REPÚBLICA DEL ECUADOR
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
TEMA:
Diseño y evaluación de la eficiencia de un filtro mixto a base de (cáscara de
plátano verde, cáscara de piña y material litológico) para reducir la dureza y
turbidez de las aguas de un pozo en el Cantón Naranjito.
AUTOR:
Thalia Yomira Chanaluisa Toapanta
TUTOR:
Ing. Sandra Fajardo Muñoz, Msc.
GUAYAQUIL - ECUADOR
JUNIO - 2020
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
TESIS DE GRADO PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE
INGENIERO QUÍMICO
TEMA:
Diseño y evaluación de la eficiencia de un filtro mixto a base de (cáscara de
plátano verde, cáscara de piña y material litológico) para reducir la dureza y
turbidez de las aguas de un pozo en el Cantón Naranjito.
AUTOR:
Thalia Yomira Chanaluisa Toapanta
TUTOR DE TESIS:
Ing. Sandra Fajardo Muñoz, Msc.
GUAYAQUIL - ECUADOR
JUNIO - 2020
III
ANEXO XI.- FICHA DE REGISTRO DE TRABAJO DE TITULACIÓN
REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIA Y TECNOLOGÍA
FICHA DE REGISTRO DE TESIS/TRABAJO DE GRADUACIÓN
TÍTULO Y SUBTÍTULO:
Diseño y evaluación de la eficiencia de un filtro mixto a base de
(cáscara de plátano verde, cáscara de piña y material litológico)
para reducir la dureza y turbidez de las aguas de un pozo en el
Cantón Naranjito.
AUTOR(ES) (apellidos/nombres): Chanaluisa Toapanta Thalia Yomira
REVISOR(ES)/TUTOR(ES) (apellidos/nombres) Ing. Sandra Fajardo Muñoz, Msc.
INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil
UNIDAD/FACULTAD: Ingeniería Química
MAESTRÍA/ESPECIALIDAD
GRADO OBTENIDO:
FECHA DE PUBLICACIÓN: No. DE
PÁGINAS:
116
ÁREAS TEMÁTICAS: Tratamiento de Agua, Diseño de un Filtro
PALABRAS CLAVES/ KEYWORDS: Agua Subterránea, Filtro, Lechos Filtrantes, Turbidez y Dureza
RESUMEN/ABSTRACT:
The Project evaluatess the efficiency of a water filter designed base don pineapple, Green banana peel and lithological material as a filter bed. The water is coming from an underground well of the Naranjito Canton, with high levels of turbidity and hardness that will be reduced. Organic water was collected from places near the Canton and lithological material was collected from the Alborada sector in the city Guayaquil. 3 combinations were made (pineappple peel and lithological material); (Green banana peel and lithological material) and (pineapple peel, Green banana peel, lithological material). The most efficient combinations is the Green Shell and the lithological material giving a turbidity of 3,14 NTU and a hardness of 6,78 mg/L of CaCO3, that are in the range of the LMP of the INEN Ecuadorian Technical Standard of driking water, getting a reduction of the 80 %.
ADJUNTO PDF: Si No
CONTACTO CON AUTOR/ES: Teléfono: 0980968997
E-mail:
CONTACTO CON LA INSTITUCIÓN: Nombre: Universidad de Guayaquil
Teléfono: (04) 228-7072, 228-7258, 222-8695, 228-4505
E-mail: [email protected]
IV
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA
Guayaquil,
Sr.
Ing. Luis Bonilla Abarca, Msc.
DIRECTOR DE LA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
Ciudad.-
De mis consideraciones:
Envío a Ud. el Informe correspondiente a la tutoría realizada al Trabajo de Titulación denominado:
“Diseño y evaluación de la eficiencia de un filtro mixto a base de (cáscara de plátano verde,
cáscara de piña y material litológico) para reducir la dureza y turbidez de las aguas de un
pozo en el Cantón Naranjito” del estudiante Thalia Yomira Chanaluisa Toapanta, indicando
que cumplió con todos los parámetros establecidos en la normativa vigente:
El trabajo es el resultado de una investigación.
El estudiante demuestra conocimiento profesional integral.
El trabajo presenta una propuesta en el área de conocimiento.
El nivel de argumentación es coherente con el campo de conocimiento.
Adicionalmente, se adjunta el certificado de porcentaje de similitud y la valoración del trabajo de
titulación con la respectiva calificación.
Dando por concluida esta tutoría de trabajo de titulación, CERTIFICO, para los fines pertinentes,
que el estudiante está apto para continuar con el proceso de revisión final.
Atentamente,
C.I.0908631641
FECHA: 06/03/20
ANEXO VI.- ACUERDO DEL PLAN DE TUTORÍA DE TRABAJO DE TITULACIÓN
V
ANEXO VII.- CERTIFICADO DE PORCENTAJE DE SIMILITUD Habiendo sido nombrado ING. SANDRA FAJARDO MUÑOZ MSC., tutor del trabajo de titulación
certifico que el presente trabajo de titulación ha sido elaborado por THALIA YOMIRA
CHANALUISA TOAPANTA, C.I.0928182138, con mi respectiva supervisión como requerimiento
parcial para la obtención del título de INGENIERO QUÍMICO.
Se informa que el trabajo de titulación: “Diseño y evaluación de la eficiencia de un filtro mixto a
base de (cáscara de plátano verde, cáscara de piña y material litológico) para reducir la dureza
y turbidez de las aguas de un pozo en el Cantón Naranjito”, ha sido orientado durante todo el
periodo de ejecución en el programa antiplagio (URKUND) quedando el 0% de coincidencia.
https://secure.urkund.com/old/view/63000984-573011-
149258#q1bKLVayio7VUSrOTM/LTMtMTsxLTlWyMqgFAA==
C.I.0908631641 FECHA: 06/03/20
VI
ANEXO VIII.- INFORME DEL DOCENTE REVISOR
Guayaquil,
Sr. Ing. Luis Bonilla Abarca, Msc. DIRECTOR DE LA CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL Ciudad.- De mis consideraciones: Envío a Ud. el Informe correspondiente a la REVISIÓN FINAL del Trabajo de Titulación “DISEÑO Y EVALUACIÓN DE LA EFICIENCIA DE UN FILTRO MIXTO A BASE DE (CÁSCARA DE PLÁTANO VERDE, CÁSCARA DE PIÑA Y MATERIAL LITOLÓGICO) PARA REDUCIR LA DUREZA Y TURBIDEZ DE LAS AGUAS DE UN POZO EN EL CANTÓN NARANJITO” del estudiante THALIA YOMIRA CHANALUISA TOAPANTA. Las gestiones realizadas me permiten indicar que el trabajo fue revisado considerando todos los parámetros establecidos en las normativas vigentes, en el cumplimento de los siguientes aspectos: Cumplimiento de requisitos de forma:
El título tiene un máximo de 20 palabras. La memoria escrita se ajusta a la estructura establecida. El documento se ajusta a las normas de escritura científica seleccionadas por la Facultad. La investigación es pertinente con la línea y sub líneas de investigación de la carrera. Los soportes teóricos son de máximo 5 años. La propuesta presentada es pertinente. Cumplimiento con el Reglamento de Régimen Académico:
El trabajo es el resultado de una investigación. El estudiante demuestra conocimiento profesional integral. El trabajo presenta una propuesta en el área de conocimiento. El nivel de argumentación es coherente con el campo de conocimiento. Adicionalmente, se indica que fue revisado, el certificado de porcentaje de similitud, la valoración del tutor, así como de las páginas preliminares solicitadas, lo cual indica el que el trabajo de investigación cumple con los requisitos exigidos. Una vez concluida esta revisión, considero que el estudiante THALIA YOMIRA CHANALUISA TOAPANTA está apto para continuar el proceso de titulación. Particular que comunicamos a usted para los fines pertinentes.
Atentamente,
DOCENTE TUTOR REVISOR
ING. LUIS VELAZQUEZ ARAQUE
C.I. 0960523512
VII
ANEXO XII.- DECLARACIÓN DE AUTORÍA Y DE AUTORIZACIÓN DE
LICENCIA GRATUITA INTRANSFERIBLE Y NO EXCLUSIVA PARA EL USO
NO COMERCIAL DE LA OBRA CON FINES NO ACADÉMICOS
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA
LICENCIA GRATUITA INTRANSFERIBLE Y NO COMERCIAL DE LA OBRA CON FINES NO
ACADÉMICOS
Yo THALIA YOMIRA CHANALUISA TOAPANTA con C.I. No. 0928182138, certificó que
los contenidos desarrollados en este trabajo de titulación, cuyo título es “DISEÑO Y
EVALUACIÓN DE LA EFICIENCIA DE UN FILTRO MIXTO A BASE DE (CÁSCARA DE
PLÁTANO VERDE, CÁSCARA DE PIÑA Y MATERIAL LITOLÓGICO) PARA REDUCIR
LA DUREZA Y TURBIDEZ DE LAS AGUAS DE UN POZO EN EL CANTÓN
NARANJITO” son de mi absoluta propiedad y responsabilidad y en conformidad al Art.
114 del CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS,
CREATIVIDAD E INNVACIÓN*, autorizo la utilización de una licencia gratuita
intransferible para el uso no comercial de la presente obra a favor de la Universidad de
Guayaquil.
THALIA YOMIRA CHANALUISA TOAPANTA
C.I. 0928182138
VIII
DEDICATORIA
El presente trabajo de investigación lo dedico en primer lugar a Dios por darme
las fuerzas necesarias para cumplir mis metas, a mis padres por el apoyo y el
trabajo dado durante todos mis estudios, a mi hermana por el apoyo
incondicional, a mi esposo por darme mucho amor, cariño, por sus consejos y
apoyo moral y en especial dedico este trabajo a mi bebe del cielo mi Hijo que
aunque no esté aquí conmigo, él me acompaño durante todo mi último semestre
de mi carrera profesional, fue por quien luché hasta el último instante y seguiré
luchando para que desde el cielo se sienta orgulloso de su madre. Mi padre
Segundo Chanaluisa, mi madre Martha Toapanta, mi hermana Glenda
Chanaluisa, mi esposo Lester Cujilán y mi hijo Sebastián Cujilán Chanaluisa,
ellos son el pilar fundamental para seguir adelante a pesar de los momentos
difíciles que he vivido.
Thalia Yomira Chanaluisa Toapanta
IX
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios por brindarme salud y sabiduría para culminar otra etapa
académica en mi vida, a mis padres por estar siempre a mi lado dándome su
apoyo y consejos, a mi hermana por darme consejos y técnicas de estudio, a mi
esposo que en momentos difíciles he querido rendirme pero él siempre ha sabido
buscar la manera de ayudarme emocionalmente, a mi tutora la Ing. Sandra
Fajardo Muñoz quien me ayudó durante todo el proceso de Titulación con sus
conocimientos, apoyo moral, consejos y asesorándome con el tema.
Thalia Yomira Chanaluisa Toapanta
X
INDICE
FICHA DE REGISTRO DE TRABAJO DE TITULACIÓN .................................. III
ACUERDO DEL PLAN DE TUTORÍA DE TRABAJO DE
TITULACIÓN………………………………………...……………………………......IV
CERTIFICADO DE PORCENTAJE DE SIMILITUD……..……………………...…V
INFORME DEL DOCENTE REVISOR…………………………………………………………VI
DECLARACIÓN DE AUDITORÍA Y AUTORIZACIÓN DE LICENCIA GRATUITA
INTRANSFERIBLE Y NO EXCLUSIVA PARA EL USO NO COMERCIAL DE LA
OBRA CON FINES NO ACADÉMICOS……………………………………….….VII
DEDICATORIA……………………………………………………………………...VIII
AGRADECIMIENTO .......................................................................................... IX
RESUMEN…………………………………………………………………………..xviii
ABSTRACT ...................................................................................................... xix
INTRODUCCIÓN ............................................................................................... 1
CAPITULO I ....................................................................................................... 3
1.1. Planteamiento del Problema ....................................................................... 3
1.2. Formulación del Problema ........................................................................... 4
1.3. Sistematización del Problema ..................................................................... 4
1.4 Objetivos de la Investigación ........................................................................ 4
1.4.1. Objetivo General ................................................................................... 4
1.4.2. Objetivos Específicos ............................................................................ 4
1.5. Justificación ................................................................................................. 5
1.5.1. Justificación Teórica .............................................................................. 5
1.5.2. Justificación Metodológica .................................................................... 5
1.5.3. Justificación Práctica ............................................................................. 6
1.6. Delimitación del Problema ........................................................................... 6
1.7 Hipótesis de Investigación ............................................................................ 6
1.8. Operacionalización de las Variables ........................................................... 7
1.8.1. Variable independiente: ..................................................................... 7
1.8.2. Variable dependiente: ........................................................................ 7
CAPITULO II ...................................................................................................... 9
2.1. Antecedentes .............................................................................................. 9
2.1.1. Geología de Naranjito ......................................................................... 10
2.2. Marco Teórico ........................................................................................... 10
2.2.1 Ciclo del Agua ...................................................................................... 10
XI
2.2.2. Demanda Hídrica y sus Usos en el Ecuador ....................................... 11
2.2.3. Recursos Hídricos Subterráneos en el Ecuador ................................. 13
2.2.4. Usos a Nivel Internacional................................................................... 13
2.2.5. Modos de Contaminación ................................................................... 14
2.2.6. Formas de Contaminación .................................................................. 14
2.2.7. Contaminación Urbana y Doméstica ................................................... 14
2.2.7.1. Residuos Sólidos Urbanos ............................................................ 15
2.2.7.2. Residuos Líquidos Urbanos .......................................................... 15
2.2.8. Contaminación Agrícola ...................................................................... 16
2.2.9. Contaminación Industrial ..................................................................... 17
2.3. Marco Conceptual ..................................................................................... 18
2.3.1. Pozos Subterráneos ............................................................................ 18
2.3.1.1. Tipos de Pozos Subterráneos (Captación de Agua Subterránea) .... 18
2.3.1.1.1. Pozos Verticales ........................................................................ 18
2.3.1.1.2. Pozos Perforados o tubulares .................................................... 19
2.3.2. Métodos de Perforación ...................................................................... 19
2.3.3. Tipos de Acuíferos .............................................................................. 19
2.3.3.1. Acuíferos Según su Estructura ..................................................... 19
2.3.3.2. Acuíferos Según su Porosidad ..................................................... 20
2.3.4. Material Litológico ............................................................................... 21
2.3.4.1. Ubicación del Material Litológico................................................... 22
2.3.4.2. Caracterización del Suelo ............................................................. 22
2.3.5. Piña ..................................................................................................... 23
2.3.5.1. Generalidades............................................................................... 23
2.3.5.2. Origen ........................................................................................... 24
2.3.5.3. Taxonomía .................................................................................... 24
2.3.5.4. Cultivo de la Piña .......................................................................... 24
2.3.5.5. Cosecha de la Piña ....................................................................... 25
2.3.5.6. Composición Química de la Cáscara de Piña ............................... 25
2.3.5.7. Adsorción en la Cáscara de Piña .................................................. 25
2.3.5.8. Pectina .......................................................................................... 26
2.3.6. Plátano Verde ..................................................................................... 26
2.3.6.1. Generalidades............................................................................... 26
2.3.6.2. Origen ........................................................................................... 27
2.3.6.3. Composición Química del Plátano ................................................ 27
XII
2.3.6.4. Residuos del Plátano Verde en Ecuador ...................................... 28
2.3.6.5. Composición Química de la Cáscara de Plátano .......................... 28
2.3.6.6. Características Adsorbentes de la Cáscara de Plátano ................ 29
2.3.7. Agua Subterránea .............................................................................. 29
2.3.7.1. División Vertical del Agua Subterránea ......................................... 29
2.3.7.2. Calidad Del Agua Subterránea ..................................................... 30
2.3.7.3. Parámetros Físicos ....................................................................... 30
2.3.7.4. Parámetros Químicos ................................................................... 30
2.3.8. Parámetros a Físicos Químicos ....................................................... 32
2.3.8.1. Turbidez .................................................................................... 32
2.3.8.2. Dureza ....................................................................................... 32
2.3.9. Bioadsorción .................................................................................... 33
2.3.10. Filtros ............................................................................................ 33
2.3.10.1. Filtración Rápida y Lenta ........................................................... 34
2.3.10.2. Mecanismo de Filtración ............................................................ 34
2.3.10.3. Mecanismo de Adherencia ........................................................ 34
2.3.10.4. Mecanismo de Transporte .......................................................... 35
2.3.10.5. Factores que Afectan la Filtración ............................................... 35
2.3.10.6. Tipos de Filtros para Tratamiento de Agua ................................ 36
2.3. Marco Contextual ................................................................................ 37
CAPITULO III ................................................................................................... 38
METODOLOGÍA EXPERIMENTAL .................................................................. 38
3.1. Método de Investigación ........................................................................ 38
3.1.1. Método Cuantitativo ......................................................................... 38
3.2. Tipo de Investigación ............................................................................. 38
3.2.1. Investigación Experimental .............................................................. 38
3.2.2. Investigación Descriptiva ................................................................. 39
3.3. Diseño .................................................................................................... 39
3.4. Materiales y Equipos .............................................................................. 40
3.5. Procedimiento Experimental .................................................................. 40
3.5.1. Preparación de los Componentes del Medio Filtrante. .................... 40
3.5.2. Toma de Muestras de Agua de los Acuíferos .................................. 43
3.5.3. Formación de los Lechos Filtrantes ................................................. 44
3.5.4. Montaje del Equipo de Filtración ...................................................... 44
3.5.5. Pruebas con los Lechos Filtrantes ................................................... 44
XIII
3.6. Dimensiones para Diseñar un Filtro ....................................................... 46
3.6.1. Caudal ............................................................................................. 46
3.6.2. Área Transversal .............................................................................. 46
3.6.3. Velocidad de Filtración ..................................................................... 47
3.6.4. Área del Lecho de la Columna de Filtración .................................... 48
3.6.5. Ancho del Filtro ................................................................................ 48
