El tipo más común de filtros de presión es el filtro

prensa, del que hay diferentes tipos. Dispone de una elevada superficie filtrante

en poco espacio, por lo que su eficacia es muy grande.

MATERIALES Y MÉTODOS

MATERIALES

Para la construcción del filtro artesanal se requirieron de los siguientes

materiales

Dos (02) tobos plásticos con capacidad para 18 litros, pueden ser

reutilizados siempre y cuando no hayan contenido pintura en aceite ni

materiales tóxicos. Preferiblemente los usados para contener aceite

comestible o manteca vegetal o animal.

Una tapa que se ajuste a los tobos de plástico utilizados.

1,5 kilogramos de arena para frisar.

1 kilogramo de piedra tipo arrocillo.

1 kilogramo de Carbón vegetal en granos pequeños

Un metro cuadrado de tela de yute, guata o coleto

Una llave de agua tipo mariposa.

Se necesitarán también las siguientes herramientas y utensilios:

Un Taladro de mano.

Una broca para perforar el plástico con diámetro de 3mm.

Lápiz, Papel para realizar las anotaciones durante los procesos de

observación.

MÉTODO

La metodología utilizada consistió.

1. Revisión bibliográfica en la que se establcieron los conocimientos

teóricos necesarios para la elaboración del filtro.

2. Construcción del filtro: con los materiales requeridos, se construyó el

filtro para comenzar con el filtrado de agua.

3. Pruebas con el agua filtrada: las pruebas consistieron en realizar

comparaciones del agua añadida al filtro y el agua resultante luego del

proceso de filtrado. La comparación permitió establecer diferencias y dar

por sentado la efectividad del filtro.

Procedimiento de Elaboración de Filtro Artesanal

El procedimiento para la construcción del filtro artesanal se desarrolla

así:

1. Identificaremos a los Tobos con los números 1 y 2, para hacer el trabajo

más sencillo.

2. Al tobo numero 1 se le hacen perforaciones en el fondo del mismo, con

un taladro preferiblemente que cubra todo el fondo.

Figura Nº 01

Diagrama de perforación del fondo del Tobo 1

3. Al tobo número 2, instalar la llave como se indica en la figura Nº 2, el

orificio de paso de la llave debe estar ubicado aproximadamente a dos

cm del fondo del tobo.

Figura Nº 02

Diagrama de colocación de la llave de paso en el Tobo 2

4. El tobo numero 1 se inserta en el tobo numero 2

Figura Nº 03

Diagrama de armado de los tobos para la construcción del filtro

5. El tobo número 1 se comienza a rellenar así:

a. En el fondo se coloca la guata o tela que esté disponible.

b. Encima el carbón vegetal

c. Posteriormente la piedra mediana

d. Luego la arena de frisar

e. Más arriba la piedra arrocillo

6. Las capas deben ser de aproximadamente 3 cm para al final llenar 15 cm

del tobo número 1.

7. El tobo número 1 se llena con agua y se espera hasta que comience a

llenar el tobo 2, que es de donde se servirá el agua lista para beber o

utilizar en labores de cocina.

Es necesario recalcar que el tobo número 1 debe estar siempre tapado

luego de añadir el agua para evitar que polvo y otro material caiga en el agua.

Los primeros dos días el agua podrá salir con cierta coloración negra

debido a polvo suelto del carbón, pero posteriormente se irá aclarando y estará

entonces lista para el consumo humano.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Para la evaluación de los resultados de la experimentación, se construyó

el filtro y se utilizó en repetidas ocasiones hasta que la limpieza del carbón

culminó y el agua filtrada comenzó a salir clara. Durante este proceso se

realizaron observaciones sobre las características del agua antes y luego de

pasar por el filtro, que se registraron en la siguiente tabla.

Para la observación, se estableció el grado de turbiedad del agua no

tratada en según la escala que se muestra en la tabla Nº 01. Al salir el agua del

filtro se comparó la turbiedad del agua tratada con la no tratada, para

determinar si la turbiedad del agua había disminuido o no y si la efectividad del

filtro era la correcta o por el contrario no había afectado en nada al agua filtrada.

