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CAPITULO IEL PROBLEMA
Planteamiento del problemaSe calcula que en la Tierra hay unos 1.400 millones de km. cbicos de
agua, solamente el 3% de esa agua es agua dulce, es decir 42 millones de
Km. cbicos. De toda el agua dulce, el 80% est formando los polos y zonas
heladas de la Tierra; el 19% es agua subterrnea y el 0,7% est formando
parte de la atmsfera.
El agua dulce disponible en ros y lagos es el 3% del total. Es una
cantidad escasa para toda la humanidad, por lo que es necesario conservarla
y evitar su contaminacin, si queremos que la vida contine sobre este
maravilloso planeta. El hombre al igual que el resto de los seres vivos
requiere del agua para garantizar su existencia, pero no siempre el vital
lquido se encuentra en ptimas condiciones para su uso. Esta limitacin es
consecuencia de las actividades industriales, degradacin y envenenamiento
de suelos, mala disposicin de desechos orgnicos, entre otros, originando la
contaminacin de los cuerpos de agua.
El agua puede contraer grandes concentraciones de iones metlicos,
originando lo que se conoce como agua dura; esta puede perjudicar la salud
del hombre, causando litiasis urinaria o calculo en los riones, adems si
sta, por accin de alguna actividad o uso del hombre hace contacto o
reacciona con trazas o cantidades considerables de detergentes puede
originar precipitados que ocasionen problemas en las tuberas.
En consecuencia, el hombre est en una ardua y constante bsqueda de
materiales, equipos y procesos que permitan mejorar la calidad del agua.
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Para que el agua que captamos en embalses, pozos, lagos, etc. sea
adecuada para el consumo humano, es necesario tratarla convenientemente
para hacerla potable. Este proceso se denomina potabilizacin y se realiza
en las plantas potabilizadoras. Existen diferentes mtodos y tecnologas de
potabilizacin.
Ya sea por contaminacin o ausencia de servicios de acueducto, el agua
sucia e insalubre contina siendo uno de los mayores problemas que
afrontan los habitantes pobres, tanto del campo como de la ciudad, para
quienes resultan prohibitivos los precios de los filtros comerciales. La llegada
del clera y la existencia de otras muchas enfermedades gastrointestinales
provocan cada ao gran nmero de muertes, sobre todo en la poblacin
infantil. En estos casos, no basta con hervir el agua, pues en ella quedan una
serie de partculas slidas que es necesario eliminar.
Para aquellos campesinos que toman el agua de quebradas o charcas
contaminadas o los habitantes de los barrios que se surten por camiones de
reparto, la elaboracin de un filtro casero representa una alternativa vlida y
segura. Construyendo sus propios sistemas de purificacin de agua en una
simple tinaja de barro, colocando capas sucesivas de piedras, grava, arena y
carbn molido.
Esta condicin propicia en los autores de este estudio, la idea de poder
utilizar materiales de bajo costo para fabricar un filtro casero que cumpla con
la funcin de obtener un filtrado de agua apta para el consumo humano, deigual calidad que la proporcionada por los filtros comerciales.
Tales razones conllevan a formular las siguientes interrogantes:
Es posible disear un filtro casero?
Qu mtodo ser ms adecuado para purificar agua a nivel casero?
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Objetivos de la Investigacin
Objetivo GeneralElaborar un Filtro Casero con materiales de bajo costo para la
potabilizacin del agua.
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Objetivos EspecficosDisear un filtro casero.
Elaborar un filtro de gravedad utilizando materiales de bajo costo.
Comparar los resultados del anlisis fsico - qumico del agua antes y
despus de ser filtrada por el filtro experimental y el filtro control.
Justificacin
Esta investigacin se bas en disear y fabricar un filtro con
materiales de bajo costo para la potabilizacin del agua. La importancia de
llevar a cabo este estudio surge por la realidad que embarga a muchas
viviendas en toda la extensin del pas, el hecho de no tener agua potable.
Esta es una realidad muy delicada ya que puede provocar enfermedades y
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otras consecuencias a las personas. La importancia de este proyecto es el
aporte de una alternativa para potabilizar el agua sin la necesidad de los
muy elevados precios de un filtro comercial, obteniendo la misma calidad de
agua filtrada
Igualmente es importante, en cuanto a su alcance, ya que abrir nuevos
caminos para futuras situaciones similares a la que aqu se plantea, como lo
es la elaboracin de un Filtro Casero con materiales de bajo costo con la
finalidad de potabilizar el agua.
Para la institucin es importante porque permitir sentar las bases para
otros estudios que surjan partiendo de la problemtica aqu especificada.