3.6.6. Tiempo de Retención ....................................................................... 49
3.6.7. Contenido del Filtro .......................................................................... 49
3.6.8. Altura del Lecho Litológico ............................................................... 50
CAPITULO IV ................................................................................................... 52
4.1.Resultados ................................................................................................. 52
4.1.1. Porcentaje de Pérdida de Humedad (Cáscara de Piña) ..................... 52
4.1.2. Porcentaje de Pérdida de Humedad (Cáscara de Plátano Verde) ...... 53
4.1.3. Ensayos de Filtración .......................................................................... 54
4.1.3.1. Agua de Pozo (Muestra)……………………………………………....54
4.1.3.2. Ensayo de Filtración Medio Dual (Cáscara de Piña y Material
Litológico) .................................................................................................. 54
4.1.3.3. Ensayo de Filtración Medio Dual (Cáscara de Plátano Verde y
Material Litológico) ..................................................................................... 57
4.1.3.4. Ensayo de Filtración Medio Trial (Cáscara de Piña, Cáscara de
Plátano Verde y Material Litológico) .......................................................... 60
4.1.3.5. Comparación de los Resultados de las Pruebas…………………..63
4.1.3.6. Comparación de los Resultados Teóricos y Numéricos Obtenidos
con las Referencias Citadas………………………………………………………...64
4.2. Dimensiones del Filtro a Diseñar ............................................................... 65
4.3. Medidas de Lechos Filtrantes .................................................................... 66
CAPITULO V .................................................................................................... 67
5.1. Conclusiones y Recomendaciones ........................................................ 67
5.1.1. Conclusiones ................................................................................... 67
5.1.2. Recomendaciones ........................................................................... 68
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................ 69
ANEXOS .......................................................................................................... 76
ANEXO I ....................................................................................................... 76
ANEXO II ...................................................................................................... 93
XIV
INDICE DE FIGURAS
Figura 1: Ubicación Geográfica del Cantón Naranjito ............................................ 9
Figura 2: Ciclo del Agua ............................................................................................ 11
Figura 3: Total del Agua en el Planeta .................................................................... 11
Figura 4: Usos Consuntivos en el Ecuador ............................................................ 12
Figura 5: Usos No Consecutivos en el Ecuador .................................................... 12
Figura 6: Composición del Volumen de Recursos Hídricos Subterráneos. ...... 13
Figura 7. Uso Directo de las Aguas Subterráneas en España ............................ 14
Figura 8. Composición de RSU ................................................................................ 15
Figura 9.Porcentaje de Desechos Líquidos Peligrosos Industriales .................. 16
Figura 10. Fuentes de Contaminación de las Aguas Subterráneas y
Superficiales ................................................................................................................. 17
Figura 11. Tipos de Acuíferos ................................................................................... 20
Figura 12. Acuíferos ................................................................................................... 21
Figura 13. Ubicación Sector la Alborada ................................................................. 22
Figura 14. Composición Química ............................................................................. 23
Figura 15. Piña ............................................................................................................ 23
Figura 16. Composición Química de la Cáscara de Piña..................................... 25
Figura 17. Plátano Verde ........................................................................................... 26
Figura 18.Estructura de un Lecho Filtrante ............................................................ 49
Figura 19. Proceso de Lavado Cáscara de Piña ................................................... 76
Figura 20. Proceso de Lavado Cáscara de Plátano Verde .................................. 76
Figura 21. Peso de la Cáscaras de Plátano Verde y Piña ................................... 77
Figura 22. Proceso de Secado ................................................................................. 77
Figura 23. Lechos en el Desecador ......................................................................... 78
Figura 24. Almacenamiento en Fundas Ziploc ....................................................... 78
Figura 25. Recolección de la Tierra ......................................................................... 79
Figura 26. Trituración de la Tierra ............................................................................ 79
Figura 27. Tamizador ................................................................................................. 80
Figura 28. Tierra Tamizada ....................................................................................... 80
Figura 29. Mezcla Homogénea ................................................................................. 81
Figura 30. Formación de los Tiras de la Mezcla .................................................... 81
Figura 31. Tiras de Arena de Tamaño de 10 mm .................................................. 82
Figura 32. Proceso de Secado ................................................................................. 82
Figura 33. Proceso de Calcinación .......................................................................... 83
Figura 34. Grava con Ácido Nítrico .......................................................................... 83
Figura 35. Medición de pH de la Grava ................................................................... 84
Figura 36. Prueba con Cáscara de Piña – Material Litológico ............................ 84
Figura 37. Prueba con Cáscara de Plátano Verde – Material Litológico ........... 85
XV
Figura 38.Prueba con Cáscara de Piña, Cáscara de Plátano Verde y Material
Litológico ....................................................................................................................... 85
Figura 39. Proceso de Filtración ............................................................................... 86
Figura 40. Medición de Temperatura ..................................................................... 86
Figura 41. Medición de pH ........................................................................................ 87
Figura 42. Medición de Turbidez .............................................................................. 87
Figura 43. Medición de Color .................................................................................... 88
Figura 44. Determinación de Dureza ....................................................................... 88
Figura 45. Muestras de la P – 1 ............................................................................... 89
Figura 46. Muestras de la P-2 ................................................................................... 89
Figura 47. Muestras de P-3 ....................................................................................... 90
Figura 48. Análisis Realizados por la Empresa Pública (Laboratorio de Aguas)
– Agua Sin Filtrar ......................................................................................................... 91
Figura 49. Análisis Realizados por la Empresa Pública (Laboratorio de Aguas)
– Agua Filtrada ............................................................................................................. 92
XVI
INDICE DE TABLAS
Tabla 1. Operacionalización de Variables de la Investigación ........................... 8
Tabla 2. Taxonomía de la Piña ........................................................................ 24
Tabla 3. Composición Química del Plátano ..................................................... 27
Tabla 4. Características Químicas de la Cáscara del Plátano Verde ............... 28
Tabla 5. Características Químicas de la Cáscara de Plátano Verde ............... 29
Tabla 6. Clasificación de la Dureza .................................................................. 32
Tabla 7. LMP de la Calidad del Agua ............................................................... 33
Tabla 8. Procedimiento de la Materia Prima ................................................... 39
Tabla 9. Calcinación del Material Litológico………………………………………39
Tabla 10. Porcentajes de Lechos ..................................................................... 39
Tabla 11. Materiales y Equipos ........................................................................ 40
Tabla 12. Pruebas de Filtración ....................................................................... 45
Tabla 13. Datos de la Pérdida de la Humedad ................................................ 52
Tabla 14. Datos de la Pérdida de la Humedad ................................................ 53
Tabla 15. Comparación de Datos de los Parámetros del Agua Tratada .......... 64
Tabla 16. Comparación de los Resultados en Porcentajes……………………..65
Tabla 17. Resultados de las Variables de un Filtro .......................................... 65
Tabla 18. Resultados de las Variables de los Lechos Filtrantes ...................... 66
XVII
INDICE DE GRÁFICOS
Gráfico 1. Porcentaje de Pérdida de Humedad ............................................... 53
Gráfico 2. Porcentaje de Pérdida de Humedad ............................................... 54
Gráfico 3. Datos de pH .................................................................................... 55
Gráfico 4. Datos de Turbidez ........................................................................... 55
Gráfico 5. Datos de Dureza ............................................................................. 56
Gráfico 6. Datos de Color ................................................................................ 57
Gráfico 7. Datos de pH .................................................................................... 57
Gráfico 8. Datos de Turbidez ........................................................................... 58
Gráfico 9. Datos de Dureza ............................................................................. 59
Gráfico 10. Datos de Color .............................................................................. 59
Gráfico 11. Datos de pH .................................................................................. 60
Gráfico 12. Datos de Turbidez ......................................................................... 61
Gráfico 13. Datos de Dureza ........................................................................... 62
Gráfico 14. Datos de Color .............................................................................. 63
xviii
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
UNIDAD DE TITULACIÓN
Diseño y evaluación de la eficiencia de un filtro mixto a base de (cáscara de
plátano verde, cáscara de piña y material litológico) para reducir la dureza y
turbidez de las aguas de un pozo en el Cantón Naranjito.
Autor: Thalia Yomira Chanaluisa Toapanta Tutor: Ing. Sandra Fajardo Muñoz Msc.
RESUMEN
En el presente proyecto se evalúa la eficiencia de un filtro de agua diseñado a base de cáscara de piña, cáscara de plátano verde y material litológico como lecho filtrante. El agua es proveniente de un pozo subterráneo del Cantón Naranjito, con niveles altos de turbidez y dureza que serán reducidos. Los desechos orgánicos fueron recolectados de lugares aledaños al Cantón y el material litológico fue recolectado del sector la Alborada en la ciudad de Guayaquil. Se realizaron 3 combinaciones (cáscara de piña y material litológico); (cáscara de plátano verde y material litológico) y (cáscara de piña, cáscara de plátano verde, material litológico). La combinación más eficiente es de cáscara de verde y material litológico dando una turbidez de 3,14 NTU y una dureza de 63,78 mg/L de CaCO3, que están en el rango del LMP de la Norma Técnica Ecuatoriana INEN para agua potable, obteniendo una reducción del 80%.
Palabras Claves: Agua Subterránea, Filtro, Lechos Filtrantes, Turbidez y Dureza.
xix
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
UNIDAD DE TITULACIÓN
Design and evaluation of the efficiency of a mixed filter based of (green banana
peel, pineapple peel and lithological material) to reduce the hardness and
turbidity of the waters of a well in the Naranjito Canton.
Autor: Thalia Yomira Chanaluisa Toapanta Tutor: Ing. Sandra Fajardo Muñoz Msc.
ABSTRACT
The Project evaluatess the efficiency of a water filter designed base of pineapple, Green banana peel and lithological material as a filter bed. The water is coming from an underground well of the Naranjito Canton, with high levels of turbidity and hardness that will be reduced. Organic water was collected from places near the Canton and lithological material was collected from the Alborada sector in the city Guayaquil. 3 combinations were made (pineappple peel and lithological material); (Green banana peel and lithological material) and (pineapple peel, Green banana peel, lithological material). The most efficient combinations is the Green Shell and the lithological material giving a turbidity of 3,14 NTU and a hardness of 6,78 mg/L of CaCO3, that are in the range of the LMP of the INEN Ecuadorian Technical Standard of driking water, getting a reduction of the 80 %.
Keywords: underground water, filter, filters beds, turbidity and hardness.
1
INTRODUCCIÓN
En la actualidad existen varias investigaciones hidrogeológicas que se han
enfocado en los problemas de la calidad del agua subterránea. En donde tienen
como propósito encontrar agua con calidad aceptable, estudiar las causas
provocadas por las actividades del ser humano e implementar medidas de
prevención, etc. (Sánchez J. , 2017)
La Organización Mundial de la Salud (OMS) indica que el agua se encuentra
contaminada cuando muestra alteraciones en su composición provocando
cambios en sus propiedades naturales, la cual presentan riesgos a la salud
debido a los contaminantes presentes. (OMS, 2018)
El agua es un recurso vital para el ser humano y principal ante el desarrollo social
y económico. No obstante, a pesar de su importancia para la vida del hombre,
se ha determinado que en las últimas décadas se nota la escasez y la
disminución global de las fuentes de agua dulce. Es fundamental para la
agricultura, el ecosistema, la industria, servicios domésticos y públicos.
(Palacios, 2012)
Las aguas subterráneas pertenecen al grupo de recursos naturales renovables,
así como los recursos pesqueros y bosques, etc., donde presentan una tasa
natural que permite fijar una explotación sostenible. (Arbito, 2015)
La formación de los acuíferos se refiere a pozos profundos donde es necesario
de la disponibilidad de los equipos para el estudio del lugar donde se realizará la
perforación; toman muestras del suelo indicando su profundidad y el análisis de
cada una de sus características. Esto es para la medición de partículas de una
formación sedimentaria determinando en qué parte del suelo es recomendable
la perforación de un pozo. (Collazo Caraballo, 2012)
La sobre explotación de acuíferos es considerada como la situación que se
realiza durante varios años para la extracción media del agua, en ocasiones se
observan problemas durante la explotación como el bajo nivel del agua, daños
en la calidad y daños ecológicos. (Collazo Caraballo, 2012)
2
El presente trabajo de investigación busca un método experimental económico y
nuevo, que se utilice los desechos vegetales encontrados en lugares aledaños
donde se encuentran las bombas de agua. Dicho método trata de reducir la
dureza y turbidez de aguas subterráneas mediante un proceso de filtrado con
material litológico. Se espera evaluar la eficiencia del filtro por medio de un
análisis para determinar los parámetros físicos químicos antes y después del
proceso de filtración.
3
CAPITULO I
1.1. Planteamiento del Problema
Para la vitalidad de los seres vivos es importante el consumo del agua, por la
cual en la actualidad se realizan análisis para verificar la calidad del agua que
abastece a la población, mientras que en diferentes partes como en la zona rural
no disponen de agua potable, por el cual buscan una alternativa para obtener el
líquido vital por medio de pozos subterráneos, así como también de tanqueros
de agua y de la lluvia, etc., siendo este un elemento importante para mantener
el nivel sanitario, convirtiéndose en un peligro para la salud pública. (Sanchéz,
2014)
En la actualidad los habitantes del Cantón Naranjito tienen ciertas inquietudes
sobre la calidad de agua que se ha distribuido durante los últimos tiempos.
La turbidez es un problema en el agua debido a su propiedad física por la cual
pierde su transparencia, este tipo de agua cuenta con partículas en suspensión,
mientras más sólidos se encuentren mayor es la turbidez incluso pueden
formarse fangos de lodos. La dureza del agua es la concentración de
compuestos minerales que existen en una determinada cantidad de agua, tales
como sales de magnesio y calcio. (Gomez, 2018)
Hasta Febrero del 2014, el cantón era dotado de agua de la Planta “La Lolita” del
hermano cantón Gral. Antonio Elizalde, Bucay, hasta que entre en operación la
Planta Potabilizadora de Agua (la misma que no se encuentra en
funcionamiento) esta plata se encuentra ubicado en el recinto Barraganetal. En
la actualidad el área urbana no utiliza el agua de la planta potabilizadora en
mención, sino que se abastece de los 5 pozos que cubren el 100% de la
población, pozos ubicados en las ciudadelas Xavier Marcos, Jaime Roldós, San
Luís, San Elías y Asaad Bucaram, mientras que en el área rural se encuentran
varios pozos para cada uno de los recintos.
El presente estudio tiene como objetivo generar un filtro para reducir la turbidez
y dureza del agua de un pozo subterráneo, que tiene la finalidad de dar el
respectivo uso doméstico mejorado, debido a que varias ocasiones el agua tiene
cierto grado de turbiedad; este nuevo método experimental brindará una
alternativa orgánica y económica, aprovechando los desechos vegetales de
lugares aledaños al cantón.
4
1.2. Formulación del Problema
¿Es posible el diseño de un filtro mixto a base de (cáscara de piña, cáscara de
plátano verde y material litológico) para reducir la dureza y turbidez de las aguas
de un pozo subterráneo en el Cantón Naranjito?
1.3. Sistematización del Problema
¿Será posible la reducción de la dureza y turbidez del agua subterránea de un
pozo del Cantón Naranjito por medio de un filtro?
¿Cuál será la eficiencia del filtro mixto?
¿Verificar si la porosidad de un material litológico ayuda a disminuir la turbidez
del agua subterránea?
¿Cuál sería el tiempo de uso de un filtro de agua?
1.4 Objetivos de la Investigación
1.4.1. Objetivo General
Elaborar un método experimental a partir de desechos orgánicos y material
litológico como medio filtrante para reducir las características físicas y químicas
del agua subterránea de un pozo en el Cantón Naranjito.
1.4.2. Objetivos Específicos
Obtener los lechos filtrantes mediante la deshidratación y trituración de la
cáscara de piña y cáscara de plátano verde.
Determinar las características físicas y químicas de las muestras de agua
cruda.
Mejorar la calidad del agua que abastece a la población a través de un
proceso de filtración utilizando desechos orgánicos y material litológico.
Diseñar un filtro de agua utilizando medios filtrantes.
Evaluar la eficiencia de la cantidad de adsorción mediante los análisis
realizados.