La turbiedad se comparó con una tabla diseñada por el grupo de

investigadores de la siguiente manera

Tabla Nº 01

Comparación de la turbiedad del agua

TURBIEDAD DEL AGUA10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

                   Fuente: Los Autores (2012)

Los datos se registraron en la siguiente tabla.

Tabla Nº 02

Análisis del proceso de filtrado

Muestra de Agua

Filtrado 1

Filtrado 2

Filtrado 3

Filtrado 4

Filtrado 5

Filtrado 6

Filtrado 7

Filtrado 8

Filtrado 9

Filtrado 10

Agua No tratada 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7

Agua Filtrada 7 7 4 4 3 3 3 2 1 1

Fuente: los autores (2012)

Los datos de la tabla se llevaron a una representación gráfica para su

mejor análisis:

Grafico Nº 01

Análisis del Proceso de Filtrado

Filtra

do 1

Filtra

do 2

Filtra

do 3

Filtra

do 4

Filtra

do 5

Filtra

do 6

Filtra

do 7

Filtra

do 8

Filtra

do 9

Filtra

do 100

1

2

3

4

5

6

7

8

Agua No tratadaAgua Filtrada

Grad

o de

Tur

bied

ad d

el A

gua

Fuente: Los Autores (2012)

Al analizar el gráfico, se puede demostrar que para el filtrado 9 y 10, el

agua ya había perdido toda la turbiedad presente en ella antes de pasar por el

filtro, lo que indica que el instrumento de filtrado actúa eficazmente para la

eliminación de la turbiedad y por consiguiente el agua resultante está apta para

el consumo humano.

CONCLUSIONES

Las conclusiones a las que se llegó con la elaboración del filtro artesanal

son:

El agua es un líquido vital para el desarrollo del ser humano.

Con materiales caseros se puede construir un instrumento que filtra el

agua y la pone en condiciones ideales para ser consumida por cualquier

persona.

Los materiales que funcionan correctamente como material filtrante para

la construcción de un filtro casero son: carbón vegetal, piedra tipo

arrocillo, arena de frisar y guata.

El agua tratada al pasar por el filtro pierde paulatinamente su turbiedad

hasta situarse en un punto donde no existe turbiedad alguna.

La elaboración del filtro se realizó con materiales que se encuentran

fácilmente en cualquier hogar y no se hizo necesaria la inversión de

dinero alguno.

La economía de construcción de este filtro lo hace apto para cualquier

familia de escasos recursos.

La información puede ser extendida a la población para que se aprenda

a construir un filtro con esos sencillos pasos.

RECOMENDACIONES

Se hace la recomendación de plasmar los contenidos obtenidos en esta

investigación en un folleto o mini libro que pueda ser entregado a las

comunidades que requieren de instrumentos como el aquí diseñado.

Esta información es importante y no debe quedarse sólo como un trabajo

de investigación, sino se distribuida a la población en general.

Es necesario realizar estudios más detallados de las condiciones de

agua en todas las zonas del Municipio Pedro María Ureña, con el fin de

determinar las características y condiciones que cada agua tiene para

ser tratada correctamente.

A las familias que requieran de la construcción de un filtro artesanal, se

recomienda que una vez sea construido dentro del hogar, se utilice a

diario, sobre todo para la preparación de alimentos de menores de edad,

pues los niños y niñas son las personas más vulnerables a la hora de

consumir agua en malas condiciones.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Ministerio de Salud Pública; “DISEÑO DE FILTRO CASERO”: Obtenido en línea en: http://www.bvsde.paho.org/bvsapi/e/paises/guatemala/filtro.pdf 05/05/2012, (2:00 p.m.)

Páginas web consultadas.

http://es.wikipedia.org/wiki/Filtraci%C3%B3n

http://www.monografias.com/trabajos61/filtracion/filtracion2.shtml