5
1.5. Justificación
1.5.1. Justificación Teórica
El agua subterránea es de mucha importancia para el consumo humano, la
agricultura y riego, el 30% es de agua dulce, mientras que el 69% se refiere a las
capas del hielo-glaciares de las montañas y el 1% restante es encontrado en los
lagos y ríos. El agua subterránea es un recurso que se lo puede encontrar cerca
a la población de fácil acceso por lo cual no se necesita de una inversión costosa
para el tratamiento, es importante buscar el equilibrio a nivel del acuífero para
evitar daños y así poder evitar la contaminación de este recurso que es
fundamental para el ser humano. (Castillo Arteaga, 2015)
En la universidad Mayor de San Andrés utilizaron la cáscara de banano para la
remoción de Hierro, Magnesio y Plomo, este proyecto determina que la cáscara
de banano posee gran cantidad de Fe y Mn, la cual al momento de utilizar la
cáscara en el agua absorbe los metales pesados y el Fe y Mn de la cáscara se
queda en el agua existiendo un intercambio iónico, y la estabilización del pH.
(Gamarra, 2014)
En la Escuela Especializada de Ingeniería utilizan la cáscara de plátano para la
elaboración de una bio-resina para el intercambio de cationes, teniendo como
objetivo eliminar metales pesados, el desecho vegetal es secado y tratado. Esta
bio-resina es utilizada como medio filtrante en columnas cromatografías. Esta
metodología de utilización de bio-resina a base de cáscara de plátano es
eficiente en la disminución de metales pesados produciendo el intercambio
iónico. (García, 2016)
En un trabajo de Titulación de la Universidad de Granada utilizan cáscaras de
frutas como (piña, naranja y toronja) para elaborar materiales absorbentes a
través del proceso de Descomprensión Instantánea Controlada, la cual tiene
como objetivo la reducción de Cobre y Plata. Los materiales absorbentes son
caracterizados para determinar sus parámetros físicos – químicos. (Romero,
2018)
1.5.2. Justificación Metodológica
Se necesita varias técnicas de investigación, la revisión de artículos con
información clara y precisa basado en la norma INEN 2014 del agua potable,
6
utilizando un método experimental cuantitativo y así poder evaluar la eficiencia
del filtro a experimentar.
1.5.3. Justificación Práctica
El presente trabajo como se lo mencionó anteriormente tiene la finalidad de
reducir la dureza y turbidez del agua de un pozo subterráneo, para ello se
realizará un proceso de filtrado con desechos vegetales y material litológico
llevando a cabo (secado, deshidratado, triturado, tamizado y calcinación) luego
de ser realizado todo el proceso experimental tomar 3 muestras del agua filtrada
para realizar un análisis fisicoquímico.
1.6. Delimitación del Problema
En el Cantón de Naranjito de la provincia del Guayas-Ecuador el GAD Municipal
realizó la construcción de 2 pozos profundos de diferentes dimensiones, un pozo
está ubicado en el Km 1.5 de la vía al Recinto Barraganetal -Rocafuerte que tiene
de profundidad de 54 m y 16” de diámetro con una capacidad de 1200 gpm, otro
pozo se encuentra ubicado en la ciudadela Jaime Roldós Aguilera con una
profundidad de 80 m y 26” de diámetro con una capacidad de 600 gpm. De los
cuales extraen agua subterránea para la planta potabilizadora y así abastecer a
la población, pero en dicha agua se observó un problema por el cual los
habitantes se quejan de la calidad del agua, debido a este problema en la
actualidad, se desea presentar una solución donde puedan utilizar un filtro con
medios filtrantes a base material litológico y desechos orgánicos que por lo
general son arrojados a la basura sin darles el uso adecuado. (Onofre, 2014)
El presente trabajo de investigación se lo realizará en un tiempo de 6 meses
teniendo que cumplir las Normas APHA 1995, esta investigación tiene como
finalidad dar una solución a la zona rural del Cantón diseñando un filtro para
clarificar y reducir las concentraciones de calcio y magnesio.
1.7 Hipótesis de Investigación
Mediante la capacidad de retención de los compuestos orgánicos de los
desechos vegetales tratados y la porosidad del material litológico, será posible
la adsorción de las partículas en suspensión, sales de magnesio y calcio
presentes en aguas crudas.
7
1.8. Operacionalización de las Variables
1.8.1. Variable independiente: Material litológico y desechos vegetales
1.8.2. Variable dependiente: Filtro (lecho filtrante) para reducir la dureza y
turbidez del agua de un pozo.
8
Fuente: (Propia, 2020)
Tabla 1. Operacionalización de Variables de la Investigación
Variable Tipo de Variable
Definición Fase Indicador Medición
Filtro (lecho filtrante) para reducir la dureza y turbidez del agua de un pozo.
Dependiente
Filtro, es un equipo que está formado de un material poroso y carbón activado para purificar el líquido vital y retener los sólidos en suspensión.
Filtración Observación m
Dureza, es la concentración de compuestos minerales como sales de magnesio y calcio.
En proceso Experimental mg/l (CaCO3)
Turbidez, es el grado de transparencia que pierde el agua, provocado por la presencia de sólidos en suspensión.
En proceso Visual NTU
Pozos Subterráneos, se refieren a una perforación vertical en el suelo para extraer agua.
Perforación Análisis del lugar donde se va a perforar para un pozo.
m
Material litológico y desechos orgánicos.
Independiente
Porosidad, pequeños poros que se encuentran en un material para la absorción del agua.
Recolección de Materia Prima
Visual m
Desechos, es el material orgánico que se forma de los residuos vegetales.
Recolección de Materia Prima
Visual g
9
CAPITULO II
2.1. Antecedentes
Fuente. (Montoya, 2001)
Naranjito es un Cantón de la Provincia del Guayas, Ecuador, se encuentra
ubicada al noroeste de la ciudad de Guayaquil, hasta el 2010 tenían una cantidad
de 37.2 mil habitantes, sus ríos principales son el río Milagro y río Chimbo, el
suelo es plano con leves ondulaciones. Naranjito es considerada como un área
agrícola, posee una gran cantidad de producción que son utilizados para el
consumo humano y para la exportación, los cultivos que más se dan en el Cantón
son caña de azúcar, cacao, banano, maracuyá, piña, naranja, mandarina, yuca,
etc. El clima es ardiente, cálido y húmedo, con abundantes lluvias en época
de invierno de la costa ecuatoriana.
En el Ecuador existe una gran parte de agua subterránea que se encuentra
disponible en pequeños acuíferos que están en el Callejón Interandino, mientras
que en la cuenca del Río Guayas posee una gran cantidad de acuíferos.
(Solorzano Pino, 2011)
Figura 1: Ubicación Geográfica del Cantón Naranjito
10
2.1.1. Geología de Naranjito
Naranjito se ubica en la Zona Oriental denominada Depresión del Guayas, al
occidental se encuentra limitado con la Cordillera de Los Andes y al oriental con
la Cordillera Chongón - Colonche y el estuario del Río Guayas.
Se aprecia una variedad de suelos en desarrollo en la cuenca del Guayas, los
cuales son provocados por el fenómeno del “Niño” y los estados climáticos.
El suelo está formado por rocas magmáticas que en ocasiones suele aparecer
en la cuenca del Guayas, el material superficial se encuentra formado por arcilla
y arena en donde su composición es variable. (Onofre, 2014)
2.2. Marco Teórico
2.2.1 Ciclo del Agua
El ciclo del agua es una secuencia donde los rayos solares calientan las aguas
y el vapor que se produce sube a la troposfera en forma de gotitas dando lugar
a la evaporación para concentrarse en las nubes, estas son trasladadas desde
los océanos hasta los continentes por medio del viento.
Cierta cantidad de agua es aprovechada por los seres vivos que se encuentran
en la superficie terrestre, mientras que la otra parte es esparcida en la tierra
(terreno) hasta formar parte de un lago, un océano o un río, este proceso se lo
denomina escorrentía. Cierto porcentaje de agua es filtrada mediante el suelo
llegando a formar acuíferos o también conocidos como capas de aguas
subterráneas a este proceso se lo llama Infiltración. (Gálvez, 2014)
11
Fuente: (INAMHI, 2015)
Los océanos contienen la mayor cantidad de agua del Planeta aproximadamente
el 97%, mientras que el 3% restante es de agua dulce que forman los glaciares,
capas de hielo, aguas subterráneas y agua dulce superficial. (Figura 3)
Fuente: (Gálvez, 2014)
2.2.2. Demanda Hídrica y sus Usos en el Ecuador
La Demanda Hídrica se refiere a la cantidad de agua que utilizan los sectores y
la población, para así satisfacer las necesidades del ser humano. Esta demanda
se divide en 2 categorías las de uso consecutivo y no consecutivo.
Uso Consecutivo: depende de la calidad y cantidad de agua que se consume
ya sea para el uso agrícola, riego e industrial. Véase figura 4
Figura 2: Ciclo del Agua
Figura 3: Total del Agua en el Planeta
12
Uso no Consecutivo: es diferente debido a que no es importante la calidad y
cantidad de agua por lo que es utilizado para la energía, navegación etc. Véase
figura 5.
Existe una interrogante en cuanto a la demanda y el consumo respecto a la
utilización del agua, para ello es necesario diferenciar dichas palabras, en donde
la demanda se refiere a la cantidad de agua que se utiliza para abastecer las
necesidades determinadas, mientras que el consumo es la consecuencia de la
demanda, es decir, es la pérdida del volumen del agua.
SENAGUA presenta una base de datos donde informa los porcentajes de usos
consecutivos y no consecutivos. (SENAGUA, 2011)
Fuente: (SENAGUA, 2011)
Fuente: (SENAGUA, 2011)
Figura 4: Usos Consuntivos en el Ecuador
Figura 5: Usos No Consecutivos en el Ecuador
13
2.2.3. Recursos Hídricos Subterráneos en el Ecuador
Las investigaciones que realizan son utilizadas para determinar un valor
promedio de cada año del uso de los recursos hídricos subterráneos dando un
valor de 56.556 hm³ a nivel nacional. Donde en la región Costa corresponde a
15.137 hm³, Sierra a 8.381 hm³ y Amazonía 33.037 hm³. Siendo 14.272 hm³ el
valor neto del agua subterránea. En la Región Costa Napo posee un volumen
máximo de 20.893 hm3 que representa al 37% de todo el país. (Gonzalez M. ,
2017)
Fuente: (Gonzalez M. , 2017)
2.2.4. Usos a Nivel Internacional
En la actualidad España suministra un volumen de extracción de aguas
subterráneas de 5.500 hm3, donde 1.500 hm3 son destinados para el
abastecimiento de agua potable a la población de 12 millones de habitantes y el
restante a usos industriales y riegos agrícolas. Por motivo de falta de
conocimiento por parte del ser humano los acuíferos están siendo sobre
explotados, provocando la contaminación del agua, disminuyendo las reservas,
daños en la calidad del agua, la contaminación ambiental y problemas
económicos. La sobre explotación afecta a los acuíferos que son fuentes de agua
potable, es decir, entre el 30% a 40% de los recursos de agua subterránea son
afectados. (Arteaga, 2012)
Figura 6: Composición del Volumen de Recursos Hídricos Subterráneos.
14
Fuente: (Arteaga, 2012)
2.2.5. Modos de Contaminación
Las aguas subterráneas no son contaminadas de forma directa por parte del ser
humano, sino por actividades realizadas en la superficie de la tierra, los acuíferos
son contaminados de diferentes maneras tales como:
Infiltración: contaminación por parte de las lluvias.
Filtración por sustancias encontradas en la Tierra.
Filtración por parte de un río influente.
Derrame de envases enterrados en la Tierra. (Sánchez J. , 2017)
2.2.6. Formas de Contaminación
La calidad del agua depende de las actividades provocadas por el hombre de
forma directa e indirecta y también por procesos naturales. La contaminación del
agua subterránea por parte de las actividades humanas es clasificada de la
siguiente manera: Urbana y Doméstica, Industrial y Agrícola. (Artega, 2015)
2.2.7. Contaminación Urbana y Doméstica
La contaminación urbana es provocado por las actividades domésticas, es decir,
aguas residuales con una alta gama de carga biológica, desperdicios de los
desechos orgánicos y productos químicos, etc. Debido a la forma de
contaminación afecta al ser humano produciendo enfermedades. (Cruz, 2011)
Figura 7. Uso Directo de las Aguas Subterráneas en España
15
Por este tipo de contaminación se clasifican en 2 grupos: residuos sólidos y
líquidos, dichos grupos son la forma directa de contaminación que afecta la
calidad de las aguas subterráneas.
2.2.7.1. Residuos Sólidos Urbanos
(RSU) estos residuos son generados en domicilios, oficinas y servicios en
general como también desechos no peligrosos que tengan similitud basados en
su naturaleza a los desechos anteriormente mencionados. A continuación, se
determinan ejemplos de los residuos:
Residuos originarios de la limpieza de zonas verdes, vías públicas y
playas.
Animales en estado de descomposición.
Escombros de trabajos de construcción y reparación domiciliaria. (MAE,
2015)
2.2.7.1.1. Composición de los Residuos Sólidos Urbanos
En el siguiente gráfico se observa los porcentajes de materiales contaminantes
a nivel industrial y doméstico.
Fuente: (MAE, 2015)
2.2.7.2. Residuos Líquidos Urbanos
Tales como las aguas residuales o aguas servidas de un domicilio o industria.
Las aguas residuales son procesos físicos-químicos y biológicos que tienen
como objetivo eliminar los contaminantes presentes en el agua. La calidad del
Figura 8. Composición de RSU
16
agua es afectada por sólidos en suspensión y sustancias químicas líquidas que
son arrojadas en los ríos. (Solis J. , 2010)
2.2.7.2.1. Composición de los Residuos Líquidos Urbanos
Fuente: (Cantanhede, 2015)
2.2.8. Contaminación Agrícola
Los tipos de contaminación provocada por el hombre son, la agricultura produce
daños al medio ambiente por medio de la tala de árboles, la utilización de
productos químicos para la cosecha, tales como (pesticidas y fertilizantes) que
mejoran los cultivos, etc. Otras de las causas de la contaminación es la erosión
del suelo y sedimentación, así como los agentes biológicos del ganado, nitratos
encontrados en las aguas subterráneas y las sustancias expulsadas por el
ganado. (Robles, 2019).
Este tipo de contaminación es un fenómeno que aumenta los nitratos en las
aguas subterráneas y superficiales, así como los lagos por lo cual se determina
que las aguas subterráneas son las perjudicadas por este tipo de contaminación.
(Deere, 2015)
Figura 9.Porcentaje de Desechos Líquidos Peligrosos Industriales
17
Fuente: (Deere, 2015)
2.2.9. Contaminación Industrial
Las industrias realizan actividades en donde transforman la materia prima en
productos semielaborados o finalmente elaborados, utilizando fuentes de
energías necesarias. En la actualidad algunas industrias a nivel mundial
necesitan de agua para la producción, es así que cuando utilizan el agua en
algún proceso cambian la temperatura ya sea alta o baja.
Al aumentar la temperatura el oxígeno disminuye, por las cuales pueden afectar
a los animales acuáticos que tienden a permanecer en temperaturas medias con
una cierta cantidad de oxígeno. Mientras que en el proceso de generación de
energía eléctrica liberan agua a temperaturas bajas a una capa de agua
superficial que se encuentre tibia.
Las industrias aparte de utilizar el agua para procesos de transformación utilizan
para lavar los equipos y productos, donde el agua es contaminada con
sustancias tóxicas tales como ácidos, sales, metales pesados y materiales en
estado de descomposición. Las aguas que son desechadas por las industrias
son arrojadas a los ríos, lagos o mares dependiendo del lugar donde se
encuentre ubicado la industria, al desechar de esa manera las aguas
contaminadas están provocan daños a la flora y fauna, es decir, a las especies
que se encuentran en el agua, por las cuales al consumir esas especies
contaminados pueden producir enfermedades a los seres humanos. (Torey,
2014)
Figura 10. Fuentes de Contaminación de las Aguas Subterráneas y Superficiales
18
2.3. Marco Conceptual
2.3.1. Pozos Subterráneos
Son creaciones geológicas que almacenan grandes cantidades de agua para ser
explotados, también es conocido como un grupo de rocas que tiene la capacidad
de permitir el paso del agua sin alterar su composición interna. (Ingeoexpert,
2018)
Los pozos subterráneos son obras fundamentales que se construyen para la
captación de agua en muchos lugares referentes para el uso doméstico,
industrial y el riego, en ocasiones extremas que haya insuficiencia de agua
superficial es indispensable la existencia de agua de pozos subterráneos para la
sobrevivencia. (Walter, 2017)
2.3.1.1. Tipos de Pozos Subterráneos (Captación de Agua Subterránea)
Los pozos subterráneos se dividen dependiendo de sus características.
2.3.1.1.1. Pozos Verticales
Los pozos Verticales se clasifican en:
Abiertos, excavados o brocales
Son agujeros excavados en la Tierra que permiten la entrada del agua facilitando
su extracción por medio de baldes o con algún tipo de bomba, el líquido (agua)
es acumulado en la parte baja y alta en el suelo. Este tipo de pozo está diseñado
para niveles de aguas poco profundas, es decir, se puede excavar hasta el nivel
freático. Existen 3 maneras de formar los pozos:
Manual.- se utiliza una pala y un pico, tomando en cuenta que el pozo
debe tener un diámetro de 1,5 m, mientras que la profundidad no tiene
una medida por lo que se dificulta la captación del agua afectado por su
forma manual de formar el pozo, debido a las rocas presentes.
Con Excavadora.- debe tener un diámetro de 2 m con una profundidad
de 15 m.
Con Barrena.- con un diámetro de 1,2 m – 1,5 m teniendo una
profundidad máxima de 15 m. (SONDAGUA, 2019)
19
2.3.1.1.2. Pozos Perforados o tubulares
Conocidos también como semi-surgentes se utiliza brocas adecuadas, es decir,
especiales para la perforación, tienen un diámetro de 6 – 12 inch.
2.3.2. Métodos de Perforación
En la actualidad estos tipos de métodos (por percusión con cable, por rotación y
roto percusión) son los más utilizados. Cada uno de ellos poseen características
diferentes ya sea el tipo de material, el caudal, la profundidad y diámetro del pozo
para evitar la contaminación.
Por Percusión con Cable.- se utiliza una herramienta de corte (martillo)
para las rocas y poder excavar. Todo el material triturado es sacado con
una cuchara (herramienta diseñada para la extracción litológica). Este tipo
de pozo es construido en lugares adecuados para la perforación. (Collazo
Caraballo, 2012).
Por Rotación.- se utiliza una herramienta giratoria la cual su función es
cortar las rocas (trituración). A diferencia del método anterior el material
triturado es remolcado por el agua, este pozo es construido en terrenos
con gravas o arenas. (Collazo Caraballo, 2012).
Por Roto Percusión.- es el más utilizado por empresas incorporando
equipos de perforación para tener una rapidez en terrenos porosos.
(Collazo Caraballo, 2012).
2.3.3. Tipos de Acuíferos
Existen diferentes tipos de acuíferos de los cuales se clasifican por su estructura
y porosidad.
2.3.3.1. Acuíferos Según su Estructura
Estos acuíferos se subdividen dependiendo sus características.
1. Acuíferos Libres, no Confinados o Freáticos
Los acuíferos libres muestran espacios entre las aguas subterráneas y la
superficie de la Tierra, el cual es definido como nivel freático, mientras los
acuíferos confinados acumulan agua subterránea a presión. (Ingeoexpert, 2018).
La parte superior es impermeable y la parte inferior es a presión atmosférica, su
carga es directa a través de la infiltración de aguas provocadas por las lluvias
20
que es recorrida por los ríos. En el momento que haya sequía estos tipos de
acuíferos son afectados debido al nivel freático. Los pozos de poca profundidad
son los que presentan mayor afectación cuando el nivel superior (nivel freático)
baja hasta por debajo de profundidad del pozo. (Collazo Caraballo, 2012) Véase
figura 11
2. Acuíferos Confinados, Cautivos o a Presión
Presentan una permeabilidad entre alta y baja, en la parte superior del acuífero
la presión hidrostática es diferente a la atmosférica y su carga es de forma lateral.
Al perforar un pozo en este tipo de acuíferos se observa que el agua que
almacena sube rápidamente. (Ingeoexpert, 2018) (Collazo Caraballo, 2012)
Véase figura 11
3. Acuíferos Semiconfinados o Semicautivos
Estos tipos de acuíferos son mucho más frecuentes que los cautivos, están
creados por capas que tienen una permeabilidad muy baja, la cual permiten la
circulación del agua de forma vertical. Los semiconfinados se cargan y
descargan a través de una permeabilidad baja a través de un proceso de
filtración. (Gálvez, 2014)
Fuente: (Collazo Caraballo, 2012)
2.3.3.2. Acuíferos Según su Porosidad
La porosidad se refiere a los espacios vacíos presentes en un material.
1. Acuíferos de Porosidad Primaria, Porosos o Sedimentarios.
Estos acuíferos están compuestos de formaciones geológicas, las cuales por lo
general son gravas y arenas que dependiendo a sus orígenes estos varían en
Figura 11. Tipos de Acuíferos
21
cuanto a su composición y tamaño, estos se encuentran sueltos o no
consolidados. Véase figura 12-A. (Collazo Caraballo, 2012).
2. . Acuíferos de Porosidad Secundaria, Fisurados o Fracturados
Constituidos por rocas duras, la porosidad es formada por la presencia de varias
zonas alteradas, presentando fallas y fracturas, las cuales es la única manera de
poder almacenar agua para ser circulada, deben estar abiertas y comunicadas.
Véase figura 12-B. (Collazo Caraballo, 2012),
3. Acuíferos por Disolución, Químicos o Kársticos.
Presentan rocas carbónicas desarrollándose de una forma secundaria por
disolución del carbonato. El agua circula por una velocidad mayor a diferencia
de los acuíferos porosos. Véase figura 12-C. (Collazo Caraballo, 2012).
A B C
Fuente: (Collazo Caraballo, 2012)
2.3.4. Material Litológico
Este tipo de suelo tiene partículas sueltas, son porosos y poseen la facilidad de
pasar el agua sin dificultad alguna, tiene una textura blanda, por todas estas
características el suelo es considerado un suelo arenoso y arcilloso.
Figura 12. Acuíferos
22
2.3.4.1. Ubicación del Material Litológico
Fuente: Google Maps
La ubicación del lugar donde se recogido el material litológico es en Sector la
Alborada 3era Etapa, lugar donde se puede observar que existe gran parte de
vegetación, de acuerdo a las características anteriormente mencionadas se
puede mencionar que contiene minerales tales como K, Na y P que tienen la
capacidad de actuar como nutrientes para el suelo.
2.3.4.2. Caracterización del Suelo
Las características del suelo dependen de sus factores, a continuación su
característica química
Características Químicas del Suelo
El suelo contiene los siguientes elementos Sodio, Hierro, Silicio, Aluminio y
Potasio, los cuales ayudan al intercambio iónico para la absorción. Los análisis
químicos son similares a los geológicos que fueron realizados por autoridades
de la ciudad de Guayaquil, indicando que los elementos fundamentales son el
Aluminio, Hierro y Silicio. Véase figura 14
Figura 13. Ubicación Sector la Alborada
23
Fuente: (Gomez, 2018)
2.3.5. Piña
Fuente: (Basantes & Chasipanta, 2012)
2.3.5.1. Generalidades
La piña es una fruta tropical con una alta demanda comercial en producto natural
o procesado ya sea (mermelada, néctar, jugos, etc.). Se caracteriza por ser una
planta herbácea con una circunferencia y altitud de 1 a 1,5 m, posee
características físicas por la cuales hacen que sean las más consumidas, su
tamaño es uniforme, tiene una forma cilíndrica, su color al inicio de la producción
es de color amarillo verdoso, a medida que avanza la fecha de cosecha cambia
su color a un color amarillo - anaranjado intenso. Tiene hojas duras en forma de
puntas, las cuales están presentes alrededor del tallo formando el eje de la
planta, en un extremo crece la fruta con una corona, en la parte superior se
observa la inflorescencia que nacen agrupadas desde el tallo. (Basantes &
Chasipanta, 2012)
Figura 14. Composición Química
Figura 15. Piña
24
2.3.5.2. Origen
La piña es una fruta proveniente de América del Sur o Centroamérica, teorías
indican que Perú, Brasil y Paraguay son países en donde se puede dar el
desarrollo de este tipo de fruta. También la producción de la piña se extendió en
Amazonas y Venezuela para así poder migrar a Europa y Asia. (Alimentos, 2017)
En el Ecuador existen varias hectáreas con sembríos de piñas, sus principales
zonas se las encuentra en Santo Domingo de Tsáchilas, Los Ríos y Guayas,
mientras que la piña Perolera es sembrada en zonas de las provincias de
Manabí, Pichincha, Esmeraldas, Los Ríos y El Oro. (Gonzales, 2017)
La piña también es conocida con el nombre ananá, se refiere a una planta
tropical que posee un fruto que es comercializado a nivel mundial, forma parte
de la economía de varios países de Sudamérica y Centroamérica. (Montenegro,
2019)
2.3.5.3. Taxonomía
Tabla 2. Taxonomía de la Piña
Reino Vegetal
Origen Continente Americano
Género Ananas
Especie Comosus
Nombre Común Piña
Nombre Científico
Ananas Comosus
Familia Bromeliáceas
Clase MD2
Fuente: (Propia, 2020)
2.3.5.4. Cultivo de la Piña
El desarrollo del cultivo es realizado por vía vegetativa, al momento de la
existencia de nuevos brotes y coronas provocados por la fructificación son
utilizados para las futuras plantaciones, pero la utilización de las coronas es muy
diferentes debido que el tiempo de producción es mucho más lento y de menor
valor productivo. Para la producción de piña se debe tomar en cuentas las
condiciones climáticas en un tiempo de 14 a 20 meses durante las siguientes
etapas:
25
Plantación (6 – 7 mese)
Fluorescencia ( 5 – 6 meses)
Producción (3 – 6 meses)
Una de las características más principales para el cultivo es la temperatura, la
cual debe ser superior a 25°C para garantizar un desarrollo normal de la planta.
Se necesita una cierta cantidad de agua constante para un buen desarrollo, es
preferible las plantaciones en zonas tropicales con tipos de suelos ligeros y
drenados, se necesita de fertilizantes para una mejor calidad de producción de
piña. (INFOCOMN, 2018)
2.3.5.5. Cosecha de la Piña
Así como se la puede cultivar durante todo el año así mismo la cosecha se la
puede realizar en cualquier temporada del año, tomando en cuenta que la calidad
de la piña es diferente, es decir, piñas ácidas son cosechadas en meses de clima
frío, durante los meses de lluvia las piñas tienden a madurarse rápidamente y
son más propensas a dañarse. En estaciones climáticas de verano u otoño son
recomendables cosechar la piña debido a la buena calidad del producto, para un
mayor tiempo de duración de piña en buen estado es mejor prevenir la mala
manipulación al momento de la cosecha. (Sánchez A. , 2019)
2.3.5.6. Composición Química de la Cáscara de Piña
Fuente: (Mora & Ventura, 2018)
2.3.5.7. Adsorción en la Cáscara de Piña
La cáscara de piña posee una capacidad de adsorción luego de estar secada y
triturada, los componentes que permite la adsorción son los carbohidratos y las
Figura 16. Composición Química de la Cáscara de Piña
26
fibras, siendo estos un polímero natural que por lo general se los puede encontrar
en las cáscaras de las frutas. (Valerio, 2016)
2.3.5.8. Pectina
La pectina es un carbohidrato purificado que se encuentra presente en las
cáscaras de frutas cítricas o ácidas, contienen ácidos poligalacturónicos
previamente metoxilados. La pectina se refiere a una combinación de polímeros
ácidos y neutros, indicando que contiene el 40 % del peso de la pared celular de
los residuos orgánicos. Posee una porosidad de adsorción regulando el pH y el
equilibrio iónico. (Ordoñez, 2015)
2.3.6. Plátano Verde
Fuente: (Carbajal & Murgueito, 2017)
2.3.6.1. Generalidades
El plátano verde es considerado una fruta tropical, pertenece a la familia de las
Musáceas, que se refiere a una fruta paradisíaca, es una planta de tipo herbácea
su estructura es referente a un tallo subterráneo, tiene una altura de 3,5 – 7,5 m
con una corona de hojas en la parte superior. Poseen unas raíces superficiales
débiles se dispersan aproximadamente 30 – 40 cm, esto se debe al tipo de suelo
en la que han sido plantados. Sus hojas son grandes tienen forma de espiral con
una medida de 2 – 4 m de largo por 1,5 m de ancho, su unión al tallo es de 1 m
de largo, sus hojas son alargadas con forma ovalada sin punta. En la parte
superior del racimo nace la corona con la presencia de un conjunto de
florescencias de color amarillo, cada grupo de flores en una hoja forma una
“mano de frutos” que contienen de 3 a 20 verdes. Los frutos tienen su color
característicos amarillo verdoso o amarillo rojizo. (Gonzalez P. , 2017)
Figura 17. Plátano Verde
27
2.3.6.2. Origen
El plátano es procedente del Sudeste asiático, al pasar el tiempo apareció en
India, posteriormente se dio a conocer en África y América Central - Ecuatorial,
en la actualidad existen varias zonas exportadoras de plátano en un 80% de
producción, como en Ecuador, Brasil, Colombia, Costa Rica, Panamá y
Guatemala, también son encontradas en Asia, Caribe y Europa. Para el cultivo
se debe tener en cuenta un clima cálido y húmedo. (Ecuaplatano, 2015)
2.3.6.3. Composición Química del Plátano Verde
Fuente: (Carbajal & Murgueito, 2017)
Poseen un alto beneficio nutricional, es decir, contiene carbohidratos y azúcares
en la parte externa del plátano (pulpa), tales como sacarosa en un 66%, y
fructuosa en un 14% y glucosa en un 20%. (Moreira, 2013)
Tabla 3. Composición Química del Plátano Verde
28
2.3.6.4. Residuos del Plátano Verde en Ecuador
El plátano es elaborado en más de 130 países en todo el mundo, por ejemplo en
la India se produce en un 25% de producción comercial, mientras que en el
Ecuador posee una mayor cantidad de exportación referente a una cuarta parte
del mercado. Dentro de las regiones del Ecuador la que mayor producción posee
es la región Costa con un 59%, mientras que en la Región Sierra tiene un 28% y
la Región Amazónica un 13%. (PROECUADOR, 2016)
En Ecuador los residuos del plátano son desechados por las industrias luego de
seleccionar su materia prima utilizando lo que es la pulpa del plátano siendo las
cáscaras desechadas sin ser reutilizadas. La cáscara de plátano verde
aproximadamente el 95% no se aprovecha en el Ecuador, debido a que su
producción se enfoca directamente a la producción, una vez consumido el fruto
o pulpa las cáscaras son desechadas (Carvajal, 2017).
2.3.6.5. Composición Química de la Cáscara de Plátano Verde
La piel o cáscara de verde es un residuo orgánico producto del procesamiento
del fruto del plátano a nivel industrial o doméstico. La cáscara representa
alrededor del 30% del peso total del fruto, posee principalmente celulosa,
hemicelulosa, lignina y un alto contenido de almidón al igual que el fruto, posee
diversas aplicaciones, entre ellas en el tratamiento de efluentes residuales como
coagulante (Lamis, 2015)
Tabla 4. Composición Químicas de la Cáscara del Plátano Verde
Valores Plátano
Valor energético 96,40 kcal
Hidratos de carbonos 22,5
Proteínas 1,7
Fibras 2,5
Potasio 490 mg
Calcio 7,80 mg
Magnesio 38,50 mg
Fosforo 59,10 mg
Hierro 0,30 mg
Cobre 0,10 mg
Zinc 0,20 mg
Manganeso 0,1 mg
Vitamina C 17,50 mg
Fuente: (Carbajal & Murgueito, 2017)
29
2.3.6.6. Características Adsorbentes de la Cáscara de Plátano Verde
La cáscara de plátano verde posee características adsorbentes
Características Químicas
La composición química de la cáscara de plátano verde presenta características
ácidas debido a la presencia de grupos funcionales, es decir, grupos carboxílicos
en la pared celular. La cáscara es determinada como un compuesto
lignocelulósico, formado de celulosa, hemicelulosa y lignina. Dichos compuestos
poseen mezclas de polímeros ramificados formando enlaces iónicos la cual
permiten unirse y conservarse en la parte superficial. (Moron, 2018)
Fuente: (Moron, 2018)
2.3.7. Agua Subterránea
Es un recurso vital que proviene de las lluvias o nieve, bajo la superficie de la
Tierra y es de suma importancia para el abastecimiento a la población. El Agua
subterránea fluye rápidamente a través del suelo para llegar a las rocas que se
encuentra en la zona saturada. También son conocidas como formaciones de
agua dulce que se encuentran en los llamados acuíferos. (AQUAE, 2013)
2.3.7.1. División Vertical del Agua Subterránea
Zona No Saturada.- se encuentran situados en la parte superior del
terreno y la superficie freática, conteniendo agua y aire en sus poros.
(Collazo Caraballo, 2012)
1) Zona de evapotranspiración o zona edáfica.- Se refiere a los
lugares donde se encuentran raíces de los vegetales, son
caracterizados por sus parámetros físicos-químicos y biológicos,
posee un alto nivel de CO2 debido a la existencia de materia
orgánica y actividad biológica.
Parámetro Valor
pH 5,85
Densidad 361,85
Lignina 40,40%
Pectina 12,03%
Tabla 5. Características Químicas de la Cáscara de Plátano.
30
2) Zona Intermedia.- se denomina a las zonas que están compuestas
por un límite capilar de agua y de las raíces de las plantas.
3) Zona Capilar.- inicia en la superficie freática hasta el acceso
capilar del agua, el tamaño de sus poros depende de la
homogeneidad del terreno.
Zona Saturada.- se encuentra situada en la parte baja del nivel freático
estas zonas son identificadas por medio de los poros de su terreno ya que
contienen gran cantidad de agua. (Collazo Caraballo, 2012)
2.3.7.2. Calidad Del Agua Subterránea
Se refiere a las características físicas, químicas y biológicas, las cuales son
medidas que se debe tener en cuenta al momento de utilizar el agua para el
consumo humano.
2.3.7.3. Parámetros Físicos
Temperatura
Característica importante del agua que sirve para medir el efecto del calor y frío.
Es considerada como energía cinética media de las moléculas del agua
producida por la colisión que se encuentra presente en forma de agitación
térmica.
Factores ambientales son los que afectan a la temperatura variando su valor.
(Barrenchuela, 2017)
Color, sabor y olor
Son propiedades organolépticas no son factores de contaminación, aunque su
presencia es un indicador de que existe un efluente que no tiene sus valores
correctos. En aguas potables son condiciones muy importantes de tener
presentes al momento de ser distribuidas. (Barrenchuela, 2017)
2.3.7.4. Parámetros Químicos
pH
Es el potencial de hidrógeno (iones de H libres) sirve para determinar si el agua
es ácida o alcalina, el pH varía dependiendo al tipo de suelo y cantidad de
plantas. Su escala es de 1 – 7 es ácida, 7 es neutro y 7 – 14 alcalina. Para las
31
aguas tratadas y crudas debe tener un pH de 5 – 9 permitiendo controlar el
comportamiento de los componentes del agua. (Barrenchuela, 2017)
Hierro
Es un elemento presente en las aguas provenientes del subsuelo, los valores de
concentración tienen un rango de 0 a 50 mg/l, mientras que la OMS indica que
debe tener un valor menor a 0,3 mg/l. El Hierro se presenta de manera natural,
es característico debido a su color naranja provocando daños en el lavado de la
ropa y tiene un sabor desagradable fácil de ser identificado. (SENA, 2016)
Sulfatos
Son encontrados en fuentes naturales de agua, es la mezcla de O y S presentes
en la formación de rocas y rocas que filtran agua subterránea. Es una solución
liberada en el agua subterránea, posee nutrientes para plantas, los organismos
acuáticos tienen la función de absorber sulfatos evitando el desarrollo de las
algas. (Peñafiel, 2017)
Cloro Residual
Proceso adecuado para tratar un agua cruda para el consumo humano, la
eliminación total de los microorganismos que se encuentran presentes en el
agua. (Peñafiel, 2017)
DQO
Demanda Química de Oxígeno tiene como función medir la cantidad de materia
orgánica en cantidades de oxígenos importantes para oxidar CO2 y agua, bajo
condiciones de tiempo, temperatura y agentes oxidantes. Los valores de DQO
en las aguas subterráneas se encuentran entre 1 a 5mg/l de O2. (Peñafiel, 2017)
DBO
Demanda Bioquímica de Oxígeno se refiere a la cantidad de oxígeno consumido
por microorganismos en la oxidación de la toda la materia orgánica presente en
el agua, en un tiempo de 5 días a una temperatura de 20°C. (Peñafiel, 2017)
32
2.3.8. Parámetros a Físicos Químicos
Estos parámetros son los que serán evaluados durante la investigación a través
del método experimental.
2.3.8.1. Turbidez
Es un parámetro físico considerado como grado de transparencia, es decir, gran
cantidad de partículas en suspensión en el agua, para determinar la turbidez se
utiliza un equipo llamado turbidímetro en medidas de NTU. Las causas
provocadas por parte de las partículas en suspensión pueden presentarse por
medio de movimientos de erosión de aguas urbanas e industriales. (Nuñez,
2017)
2.3.8.2. Dureza
Es la cantidad de concentración de sales minerales de calcio y magnesio
disueltas en el agua, la unidad de medida de dureza es mg/l CaCo3. Gran
cantidad de sales afecta a la formación de espumas en contacto con el agua la
cual provoca varios daños ya sea en la ropa o en el consumo humano. (Calle,
2016)
2.3.8.2.1. Clasificación de la Dureza del Agua
Fuente: (OMS, 2018)
2.3.8.2.2. Límites Máximos Permisibles de la Turbidez y Dureza
La turbidez tiene un Límite Máximo Permisible de 5 NTU, mientras que la dureza
500 LMP, como se puede observar en la tabla 7.
Tabla 6. Clasificación de la Dureza
33
Fuente: (SUNASS, 2015)
2.3.9. Bioadsorción
Es un proceso que permite atrapar partículas en suspensión encontradas en el
agua por medio de la estructura de un desecho orgánico que posee
características adsorbentes. Es un método nuevo realizado por varias
investigaciones donde se da como efectiva su funcionamiento con residuos
desechados, es un método económico y fácil. Por lo general utilizan biomasa,
plagas, bacterias y desechos vegetales que contengan niveles altos de
adsorción. (Izquierdo, 2017)
Tiene ventajas como la capacidad de recuperar los metales, es un método
accesible, se da reutilización a los residuos desechados por industrias con
disponibilidad y poco uso energético.
2.3.10. Filtros
Los filtros tienen similitud a los tamices que poseen características de atrapar
grandes cantidades de partículas suspendidas en el agua. Tales como el medio
Tabla 7. LMP de la Calidad del Agua
34
filtrante, profundidad de los lechos, porosidad y pérdida de carga. El proceso de
filtración está compuesta de métodos físicos-químicos, como la adsorción física,
sedimentación, adsorción química y el crecimiento biológico. (Salinas, 2017)
2.3.10.1. Filtración Rápida y Lenta
Es un proceso de eliminación de partículas en suspensión a través de sustancias
porosas, por lo general se utiliza arena, esta filtración posee dos acciones:
Acción Rápida.- la eliminación se da por procesos físicos, los sólidos son
atrapados en la parte superior de los lechos filtrantes.
Acción Lenta.- la arena permite el paso del agua con una velocidad lenta,
al pasar el líquido los sólidos son atrapados en los lechos y en los granos
de arena. (Salinas, 2017)
2.3.10.2. Mecanismo de Filtración
La filtración es considerada como el efecto de los mecanismos de adherencia y
transporte. (Salinas, 2017)
2.3.10.3. Mecanismo de Adherencia
Provocados por fenómenos de hechos superficiales que son controlados a través
de parámetros físicos-químicos. (Salinas, 2017)
Fuerzas Electrónicas.-
Poseen problemas que afectan este tipo de mecanismo, tales como: diferencia
de carga eléctrica entre los granos de los lechos filtrantes y las partículas en
suspensión provocando una fuerza de atracción; los granos de lechos filtrante
tienen carga eléctrica, mientras que las partículas en suspensión no, no
presentan problemas de adhesión; los lechos de filtración y las partículas en
suspensión poseen la misma carga eléctrica, en donde las fuerzas
hidrodinámicas rompen las cadenas de energía permitiendo que las fuerzas de
van der Waals actúen en la filtración, la adhesión en muy baja. (Salinas, 2017)
Fuerzas de Van der Waals
Estas fuerzas son dependientes del tamaño y densidad de las partículas en
suspensión e independientes del pH y la fase acuosa de los líquidos a tratar.
(Salinas, 2017)
35
Puente Químico
Consiste en introducir ayudantes de filtración como: Sulfato Ferroso (FeSO4),
Sulfato de Aluminio (Al2(SO4)3, y Cloruro de Aluminio (AlCl₃), que permitan la
adherencia de los sólidos en suspensión a los lechos filtrantes, debido a que los
ayudantes forman enlaces químicos entre los lechos filtrantes y las partículas.
(Salinas, 2017)
2.3.10.4. Mecanismo de Transporte
Provocado por fenómenos de transporte que permiten juntarse las partículas en
suspensión con el medio filtrante, esto depende de la variación de la profundidad
del medio filtrante, aquellos que afectan estos mecanismos son los siguientes:
Cernido.- este depende del tamaño de las partículas en comparación con
los poros del medio filtrante, por lo cual quedan atrapados en las
hendiduras. Este tipo de mecanismos son utilizados en capas
superficiales. (Arboleda, 2000)
Sedimentación.- permite la remoción de partículas, tamaños más
pequeños a los poros de los lechos con un tamaño de 1 micra con una
velocidad alta y una carga hidráulica baja. (Arboleda, 2000)
Intercepción.- este mecanismo presenta mayor eficiencia debido a que
es proporcional al tamaño de la partícula e inverso a los granos de los
lechos filtrantes. (Arboleda, 2000)
Difusión.- su eficiencia depende de la temperatura de la sustancia e
inverso al tamaño de las partículas y granos de los lechos filtrantes. La
difusión se refiere al movimiento errático en el interior de una mezcla con
tamaños menores a 1 micra los cuales son dependientes de la energía
térmica. (Arboleda, 2000)
2.3.10.5. Factores que Afectan la Filtración
Son aspectos que intervienen en el proceso de filtración. Tales como:
Tamaño de las partículas en suspensión
Tipo de partículas
Temperatura del agua
Densidad de partículas en suspensión
36
pH del agua
Dureza de las partículas
2.3.10.6. Tipos de Filtros para Tratamiento de Agua
Para una mejor calidad de agua se utiliza los siguientes filtros de agua:
Filtro Lento de Arena Común
Este tipo de filtro tiene como función principal el mejoramiento de la calidad del
agua de zonas rurales y urbanas, el filtro presenta una mayor eficiencia en el
tratamiento, es de fácil acceso y facilidad de diseñar. Los filtros lentos reduce
niveles de bacterias y plagas dañinas a la salud, el nivel de turbidez del efluente
puede llegar hasta un 1 NTU.
Los filtros de arena caseros tienen una capacidad de 2,5 a 25 l/h de agua filtrada,
esta agua debe ser almacenada en tanques grandes para su consumo. Un filtro
que trabaje las 24 h tiene una producción de 120 l para cada miembro de una
familia. (Avila & Moreno, 2016)
Filtro de Carbón Activado
Posee similitud con el filtro de arena, es decir, posee características distintas,
existe diferencia en su medio filtrante y función. El carbón activado es un
polímero natural con agujeros microscópicos que atrapan partículas
contaminantes. Este tipo de filtros retienen aceites minerales, cloro y sus
derivados, así como también Iodo, Bromo, Hidrógeno y Flúor, sustancias que
provocan malos olores en el agua, materia orgánica, etc., sin afectar su
composición. El tiempo de vida útil del filtro depende del carbón activado a
utilizar y calidad del agua que será tratada. Un filtro casero que abastece 300
L/Día debe ser reconstruido una vez al año por lo menos para una mejor
eficiencia y calidad del agua. (Espinal & Rojas, 2006)
Filtro de Zeolitas
Los minerales aluminosilicatos micro porosos son capaces de hidratar o
deshidratar (Zeolitas), retienen partículas de un tamaño de 5 micras, poseen
propiedades de intercambio iónico que pueden neutralizar algunos elementos.
Las zeolitas son capaces de reducir la acidez del agua y aclarar en un 80%, tiene
37
una mayor porosidad, Este tipo de medio filtrante tiene un tiempo de vida de 5
años con lavados constantes en ciertos tiempos determinados para un
desempeño mejorado. El filtro de zeolitas es económico a diferencia de otros
filtros, las zeolitas de origen natural ayudan en la remoción no solo de metales
pesados sino también de Cloruros (Cl), Sulfatos (SO₄²) y Fosfatos (PO₄³⁻),
capaces de retener gran cantidad de partículas en suspensión, reduce la dureza
en 7.000 – 12.000 g de Carbonato de Calcio (CaCO3), el hierro también puede
ser removido. (Avila & Moreno, 2016)
2.3. Marco Contextual
La investigación en proceso será realizada en la Universidad de Guayaquil,
Facultad de Ingeniería Química en el Laboratorio de Química, utilizando como
materia prima la cáscara de plátano verde, cáscara de piña y material litológico
que presentan medios de adsorción necesarios para reducir los parámetros
físicos y químicas del agua cruda de un pozo del Cantón Naranjito, mediante un
filtro de agua con medios filtrantes.
38
CAPITULO III
METODOLOGÍA EXPERIMENTAL
3.1. Método de Investigación
Se refiere a una actividad que se utiliza para dar solución a un problema. El
presente tema de investigación se trata de un método cuantitativo.
3.1.1. Método Cuantitativo
El tema de investigación en curso es referente a estudios cuantitativos que
consiste en procesos secuenciales y probatorios, para ello se recopiló
información de varias investigaciones de temas similares realizadas
anteriormente, teniendo la finalidad de dar un uso a los desechos orgánicos de
los productos que siembran en hectáreas de la zona rural, brindando beneficios
a la población, creando un filtro para mejorar la calidad del agua que obtienen de
pozos subterráneos. Es necesario obtener valores numéricos en cuanto al grado
de absorción de la materia prima, el porcentaje de la pérdida de turbidez y dureza
de las muestras, para realizar análisis estadísticos y ver el comportamiento de
dichas variables, así obtener resultados finales del experimento; con los datos
obtenidos se pueden determinar conclusiones sobre el tema de investigación.
(Hernández Sampieri, 2017)
3.2. Tipo de Investigación
Tipos de investigación referentes al tema en proceso.
3.2.1. Investigación Experimental
Es un proceso profesionalizante donde se fortalece, integran y amplían los
conocimientos aplicados en un ámbito pequeño en un tiempo determinado, la
cual es manipulado presentando condiciones y parámetros a definir.
Esta investigación presenta 3 variables de estudio las cuales son manipulables,
un proceso experimental consiste en realizar un cambio en una de las variables
sea dependiente e independiente. Mediante condiciones controladas, este tipo
de investigación son las adecuadas para poner a práctica la hipótesis de
relaciones causales (causa – efecto). (Murillo, 2015)
39
3.2.2. Investigación Descriptiva
Principalmente para llevar a cabo la investigación es necesario describir todo lo
relacionado a la materia prima a utilizar, ya sea características físicas, químicas
y biológicas, propiedades y referencias teóricas. Es decir, intentar recopilar toda
la información necesaria de las variables a analizar. (Hernández Sampieri, 2017)
3.3. Diseño
Tabla 8. Procedimiento de la Materia Prima
Secado
Materia Prima Cantidad (Kg) T (°C) t(h)
Cáscara de Piña 1 100 74
Cáscara de Plátano Verde
1 100 48
Material Litológico 1 100 1
Fuente: (Propia, 2020)
Tabla 9. Calcinación del Material Litológico
Materia Prima Calcinado
Material Litológico T (°C) t(h)
600 3
Fuente: (Propia, 2020)
Tabla10. Porcentajes de Lechos
N°
Prueba
Cantidad de Lechos Filtrantes (g) Dureza
Turbidez Cáscara de
Piña Cáscara de
Plátano Verde Material
Litológico
1 50 0 50 ? ?
2 0 50 50 ? ?
3 33,33 33,33 33,33 ? ?
Fuente (Propia, 2020)
40
3.4. Materiales y Equipos
Tabla 11. Materiales y Equipos
Materiales
Nombre
Bureta de 250 ml
Vaso de Precipitación
Termómetro
Botellas Plásticas
Jeringa de 60 ml
Agua Destilada
Papel Aluminio
Pipeta - Pinzas
Cápsulas de Porcelana
Envases Pequeños de 100 ml
Materia Prima
Muestras de Aguas
Cáscara de Piña
Cáscara de Plátano Verde
Material Litológico
Equipos
Mufla
Secador
pH-metro
Tamiz
Triturador
Balanza
Turbidímetro
Espectrofotómetro - Desecador
Fuente: (Propia, 2020)
3.5. Procedimiento Experimental
3.5.1. Preparación de los Componentes del Medio Filtrante.
El medio filtrante está compuesto de tres capas, dos lechos orgánicos y un lecho
de material litológico.
41
3.5.1.1. Diagrama de Flujo (Preparación de Lechos Orgánicos).
Fuente: (Propia, 2020)
1. Recepción de la Materia Prima
La cáscara de piña se la obtuvo de locales aledaños al recinto Barraganetal del
Cantón, mientras que la cáscara de plátano verde de locales de comida que se
encuentran ubicados en el centro del Cantón.
2. Selección
Consiste en escoger las cáscaras de piña y plátano verde en buen estado.
3. Lavado
Las cáscaras son lavadas con agua destilada para evitar que contengan
impurezas las cuales provocarían complicaciones al momento del
acondicionamiento.
4. Troceado
Se procede a cortar las cáscaras en trozos pequeños, para una mayor facilidad
de secado y triturado.
RECEPCIÓN
SELECCIÓN
LAVADO
TROCEADO
SECADO
TRITURADO
ETIQUETADO
ALMACENADO
42
5. Secado
Luego de los procesos anteriormente mencionados se lleva a un secado en una
estufa a una temperatura de 100°C durante 48h y 74h respectivamente.
6. Triturado
Sirve para reducir el tamaño de las cáscaras de piña y plátano verde.
7. Etiquetado
En fundas ziploc colocar adhesivos indicando la cantidad y tipo de materia prima.
8. Almacenamiento
Luego de todo el proceso se coloca en fundas esterilizadas para evitar la
humedad y contaminación de impurezas.
3.5.1.2. Diagrama de Flujo (Preparación de Lecho Litológico).
Fuente: (Propia, 2020)
1. Recolección del Material Litológico
Se llevó a cabo la recolección en Guayaquil, en el sector de la Alborada en la
tercera etapa ubicada al Norte de la ciudad. Para ella se utilizó una pala o un
RECOLECCIÓN
SELECCIÓN
TAMIZADO
SECADO
TRITURADO
ETIQUETADO
ALMACENADO
CALCINADO
43
recipiente pequeño que facilite la recolección, tomar una cantidad considerable
en una funda, para así poder pesar y determinar la cantidad de material litológico
que se recolecto, este tipo de material litológico presenta características de
absorción.
2. Selección
Consiste en escoger las cáscaras de piña y plátano verde en buen estado.
3. Triturado
Sirve para reducir el tamaño de los trozos de la tierra y pulverizarlos.
4. Tamizado
Posteriormente se coloca en el tamiz para obtener unas partículas mucho más
finas, para ello se utilizó platos del tamizador con medidas de 600 um. (Gomez,
2018)
4. Secado
Luego de realizar una mezcla de la tierra fina con agua destilada y formados los
cortes, son llevados a un proceso de secado realizado en una estufa a una
temperatura de 100°C durante 1h.
5. Calcinado
Finalmente, los pellets formados se proceden a calcinar en una mufla a una
temperatura de 600 °C durante 3 h.
6. Etiquetado
En fundas ziploc colocar adhesivos indicando la cantidad y tipo de materia prima.
7. Almacenado
Colocar en las fundas y guardar en un desecador hasta el momento de utilizar.
3.5.2. Toma de Muestras de Agua de los Acuíferos
Las muestras fueron tomadas de los pozos que se encuentran en el Cantón
Naranjito. Una cantidad de 5 litros los cuales fueron transportados en una hielera
para evitar el cambio de temperatura para allí almacenarlos en refrigeración.
44
NOTA.
Antes de realizar del proceso de filtración se realizan análisis a las muestras de
agua para luego poder comparar los datos y así poder evaluar la eficiencia del
filtro mixto, mediante normas ASTM para la determinación de dureza y turbidez
del agua.
3.5.3. Formación de los Lechos Filtrantes
Descripción de la Elaboración de los lechos.
3.5.3.1. Elaboración del Lecho a Base de Material Litológico
Preparar una pasta homogénea en un vaso de precipitación, utilizando el
componente principal preparado como el polvo a base de material litológico
(tierra), este polvo mezclar con agua destilada, hasta formar una textura
adecuada que sea fácil de moldear con una viscosidad alta.
Luego de tener la pasta colocar en una jeringa de 60 ml para formar tiras y
realizando cortes (pellets) de 10 cm con la ayuda de un estilete.
3.5.3.2. Proceso de la Grava
La grava es sumergida en ácido nítrico (HNO3), durante 24 h para eliminar
cualquier impureza que contenga, al igual que los lechos es sometido a un
proceso de secado durante 2h a una temperatura de 125°C. A diferencia de que
luego de estar sumergido en HNO3 se debe realizar varios lavados con agua
hasta llegar a un pH neutro (7), por último lavar con agua destilada y así llevar a
secar.
3.5.4. Montaje del Equipo de Filtración
Se necesita como material principal una bureta de 250 ml con una llave de teflón
en la parte inferior, con la ayuda de 2 pinzas se sostiene la bureta en el soporte.
En la parte interior de la bureta se coloca un pedazo pequeño de malla fina para
evitar la obstrucción del paso del líquido seguido de una pequeña cantidad de
grava.
3.5.5. Pruebas con los Lechos Filtrantes
Cada una de las pruebas a realizar contiene 100 g en total del lecho filtrante a
colocar en el interior de la bureta.
45
Tabla 12. Pruebas de Filtración
N° Detalles del Lecho Filtrante
P-1 P. Cáscara de Piña – tierra
P-2 P. Cáscara de Plátano Verde – tierra
P-3 P. Cáscara de Plátano Verde y Piña - tierra
Fuente: (Propia, 2020)
Desarrollo de P-1 (Filtro de Medio Dual)
Una vez preparado el montaje del equipo de filtración con la malla y la grava se
le agrega 50g de lecho del material litológico y 50g del lecho de cáscara de piña,
de los cuales son separados por un pedazo pequeño de malla. Se procede a
colocar el agua cruda la cantidad de 200ml hasta que sobrepase los 10 cm del
nivel de los lechos colocados, se deja reposar por un tiempo de 25 min, se regula
el caudal para recoger unos 15 ml de la primera filtración para ser desechada,
después de ello empezar a tomar las muestras tratadas en medidas de (20ml,
40ml, 60ml y 100ml), las cuales serán analizadas (pH, turbidez, dureza y color).
Tener en cuenta que en cada muestra recogida medir la temperatura.
Desarrollo de P-2 (Filtro de Medio Dual)
Una vez preparado el montaje del equipo de filtración con la malla y la grava se
le agrega 50g de lecho del material litológico y 50g del lecho de cáscara de
plátano, de los cuales son separados por un pedazo pequeño de malla. Se
procede a colocar el agua cruda la cantidad de 200ml hasta que sobrepase los
10 cm del nivel de los lechos colocados, se deja reposar por un tiempo de 25
min, se regula el caudal para recoger unos 15 ml de la primera filtración para ser
desechada, después de ello se empezó a tomar las muestras tratadas en
medidas de (20ml, 40ml, 60ml y 100ml), las cuales serán analizadas (pH,
turbidez, dureza y color). Tener en cuenta que en cada muestra recogida medir
la temperatura.
46
Desarrollo de P-3 (Filtro de Medio Triple)
Una vez preparado el montaje del equipo de filtración con la malla y la grava se
le agrega 33g de lecho del material litológico, 33g del lecho de cáscara de
plátano verde y 33g del lecho de cáscara de piña de los cuales son separados
por un pedazo pequeño de malla.
Se procede a colocar el agua cruda la cantidad de 200ml hasta que sobrepase
los 10 cm del nivel de los lechos colocados, se deja reposar por un tiempo de 25
min, se regula el caudal para recoger unos 15 ml de la primera filtración para ser
desechada, luego de ello empezar a tomar las muestras tratadas en medidas de
(20ml, 40ml, 60ml y 100ml), las cuales serán analizadas (pH, turbidez, dureza y
color). Tener en cuenta que en cada muestra recogida medir la temperatura.
3.6. Dimensiones para Diseñar un Filtro
Para diseñar un filtro es necesario conocer sus dimensiones, a continuación se
detalla las ecuaciones a utilizar.
3.6.1. Caudal
Con los datos obtenidos del proceso de filtración se calcula el valor del caudal
Fórmula
𝑄 =V
t Ec. 1
Donde
Q= Caudal Volumétrico
V= Volumen
t= tiempo
3.6.2. Área Transversal
Se mide el diámetro de la bureta para calcular el valor del área transversal.
Fórmula
𝐴𝜏 =π∗D2
4 Ec. 2
Donde
A𝜏= Área Transversal
D= Diámetro
47
3.6.3. Velocidad de Filtración
Con los datos obtenidos por medio de las fórmulas anteriores se puede calcular
la velocidad con la que es filtrada el agua.
Fórmula
𝑣 =Q
Aτ Ec. 3
Donde
v= Velocidad
Q= Caudal
A𝜏= Área Transversal
Cantidad de Población
Para sacar la capacidad del filtro es necesario determinar el número de la
población en un futuro a la cual va a abastecer el agua cruda a tratar, por medio
de censo que realiza el gobierno, los filtros de velocidad lenta tienen un tiempo
de duración 7 – 10 años. Se asume un total de 750 personas en un recinto
determinado en la actualidad (PA), con un 4% de crecimiento anual, donde se
puede obtener un (FCA) de 1,95. (INEC, 2010)
Fórmula
PF = PA ∗ FCA Ec. 4
Donde
PF= Población Futura
PA= Población Actual
FCA= Factor de Crecimiento Poblacional
Demanda Diaria Total
En comunidades de menor población el flujo neto debe estar entre 60 – 200
L/had.día. Para determinar la DDT se considera un valor de 55 L/had.día.
(Corcho & Duque, 2005)
48
Fórmula
DDT= PF * CONSUMO Ec.5
Demanda por Hora
El flujo máximo por hora es para garantizar el abastecimiento del recurso vital
para la población, analizando un 20% de la demanda diaria. La cual se la
determina por medio de la siguiente ecuación. (Corcho & Duque, 2005)
Fórmula
DH = 0,2 ∗ DDT Ec. 6
3.6.4. Área del Lecho de la Columna de Filtración
Fórmula
𝐴 = 𝑸
𝑽 Ec. 7
Donde
A= Área
Q= (cantidad del agua)
V= Velocidad del agua
Longitud del Filtro
Fórmula
L= 2.3 * ancho Ec. 8
3.6.5. Ancho del Filtro
Fórmula
Ancho= √𝐴𝑟𝑒𝑎
2.3 Ec. 9
49
3.6.6. Tiempo de Retención
Fórmula
𝒕 =𝑳
𝑽 Ec. 10
Donde:
L= longitud del filtro
V= velocidad de filtración
3.6.7. Contenido del Filtro
La sedimentación es producida durante el tiempo que brinda el nivel del agua
cruda que está por encima del lecho filtrante, su profundidad se encuentra entre
1 – 1,5 m por encima del filtro.
Las medidas de 5-10 cm pertenecen a las paredes del reservorio que se
encuentra por encima del nivel del agua. Véase la fig. 18. El diseño del contenido
del filtro tiene un espacio de lecho con medidas de 1 a 1,4 m de espesor. Estas
medidas ayudan a tener un mayor tiempo de duración del filtro. (Gomez, 2018)
Fuente: (Propia, 2020)
Figura 18.Estructura de un Lecho Filtrante
50
Área del Lecho
Fórmula
AL: Longitud del filtro * Ancho del filtro Ec.11
Volumen 1 del Lecho
Fórmula
VL: Área del lecho * Altura del lecho Ec. 12
Cantidad del Lecho de Material Litológico
3.6.8. Altura del Lecho Litológico
Dentro del filtro se colocaron 2 tipos de lechos, en donde el 35% es el material
litológico y el 65% el desecho orgánico.
También se utilizó 3 tipos de lechos, en donde el 33% es el material litológico,
33% desecho orgánico (cáscara de piña) y 33% desecho orgánico (cáscara de
plátano verde).
En donde para calcular la altura de los lechos se utilizó las siguientes fórmulas.
Combinación 1
AlturaML= 0.35 * 0.53 m Ec. 13
AlturaCP= 0.65 * 0.53 m Ec.14
Combinación 2
AlturaML= 0.35 * 0,53 m Ec. 15
AlturaCV= 0.65 * 0.53 m Ec. 16
Combinación 3
AlturaML= 0.33 * 0,53 m Ec. 17
AlturaCP= 0.33 * 0.53 m Ec. 18
AlturaCV= 0.33 * 0.53 m Ec. 19
51
Volumen 2
Se calculó el volumen de cada uno de los lechos filtrantes.
Combinación 1
VolumenML= 0.35 * volumen 1 Ec. 19
VolumenCP= 0.65 * volumen 1 Ec.20
Combinación 2
AlturaML= 0.35 * volumen 1 Ec. 21
AlturaCV= 0.65 * volumen 1 Ec. 22
Combinación 3
AlturaML= 0.33 * volumen 1 Ec. 23
AlturaCP= 0.33 * volumen 1 Ec. 24
AlturaCV= 0.33 * volumen 1 Ec. 25
52
CAPITULO IV
4.1. Resultados
Resultados correspondientes a la parte experimental de la investigación.
4.1.1. Porcentaje de Pérdida de Humedad (Cáscara de Piña)
La pérdida de humedad es una técnica para establecer la cantidad de agua, a
través del peso de la muestra se puede identificar su valor actual.
Luego de los procesos de selección y lavado se determinó la pérdida de
humedad. Véase la tabla 12
Tabla 13. Datos de la Pérdida de la Humedad
Tiempo (h) Peso (g) % Pérdida de
Humedad
0 2.035.996 0
2 1927.754 5
4 1.833.813 10
24 1171.74 42
26 1157.666 43
28 1145.9 44
48 850.631 58
50 789.645 61
52 712.854 65
72 242.462 88
74 220.246 89,18
Fuente: (Propia, 2020)
53
Fuente: (Propia, 2020)
Análisis
De acuerdo a los datos de la tabla 12, a una temperatura de 100°C se puede
observar que demoró 74 h de secado para obtener un porcentaje total de 89,18%
de pérdida de humedad constante, véase el gráfico 1, el cual fue calculado a
través de la pérdida de su peso, siendo el porcentaje de humedad teórico de
88,54%.
4.1.2. Porcentaje de Pérdida de Humedad (Cáscara de Plátano Verde)
Tabla 14. Datos de la Pérdida de la Humedad
Tiempo
(h)
Peso (g) % Pérdida de
Humedad
0 1.890.255 0
2 1.839.364 2
4 1.602.192 15
24 856.189 54
26 651.288 65
28 519.128 73
48 216.012 89
Fuente: (Propia, 2020)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
5 10 42 43 44 58 61 65 88 89,18
Tie
mp
o (
h)
% Humedad
Pérdida de Humedad
Gráfico 1. Porcentaje de Pérdida de Humedad
54
Fuente: (Propia, 2020)
Análisis
El proceso de pérdida de agua tomó un tiempo de 48h, diferente al secado de
cáscara de piña que fue más tiempo, la pérdida de agua obtenida fue de un 89%
teniendo como referencia que la cáscara de verde tiene un 90 % de humedad.
4.1.3. Ensayos de Filtración
4.1.3.1. Agua de Pozo (Muestra)
A la muestra de agua cruda recolectada de un pozo subterráneo localizado en el
Cantón Naranjito con una temperatura de 23°C, se le realizaron los análisis
pertinentes previos al proceso de filtración, dando como resultados
correspondientes a los parámetros físicos – químicos la presencia de 67,4 NTU
en turbidez, pH de 7,72 y 120 mg/l CaCO3 en dureza.
4.1.3.2. Ensayo de Filtración Medio Dual (Cáscara de Piña y Material
Litológico)
Se llevó a cabo el proceso de filtración teniendo en cuenta que debe tener un
tiempo de retención de 25 min, para que exista un equilibrio entre el líquido y el
medio filtrante. Se determinaron los parámetros físicos – químicos a las muestras
de agua, debido a la cantidad de fluido que circula durante un tiempo.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 2 15 54 65 73 89
Tie
mp
o (
h)
% Humedad
Pérdida de Humedad
Gráfico 2. Porcentaje de Pérdida de Humedad
55
Resultados de pH
Fuente: (Propia, 2020)
Análisis
La muestra de agua cruda presentó un pH de 7,72, es decir, un agua alcalina,
mientras que en el agua filtrada hubo un cambio como se puede observar en la
gráfica 3, tuvo una diferencia de 6,27 en la toma de muestra de 100ml, tomando
en cuenta que el pH de agua potable es de 6,5 – 8,9 (NTE INEN 1108). Los
cambios de las concentraciones de iones de hidrógeno se deduce que es debido
a la extracción de iones presentes en los lechos filtrantes dando como resultado
un pH ácido.
Resultados de Turbidez
Fuente: (Propia, 2020)
5,19 5,37 5,09 5,03 4,97 4,985,38
6,08 6,3 6,31 6,23 6,27
0
1
2
3
4
5
6
7
0 2 4 6 8 10 12 14
pH
Número de Muestras (ml)
P-1
22,123,6
21
16
18,8 19,2
23,6
19,2 19,717,2
13,4 13,8
0
5
10
15
20
25
0 2 4 6 8 10 12 14
Tu
rbid
ez (
NT
U)
Número de Muestras (ml)
P-1
Gráfico 3. Datos de pH
Gráfico 4. Datos de Turbidez
56
Análisis
El parámetro físico a analizar del agua en este caso la turbidez se determinó
como valor inicial 67,4 NTU, luego de filtrar el agua cruda a través de los medios
filtrantes hubo una disminución de su valor inicial, es decir, de 67,4 NTU a 13,8
NTU. Se debe tener presente el límite máximo permisible (LMP) de la turbidez
siendo un valor de 5 NTU. Véase gráfico 4
Resultados de Dureza
Fuente: (Propia, 2020)
Análisis
Los minerales presentes tales como sales de magnesio y calcio en el agua sin
tratar es de 120 mg/L de CaCO3, una vez filtrada el agua cruda dio como
resultado un valor de 119,60 mg/L CaCO3, lo cual es considerado agua dura
teniendo presente que para este tipo de agua el rango es de 120 – 180 mg/L
CaCO3, con un límite máximo permisible (LMP) de 500 mg/L CaCO3. Como se
puede observar en el gráfico 5 no hubo una gran variación en los valores
obtenidos.
120
123,588
119
116
117
118
119
120
121
122
123
124
1 2 3
Du
reza
mg/l
CaC
O3
Muestras (ml)
P-1
Gráfico 5. Datos de Dureza
57
Resultados de Color
Fuente: (Propia, 2020)
Análisis
En la representación gráfica 6 se puede observar que el color varía de acuerdo
al volumen de muestra, es decir, hubo un nivel de variación alta de acuerdo al
color inicial de la muestra sin filtrar dando un valor de 3 ptco (platino cobalto). El
color aumenta debido a que la cáscara de piña no pierde sus características de
color y olor. Dando como resultado en la muestra de agua de 100ml un valor de
355 ptco (platino cobalto).
4.1.3.3. Ensayo de Filtración Medio Dual (Cáscara de Plátano Verde y
Material Litológico)
Resultados de pH
Fuente: (Propia, 2020)
806745
856930 957
908
602
451376 354 379 355
0
200
400
600
800
1000
1200
0 2 4 6 8 10 12 14
Colo
r p
tco
Número de Muestras (ml)
P-1
6,52 6,496,55
6,65
6,83
6,94 6,957,01
6,97 6,99 7,02 7,05
6,4
6,6
6,8
7
7,2
0 2 4 6 8 10 12 14
pH
Número de Muestras (ml)
P-2
Gráfico 6. Datos de Color
Gráfico 7. Datos de pH
58
Análisis
La muestra de agua cruda presentó un pH de 7,72, es decir, una agua alcalina,
mientras que en el agua filtrada hubo un cambio como se puede observar en la
gráfica 7, tuvo una diferencia de 7,05 en la toma de muestra de 100ml, tomando
en cuenta que el pH de agua potable es de 6,5 – 8,9 (NTE INEN 1108). Los
cambios de las concentraciones de iones de hidrógeno se deduce que es debido
a la extracción de iones presentes en los lechos filtrantes dando como resultado
un pH neutro.
Resultados de Turbidez
Fuente: (Propia, 2020)
Análisis
El parámetro físico a analizar del agua en este caso la turbidez se determinó
como valor inicial 67,4 NTU, luego de filtrar el agua cruda a través de los medios
filtrantes hubo una disminución de su valor inicial, es decir, de 67,4 NTU a 3,14
NTU. Se debe tener presente el límite máximo permisible (LMP) de la turbidez
siendo un valor de 5 NTU. Véase gráfico 8
32,2
26,6
18,3
23,6
18,6
16,214,2
11,9
9,15
3,56 3,22 3,14
0
5
10
15
20
25
30
35
0 2 4 6 8 10 12 14
Tu
rbid
ez (
NT
U)
Número de Muestras (ml)
P-2
Gráfico 8. Datos de Turbidez
59
Resultados de Dureza
Fuente: (Propia, 2020)
Análisis: Los minerales presentes tales como sales de magnesio y calcio en el
agua sin tratar es de 120 mg/L de CaCO3, una vez filtrada el agua cruda dio
como resultado un valor de 63,787 mg/L CaCO3, lo cual es considerado agua
moderadamente dura teniendo presente que para este tipo de agua el rango es
de 60 - 120 mg/L CaCO3, con un límite máximo permisible (LMP) de 500 mg/L
CaCO3. Como se puede observar en el gráfico 9 no hubo una gran variación en
los valores obtenidos.
Resultados de Color
Fuente: (Propia, 2020)
780682
581515
386309 301
258208
92 80 75
0
200
400
600
800
1000
0 2 4 6 8 10 12 14
Colo
r (p
tco)
Número de Muestras (ml)
P-2
120112
63,787
0
20
40
60
80
100
120
140
1 2 3
Du
reza
mg/L
CaC
O3
Número de Muestras (ml)
P-2
Gráfico 9. Datos de Dureza
Gráfico 10. Datos de Color
60
Análisis
En la representación gráfica 10 se puede observar que el color varía de acuerdo
al volumen de muestra, es decir, hubo un nivel de variación alta de acuerdo al
color inicial de la muestra sin filtrar dando un valor de 3 ptco (platino cobalto). El
color aumenta debido a la cáscara de plátano verde, dando como resultado en
la muestra de agua de 100ml un valor de 75 ptco (platino cobalto).
4.1.3.4. Ensayo de Filtración Medio Trial (Cáscara de Piña, Cáscara de
Plátano Verde y Material Litológico)
Resultados pH
Fuente: (Propia, 2020)
Análisis
La muestra de agua cruda presentó un pH de 7,72, es decir, una agua alcalina,
mientras que en el agua filtrada hubo un cambio como se puede observar en la
gráfica 11, tuvo una diferencia de 6,59 en la toma de muestra de 100ml, tomando
en cuenta que el pH de agua potable es de 6,5 – 8,9 (NTE INEN 1108). Los
cambios de las concentraciones de iones de hidrógeno se deducen que es
debido a la extracción de iones presentes en los lechos filtrantes dando como
resultado un pH neutro.
5,73
5,94
6,056 6,03
6,076,14
6,26
6,36
6,476,54
6,59
5,6
5,7
5,8
5,9
6
6,1
6,2
6,3
6,4
6,5
6,6
6,7
0 2 4 6 8 10 12 14
pH
Número de Muestras (ml)
P-3
Gráfico 11. Datos de pH
61
Resultados de Turbidez
Fuente: (Propia, 2020)
Análisis
El parámetro físico a analizar del agua en este caso la turbidez se determinó
como valor inicial 67,4 NTU, luego de filtrar el agua cruda a través de los medios
filtrantes hubo una disminución de su valor inicial, es decir, de 67,4 NTU a 5,26
NTU de la muestra de agua de 100ml. Se debe tener presente el límite máximo
permisible (LMP) de la turbidez siendo un valor de 5 NTU. Véase gráfico 12
46,9
12,5
17,816,1
11,38,86 7,76 6,66
5,12 5,333,6
5,26
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 2 4 6 8 10 12 14
Tu
rbid
ez (
NT
U)
Número de Muestras (ml)
P-3
Gráfico 12. Datos de Turbidez
62
Resultados de Dureza
Fuente: (Propia, 2020)
Análisis
Los minerales presentes tales como sales de magnesio y calcio en el agua sin
tratar es de 120 mg/L de CaCO3, una vez filtrada el agua cruda dio como
resultado un valor de 39,86 mg/L CaCO3 la cantidad de muestra es 100 ml, lo
cual es considerado agua blanda teniendo presente que para este tipo de agua
el rango es de 0 - 60 mg/L CaCO3, con un límite máximo permisible (LMP) de
500 mg/L CaCO3. Como se puede observar en el gráfico 13 hubo una gran
variación en los valores obtenidos.
120
139,535
39,86
0
20
40
60
80
100
120
140
160
1 2 3
Du
reza
mg/l
CaC
O3
Muestras (ml)
P-3
Gráfico 13. Datos de Dureza
63
Resultados de Color
Fuente: (Propia, 2020)
Análisis
En la representación gráfica 14 se ha observado que el color varía de acuerdo al
volumen de muestra, es decir, hubo un nivel de variación alta de acuerdo al color
inicial de la muestra sin filtrar dando un valor de 3 ptco (platino cobalto). El color
aumenta debido a que la cáscara de piña y la cáscara de verde no pierden sus
características de color y olor, dando como resultado en la muestra de agua de
100ml un valor de 247 ptco (platino cobalto).
4.1.3.5. Comparación de los Resultados de las Pruebas
En la tabla 14 se observa la comparación entre las 3 pruebas realizadas donde
indica que los datos de la prueba 1 y la prueba 3 en comparación a los datos
iniciales hubo una gran variación en los parámetros pH, turbidez, color y dureza,
mientras que en la prueba 2 respecto al parámetro de pH no hubo mucha
variación, mientras que en turbidez, color y dureza si existe cambios favorables,
los cuales son valores que se encuentran en el rango del LMP.
1681
1235
1051961
737647
555449
369283 237 247
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
0 2 4 6 8 10 12 14
Colo
r (p
tco)
Número de Muestras (ml)
P-3
Gráfico 14. Datos de Color
64
Tabla 95. Comparación de Datos de los Parámetros del Agua Tratada
Ensayos pH Turbidez (NTU) Color (ptco) Dureza (mg/l CaCo3)
Inicial 7,74 67 3 120
P-1 6,27 13,8 355 119
P-2 7,05 3,14 75 63,79
P-3 6,59 5,26 247 39,86
Fuente: (Propia, 2020)
4.1.3.6. Comparación Teórica y Numérica de los Resultados Obtenidos
con Respecto a las Referencias Citadas
• En los resultados obtenidos de la prueba con la cáscara de plátano verde y material litológico hubo una reducción del 80% en los parámetros de turbidez y dureza. A diferencia de las otras pruebas realizadas que tuvieron un porcentaje menor luego del proceso de filtración.
Diseño y evaluación de la eficiencia de unfiltro mixto a base de (cáscara de plátanoverde, cáscara de piña y materiallitológico) para reducir la dureza y turbidezde las aguas de un pozo en el CantónNaranjito.
• En los resultados hubo una mínima descontaminación de metalespesados del agua, debido a que la cáscara de plátano contiene Fe yMn, por el cual durante el proceso existe un intercambio iónico, esdecir, el Fe y Mn de la cáscara de plátano pasa al agua y viseversa.
Evaluación del uso de cáscaras debanano (musa paradisiaca sp.) para ladescontaminación del agua con metalespesados de la Cuenca de Milluni – la paz.
• La bio-resina obtenida con condiciones óptimas de temperatura a30°C y tiempo de 90 min en contacto con la muestra fue de mayorayuda para la reducción de metales pesados para una aguacontaminada, independiente de la cáscara, obteniendo un 90 % dereducción en el Cobre, debido a que este metal es sensible alefecto de la bio-resina, todo esto se debe al intercambio catiónicodurante el proceso de filtración.
Elaboración de bio-resinaintercambiadora de cationes a partir decáscara de plátano o guineo paraeliminar metales pesados en aguacontaminada.
•Preparación de materiales absorbentes con gruposoxigenados y nitrogenados a base de cáscaras de piña,naranja y toronja; dando una reducción en el metal Cu, de talforma que es factible para el tratamiento de agua.
Preparación y caracterización demateriales absorbentes a partir decáscaras de frutas para su uso enla remoción de metales yaplicación a procesos ambientales.
65
Tabla 16. Comparación de los Resultados en Porcentajes
Diseño y evaluación de la eficiencia de un filtro mixto a base de (cáscara de plátano verde, cáscara de piña y material litológico) para reducir la dureza y turbidez de las aguas de un pozo en el Cantón Naranjito.
Evaluación del uso de cáscaras de banano (musa paradisiaca sp.) para la descontaminación del agua con metales pesados de la Cuenca de Milluni – la paz.
Elaboración de bio-resina intercambiadora de cationes a partir de cáscara de plátano o guineo para eliminar metales pesados en agua contaminada.
Preparación y caracterización de materiales absorbentes a partir de cáscaras de frutas para su uso en la remoción de metales y aplicación a procesos ambientales.
Reducción de: Turbidez: 90% Dureza: 90%
Reducción de: Hierro: 40% Manganeso: 40%
Reducción de: Cobre: 90%
Reducción de : Cobre: 70%
4.2. Dimensiones del Filtro a Diseñar
Tabla 17. Resultados de las Variables de un Filtro
Variables Resultados Unidades
Caudal de Filtración 3,3x10-7 m3/s
Velocidad de Filtración 2,42 m/h
Capacidad de Filtración 23,4 m3/h
Área del Filtro 10,64 m2
Ancho del Filtro 2,15 M
Longitud del Filtro 4,95 M
Tiempo de Retención 2,04 h
Área del Lecho 10,6425 m2
Volumen del Lecho 12,771 m3
Fuente: (Propia, 2020)
Análisis
En la tabla 14 se presentan los resultados de las variables del filtro diseñado.
66
4.3. Medidas de Lechos Filtrantes
Tabla 18. Resultados de las Variables de los Lechos Filtrantes
Materia Prima Altura Volumen
Material Litológico 0,19 m 4,47 m3
Cáscara de Piña 0,34 m 8,30 m3
Cáscara de Plátano Verde 0,17 m 4,21m3
Fuente: (Propia, 2020)
67
CAPITULO V
5.1. Conclusiones y Recomendaciones
5.1.1. Conclusiones
Se realizó los análisis correspondientes a las muestras de aguas sin tratar
dando como resultado un pH de 7,74, color de 3 ptco, dureza de 120 mg/l
CaCo3, sólidos suspendidos 80 mg/l, turbidez de 67,4 NTU y DBO de 1,3
mg/l. Mientras que en el agua tratada se obtuvo una reducción en cuanto a
los parámetros principales, estos son turbidez en un 3,14 NTU y dureza de
63.78 mg/l CaCO3, estos valores son tomados al momento de la filtración con
el lecho de la mezcla litológico y cáscara de plátano verde.
De acuerdo al aspecto físico que presenta la prueba realizada mediante los
lechos con cáscara de piña se puede determinar que sus propiedades de olor
y color no cambia en su totalidad, teniendo un color amarillo y olor
característico de la piña.
Se comprobó a través de la experimentación que la construcción de un filtro
mixto con medios filtrantes a base de desechos orgánicos y material litológico
es de suma importancia en lugares donde el agua para el consumo humano
tenga demasiadas partículas en suspensión y cantidad de sales de magnesio
y calcio.
Se concluyó que el filtro de combinación de lechos de cáscara de plátano
verde y material litológico presentan mayor eficiencia en la capacidad de
absorber y remover partículas en suspensión, debido a que la cantidad de
fibra y carbohidratos de la cáscara del plátano verde es más alto que la de la
cáscara de piña.
Se concluyó con respecto a los resultados obtenidos y los resultados de las
referencias citadas, que la cáscara de plátano es eficiente en cuanto a la
reducción de metales pesados y parámetros físicos – químicos de una agua
contaminada.
68
5.1.2. Recomendaciones
Se recomienda utilizar otros desechos orgánicos que son desperdiciados sin
conocer su poder de absorción, son eficientes en aguas crudas y aguas
residuales, con esto se ayudará al medio ambiente.
Es recomendable que cada vez que se vaya a filtrar una nueva cantidad de
agua lavar el filtro con abundante agua destilada para evitar la contaminación
de la filtración anterior. Una vez filtrada el agua se debe conservarla a una
temperatura de 18°C, para las posteriores mediciones.
Es recomendable llevar el proceso de secado a una temperatura de 100°C
para una deshidratación rápida en menos tiempo respecto a la cáscara de
piña y en el caso de la cáscara de plátano verde a una temperatura de 50°C
en un tiempo determinado para eliminar la mayor cantidad de agua.
Se recomienda realizar nuevas mezclas de residuos vegetales con material
litológico para medir las reducciones de metales pesados en aguas
provenientes de minas.
Se recomienda hacer nuevos estudios a la cáscara de plátano verde para
aprovechar la cantidad de fibra y carbohidratos que posee, que son más altos
que el de la piña.
69
BIBLIOGRAFÍA
Alimentos. (09 de 02 de 2017). Hablemos de Alimentos. Obtenido de
http://hablemosdealimentos.com/c-frutas/la-pina/
AQUAE. (11 de Enero de 2013). Fundación Aquae. Obtenido de
https://www.fundacionaquae.org/la-fundacion/
Arbito, J. (2015). Caracterización de las Aguas Subterráneas. Machala: Tema de
Tesis.
Arboleda, J. (2000). Teoría y práctica de la purificación del agua.
Arteaga, P. (11 de 09 de 2012). Ambientum. Obtenido de
https://www.ambientum.com/enciclopedia_medioambiental/aguas/agua_
subterranea.asp
Artega, M. (11 de 07 de 2015). Contaminación de las aguas subterráneas.
Obtenido de http://aguas.igme.es/igme/publica/libro43/pdf/lib43/3_1.pdf
Avila, I., & Moreno, M. (2016). DISEÑO, PROPUESTA E IMPLEMENTACIÓN DE
UN FILTRO PARA TRATAMIENTO DE AGUAS DE USO DOMÉSTICO
EN TANQUES DE RESERVA EN LA POBLACIÓN DEL CASCO. Bogotá:
Universidad libre - Facultad de Ingeniería.
Barrenchuela, A. (2017). ASPECTOS FÍSICO-QUÍMICOS DE LA CALIDAD DEL
AGUA. Guayaquil.
Basantes, S., & Chasipanta, J. (2012). DETERMINACIÓN DEL
REQUERIMIENTO NUTRICIONAL DEL FÓSFORO SOBRE LA
INDUCCIÓN FLORAL EN EL CULTIVO DE PIÑA. Salgolqui: Escuela
Politécnica del Ejercito.
Burbano, N. (2014). Introducción de la Hidrogeología del Ecuador. Guayaquil:
INAMHI.
Calle, A. (2016). DETERMINACIÓN Y DISMINUCIÓN DE DUREZA TOTAL EN
EL AGUA POTABLE DE LA CIUDAD DE MACHALA MEDIANTE
ÓSMOSIS INVERSA. Machala.
70
Cantanhede, I. A. (01 de Septiembre de 2015). Publicaciones. Obtenido de
http://www.bvsde.paho.org/eswww/fulltext/resipeli/desechos/desechos.ht
ml
Carbajal, M., & Murgueito, F. (2017). CARACTERIZACIÓN DE LAS PROTEÍNAS
DE LA CÁSCARA DE PLÁTANO TIPO WILLIAMS (Giant Cavendish).
Guayaquil: Universidad de Guayaquil.
Carvajal, L. (2017). Caracterización de las proteínas de la cáscara del plátano.
Guayaquil: Universidad de Guayaquil.
Castillo Arteaga, L. M. (09 de 12 de 2015). IGRAC. Recuperado el 09 de
Diciembre de 2019, de https://www.un-igrac.org/es/qu%C3%A9-es-agua-
subterr%C3%A1nea
Collazo Caraballo, M. P. (12 de Agosto de 2012). Manual de Agua Subterránea.
Recuperado el 08 de Diciembre de 2019, de
http://www.mgap.gub.uy/sites/default/files/multimedia/manual_de_agua_
subterranea-ilovepdf-compressed.pdf
Corcho, F., & Duque, J. (2005). Acueductos,Teoría y Diseño. Medellín: Sello
Editorial Universidad de Medellín.
Cruz, S. (05 de 10 de 2011). Contaminación del agua . Obtenido de
http://sarac1cmc.blogspot.com/2011/10/contaminación-antropogénica-
urbana-o.html
Custodio, E. (2002). Aquifer overexploitation: what does it mean? México:
Hydrogeology Journal.
Deere, J. (11 de Mayo de 2015). Agricultures. Obtenido de
http://agriculturers.com/modelos-de-simulación-de-la-contaminación-
agrícola-y-ganadera/
Ecuaplatano. (2015). Historia del Plátano. México.
Espinal, C., & Rojas, J. (2006). Construcción de un prototipo para el sistema de
reciclaje de aguas grises en el hogar. Universidad Tecnológica de Pereira.
71
Espinoza , A. (23 de 04 de 2019). Obtenido de
http://repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/40024/1/401-1362%20-
%20Evaluac%20cáscara%20de%20pi%C3%B1a%20deshidratada.pdf
Espinoza, C. (2005). Hidráulica de aguas subterráneas y su aprovechamiento.
Chile: Universidad de Chile.
Gálvez, D. J. (2014). Ciclo Hidrológico. Lima: Sociedad Geográfica de Lima.
Gamarra, F. (2014). EVALUACIÓN DEL USO DE CÁSCARAS DE BANANO
(Musa paradisiaca sp.). Bolivia: Universidad Mayor de San Andrés.
García, A. (2016). ELABORACIÓN DE UNA BIORESINA INTERCAMBIADORA
DE CATIONES A PARTIR DE CÁSCARA DE PLÁTANO O GUINEO
PARA ELIMINAR METALES PESADOS EN AGUA CONTAMINADA”. El
Salvador: Escuela Especializada de Ingeniería.
Gomez, G. (11 de Septiembre de 2018). Obtenido de Repositorio:
http://repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/33217/1/401-1322%20-
%20Diseño%20filtro%20reducir%20turbidez%20de%20aguas%20resid.
Gonzales, J. (2017). Manejo post cosecha de piña. Guayaquil: Universidad de
Guayaquil.
Gonzalez, M. (2017). Boletín Estadístico Sectorial del Agua. Quito: Dirección de
Investigación y Gestión de la Información.
Gonzalez, P. (11 de 10 de 2017). Curso especialista en fruticultura. Obtenido de
https://www.infoagro.com/documentos/el_cultivo_del_platano__banano_.
asp
Govea, Delgado. (2019). Implementación de un filtro mixto para la reducción de
metales pesados en aguas residuales utilizando material vegetal (vástago
de banano, cáscara de cacao) y litológico como medio filtrante. Guayaquil:
Universidad de Guayaquil.
Hernández Sampieri, R. (2017). Metodología de la Investigación. México.
INAMHI. (2015). Introducción a la Hidrogeología del Ecuador. Quito.
72
INEC. (2010). Censo de Población y Vivienda en el Ecuador. Naranjito.
INFOCOMN. (11 de 05 de 2018). Unidad Especial de la UNCTAD sobre
productos básicos. Obtenido de
https://unctad.org/es/PublicationsLibrary/INFOCOMM_cp09_Pineapple_
es.pdf
Ingeoexpert. (24 de Agosto de 2018). Google Académico. (Ingeoexpert)
Recuperado el 07 de 12 de 2019, de
https://ingeoexpert.com/blog/2018/08/24/acuifero-aguas-subterraneas/
Irina Bokova, U. (2017). AGUAS RESIDUALESS UN RECURSO
DESAPROVECHADO. París, Francia: Informe Mundial de las Naciones
unidas sobre el desarrollo de los Recurso Hídricos.
Izquierdo, M. (2017). Eliminación de metales pesados mediante bioadsorción.
Cuenca.
Lamis, M. (2015). Extracción de almidón a partir de residuos de piel de plátano.
Guayaquil: Universidad de Guayaquil.
MAE. (17 de Enero de 2015). Gestión y Tratamiento de los Residuos Urbanos.
Montenegro, L. (2019). Partes de la Piña. Partesdel.com.
Montoya, L. (14 de Enero de 2001). Cantón Naranjito. Situacion Geográfica.
Naranjito, Guayas, Ecuador: Enacademic.
Mora, L., & Ventura, C. (23 de Septiembre de 2018). Obtenido de
http://repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/35976/1/TESIS%20Gs.%203
20%20-
%20Prop%20elaborac%20harina%20base%20cascara%20pi%C3%B1a.
Moreira, K. (12 de 09 de 2013). Universidad de Guayaquil. Obtenido de
https://www.academia.edu/20435157/REUTILIZACI%C3%93N_DE_RES
IDUOS_DE_LA_C%C3%81SCARA_DE_BANANOS
73
Moron, E. (13 de 10 de 2018). Obtenido de https://steemit.com/stem-
espanol/@emiliomoron/la-cáscara-de-plátano-como-adsorbente-de-
metales-pesados
Murillo, J. (2015). Metodos de Investigación de Enfoque Experimental. México.
Nuñez, R. (2017). VALIDACIÓN DE MÉTODOS DE ENSAYO PARA LA
DETERMINACIÓN DE COMPUESTOS FENÓLICOS Y TURBIDEZ EN
AGUA PARA EL LABORATORIO DE LA REFINERÍA ESMERALDAS.
Quito: Universidad Central del Ecuador.
OMS. (2018). Agua. Repositorio de la Organización Mundial de la Salud.
Onofre, D. M. (13 de Marzo de 2014). Plan de Desarrollo y Ordenamiento
Territorial. Obtenido de http://app.sni.gob.ec/sni-
link/sni/PORTAL_SNI/data_sigad_plus/sigadplusdocumentofinal/096000
1030001_PLAN%20DE%20DESARROLLO%20Y%20ORDENAMIENTO
%20TERRITORIAL_2014_13-03-2015_16-56-32.pdf
Ordoñez, A. (2015). Biosorbente de Pb por cáscara de naranja. Machala:
Universidad de Machala.
Palacios, L. L. (19 de Abril de 2012). Actualización del Modelo Conceptual y
Modelo Numérico de flujo. Argentina: Tesis de Maestría en Recursos
Hídricos. Obtenido de
http://www.biblioteca.unlpam.edu.ar/rdata/tespo/r_palact000.pdf
Peñafiel, A. (2017). Ingeniería de Tratamiento y Acondicionamiento de Aguas.
Perú.
PROECUADOR. (2016). Análisis Sectorial. Obtenido de www.proecuador.gob.ec
Propia. (2020). Diseño y evaluación de filtro mixto a base (cásacara de piña,
cáscara de plátano verde y material litologico) para reducir la dureza y
turbidez de las aguas de un pozo del Cantón Naranjito. Naranjito:
Universidad de Guayaquil.
Robles, A. (17 de Mayo de 2019). Contaminación Ambiental. Obtenido de
https://contaminaciónambiental.net/contaminación-
agrícola/#Que_es_la_contaminación_agrícola
74
Romero, L. (2018). Preparación y Caracterización de materiales absorbentes a
partir de las cáscaras de frutas para su uso en la remoción de metales y
aplicación a procesos ambientales. México: Universidad de Granada.
Salinas, G. (2017). Diseño de un purificador de agua para uso en la pequeña
industria alimentaria de zonas rurales. Perú: Universidad Nacional de San
Agustín .
Sánchez, A. (10 de 12 de 2019). Obtenido de
https://www.ecured.cu/Pi%C3%B1a
Sánchez, J. (2017). Contaminación de las aguas subterráneas. México: Dpto.
Geología Univ. Salamanca.
Sanchéz, Y. B. (2014). Investigación de la calidad del agua. Cuenca: Trabajo de
Titulación.
SENA. (2016). Calidad del Agua. México.
SENAGUA. (12 de 10 de 2011). Diagnóstico Estadístico del Agua. Obtenido de
https://aplicaciones.senagua.gob.ec/servicios/descargas/archivos/downlo
ad/Diagnóstico%20de%20las%20Estadísticas%20del%20Agua%20Prod
ucto%20IIIc%202012-2.pdf
Solis, J. (11 de Marzo de 2010). Academia. Obtenido de
https://www.academia.edu/21706621/Desechos_Liquidos
Solis, R. (14 de Enero de 2014). spring. Obtenido de google académico:
file:///C:/Users/Hewlett%20Packard/Downloads/SOLISCede%C3%B1oR
UBEN%20(1).pdf
Solorzano Pino, M. L. (11 de 06 de 2011). Ecured. Recuperado el 09 de 12 de
2019, de https://www.ecured.cu/Cant%C3%B3n_Naranjito_(Ecuador)
SONDAGUA. (2019). Tipos de Pozos Subterráneos y Funcionalidades. Chile.
SUNASS. (16 de 06 de 2015). Parámetros de Calidad y LMP. Obtenido de
http://www.sunass.gob.pe/doc/normas%20legales/legisla%20web%28ca
mbio%29/normas/calidad%20de%20agua/Oficio%20677.pdf
75
Torey, S. (02 de Febrero de 2014). Nuestra Esfera. Obtenido de
http://nuestraesfera.cl/zoom/contaminación-del-agua-por-actividades-
industriales/
Valerio, C. (2016). APROVECHAMIENTO SUSTENTABLE DE LA CÁSCARA
DE PIÑA. Centro de Investigaciones, 1.
Walter, R. (02 de 11 de 2017). Ciencia del Agua. Obtenido de
https://water.usgs.gov/gotita/earthgwwells.html
76
ANEXOS
ANEXO I
Fuente: (Propia, 2020)
Fuente: (Propia, 2020)
Figura 19. Proceso de Lavado Cáscara de Piña
Figura 20. Proceso de Lavado Cáscara de Plátano Verde
77
Fuente: (Propia, 2020)
A B
Fuente: (Propia, 2020)
Figura 21. Peso de la Cáscaras de Plátano Verde y Piña
Figura 22. Proceso de Secado
78
Fuente: (Propia, 2020)
Fuente: (Propia, 2020)
Figura 23. Lechos en el Desecador
Figura 24. Almacenamiento en Fundas Ziploc
79
Acondicionamiento del Material Litológico
Fuente: (Propia, 2020)
Fuente: (Propia, 2020)
Figura 25. Recolección de la Tierra
Figura 26. Trituración de la Tierra
80
Fuente: (Propia, 2020)
Fuente: (Propia, 2020)
Figura 27. Tamizador
Figura 28. Tierra Tamizada
81
Fuente: (Propia, 2020)
Fuente: (Propia, 2020)
Figura 29. Mezcla Homogénea
Figura 30. Formación de los Tiras de la Mezcla
82
Fuente: (Propia, 2020)
Fuente: (Propia, 2020)
Figura 31. Tiras de Arena de Tamaño de 10 mm
Figura 32. Proceso de Secado
83
Fuente: (Propia, 2020)
Preparación de la Grava
Fuente: (Propia, 2020)
Figura 33. Proceso de Calcinación
Figura 34. Grava con Ácido Nítrico
84
Fuente: (Propia, 2020)
Proceso de Filtración
Fuente: (Propia, 2020)
Figura 35. Medición de pH de la Grava
Figura 36. Prueba con Cáscara de Piña – Material Litológico
85
Fuente: (Propia, 2020)
Fuente: (Propia, 2020)
Figura 37. Prueba con Cáscara de Plátano Verde – Material Litológico
Figura 38.Prueba con Cáscara de Piña, Cáscara de Plátano Verde y Material Litológico
86
Fuente: (Propia, 2020)
Fuente: (Propia, 2020)
Figura 39. Proceso de Filtración
Figura 40. Medición de Temperatura
87
Análisis
Fuente: (Propia, 2020)
Fuente: (Propia, 2020)
Figura 41. Medición de pH
Figura 42. Medición de Turbidez
88
Fuente: (Propia, 2020)
Fuente: (Propia, 2020)
Figura 43. Medición de Color
Figura 44. Determinación de Dureza
89
Muestras filtradas
Fuente: (Propia, 2020)
Fuente: (Propia, 2020)
Figura 45. Muestras de la P – 1
Figura 46. Muestras de la P-2
90
Fuente: (Propia, 2020)
Figura 47. Muestras de P-3
91
Fuente: (Propia, 2020)
Figura 48. Análisis Realizados por la Empresa Pública (Laboratorio de Aguas) – Agua Sin Filtrar
92
Fuente: (Propia, 2020)
Figura 49. Análisis Realizados por la Empresa Pública (Laboratorio de Aguas) – Agua Filtrada
93
ANEXO II
Cálculos de % de Humedad
Cáscara de Piña
2.035.996 − 1.927,754
2.035,996∗ 100 = 5.31%
2.035.996 − 1.833,813
2.035,996∗ 100 = 10%
2.035.996 − 1.171,74
2.035,996∗ 100 = 42.44%
2.035.996 − 1.157.766
2.035,996∗ 100 = 43.14%
2.035.996 − 1.145,900
2.035,996∗ 100 = 44%
2.035.996 − 850.631
2.035,996∗ 100 = 58.22%
2.035.996 − 789.645
2.035,996∗ 100 = 61.21%
2.035.996 − 712.854
2.035,996∗ 100 = 65%
2.035.996 − 242.462
2.035,996∗ 100 = 88%
94
2.035.996 − 220.246
2.035,996∗ 100 = 89.18%
Cáscara de Plátano Verde
1.890,255 − 1.839,364
1.890.255∗ 100 = 2.69%
1.890,255 − 1.602,192
1.890.255∗ 100 = 15.23%
1.890,255 − 856.189
1.890.255∗ 100 = 54%
1.890,255 − 651.288
1.890.255∗ 100 = 65%
1.890,255 − 519.128
1.890.255∗ 100 = 73%
1.890,255 − 216.012
1.890.255∗ 100 = 89%
95
Cálculos para Determinar los Datos de las Variables para las Dimensiones
del Filtro
Datos Experimentales
V= 100 ml
t= 10 min
D= 0,025 m
Caudal de Filtración
Q =100 𝑚𝑙
5𝑚𝑖𝑛∗
1 𝑚3
1000000 𝑚𝑙∗
1 𝑚𝑖𝑛
60 𝑠𝑒𝑔= 3.3𝑥10−7 𝑚3/𝑠
Área Transversal
At = 𝜋(0,025 𝑚)^2
4= 4,908x10−4m2
Velocidad de Filtración
𝑉 =3,3𝑥10−7𝑚3/𝑠
4,908𝑥10−4𝑚2− −> 2,42 m/h
Cálculo de la Población
𝑃𝐹 = 1000 ∗ 1,95 = 1950
Suministro
𝐷𝐷𝑇 = 1950 ∗60𝐿
𝐷í𝑎= 117000
𝐿
𝐷í𝑎∗
0,001𝑚3
1 𝐿= 117𝑚3/𝐷í𝑎
𝐷𝐻 = 0,2 ∗ 117𝑚3
𝐷í𝑎= 23,4𝑚3/𝐷í𝑎
96
Caudal Máximo del Filtro
Q = 1.1 ∗ 23,4𝑚3
𝐷í𝑎= 25,74 𝑚3/ℎ
Área
𝐴 =25,74 𝑚3/ℎ
2,42𝑚/ℎ= 10,64𝑚2
Dimensiones del Filtro
Ancho
𝐴 = √10,64 𝑚2
2,3= 2,15𝑚
Longitud
𝐿 = 2,3 ∗ 2,15𝑚 = 4,95𝑚
Contenido del Medio Filtrante
Área del Lecho
𝐴 = 4,95𝑚 ∗ 2,15𝑚 = 10,6425𝑚2
Volumen del Lecho
𝑉 = 10,6425 𝑚2 ∗ 1,2𝑚 = 12,771𝑚3
Tiempo de Retención
𝑇𝑟 =4,95𝑚
2,42 𝑚/ℎ= 2,04ℎ
97
Altura del Lecho
Material Litológico
𝐴𝐿 = 0.35 ∗ 0.53𝑚 = 0.19𝑚
Desechos Orgánicos
𝐴𝐿 = 0.65 ∗ 0.53𝑚 = 0.34𝑚
Combinación
𝐴𝐿 = 0.33 ∗ 0.53𝑚 = 0.17𝑚
Volumen del Lecho
𝑉1 = 0.35 ∗ 12.77𝑚3 = 4.47𝑚3
𝑉2 = 0.65 ∗ 12.77𝑚3 = 8.30𝑚3
𝑉3 = 0.33 ∗ 12.77𝑚3 = 4.21𝑚3
Top Related