Por otra parte, es importante para los investigadores, adquiriendo una
mayor experiencia que contribuye a su crecimiento profesional. Asimismo,
de estudiar los procedimientos para la elaboracin de un Filtro Casero con
materiales de bajo costo para la potabilizacin del agua.
CAPITULO IIMARCO TERICO
Antecedentes HistricosLa historia de filtros de agua est indeleblemente ligada a la historia del
agua, s. Como la industria humana ha crecido y el agua se ha convertido en
ms contaminados, filtros de agua han surgido a lo largo de los siglos, en
respuesta al creciente reconocimiento de la necesidad de que, limpio de
agua pura para beber y la comprensin de que dichas aguas no se producen
naturalmente.
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El agua ha afectado considerablemente la humanidad y la civilizacin
durante milenios. Porque el agua es absolutamente vital para la integridad
fsica de nuestros sistemas, nosotros, como seres vivos, son totalmente
dependientes del agua. De hecho, esta sustancia simple, ms que cualquier
otro factor, guiado a la formacin de la civilizacin. Las primeras
civilizaciones se agruparon en torno a las fuentes de agua, y era el agua que
inici la importante agricultura por primera vez en el Creciente Frtil, dando
lugar a complejos y las civilizaciones ms sedentarios. Durante siglos, la
disponibilidad de agua guiado el tipo de alimentos que podran ser cultivadas
en un rea. El agua fue tambin el impulso y la fuerza de gua detrs de las
cruz-cultural primeras interacciones. Las primeras operaciones fueron
completamente dependientes de agua, para el transporte de mercancas y el
sustento de las personas y animales.
A lo largo de los siglos, como la tecnologa desarrollada, la gente ha ido
ganando un mayor control del agua. Ellos han sido capaces de transportar
agua a las tierras ridas, detener y reorientar los ros, e incluso determinar
cundo, dnde y cunta lluvia caer. Incluso con un mayor control de los
recursos hdricos, el agua todava sigue dominando, econmica, social y
estructura poltica de todas las naciones. Esta afirmacin se puede
comprobar al observar las luchas polticas dentro de los Estados Unidos
sobre los recursos hdricos o en todo el Oriente Medio sobre el acceso al
agua limitada. En cuanto a los conflictos en el Oriente Medio, el ex
vicepresidente del Banco Mundial, Ismail Serageldin, declar en el ao 2000,
"Muchas de las guerras de este 20 siglo [se trata del petrleo, pero las
guerras del prximo siglo sern por el agua" (Smith, A. 2000).En los tiempos modernos, las preocupaciones sobre la calidad del agua
siguen siendo supremas. Con los aos, los cientficos han descubierto y ms
contaminantes ms en fuentes de agua dulce, y estos mismos cientficos han
observado una fuerte correlacin entre la contaminacin del agua potable y
muchos otros problemas de salud significativos. Debido a la impureza
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desenfrenada de agua y el, fisiolgicos necesidad fundamental de que, de
agua dulce potable, tratamiento de varias alternativas han surgido a lo largo
de la historia del tratamiento del agua. Filtracin de agua, uno de los ms
viables e importantes de estas alternativas de tratamiento, tiene algo de un
pasado notable. Los historiadores creen que el uso de filtros de agua de
4000 se inici aos atrs, mucho ms.
Bases tericasTodo proceso de investigacin requiere de ciertos fundamentos que
permitan afianzar las ideas que sern expuestas desde diferentes
perspectivas. Es por ello, que es de suma importancia conocer las bases que
sustentaron el presente trabajo de investigacin, para lograr as una mayor
comprensin de lo que ser el desarrollo de la misma. Debido esto, a
continuacin se describen los diferentes aspectos tericos ms resaltantes
considerados para el desarrollo de la investigacin.
Definicin de FiltroRobert, Sergio (2008), en su trabajo titulado Mtodos normalizados para
el anlisis de aguas potables y residuales, define: Un filtro de agua es un
objeto mediante el cual se realiza una separacin fsica de materiales con los
que el agua este mezclada, como por ejemplo magnesio, calcio, hierro, entre
otros; tambin limpia el agua de bacterias dejndola purificada.(p. 56)
Un filtro de agua es un aparato compuesto generalmente de un material
poroso y carbn activo, que permite purificar este lquido que vienedirectamente del acueducto y llega a travs de los grifos. Al pasar por el filtro,
este atrapa las partculas que el agua trae y pueden ser txicas o
perjudiciales para la salud, algunos de estos elementos son arena, barro,
oxido, polvo, hierro, altas cantidades de cloro y bacterias, entre otros.
Definicin de Filtro de Gravedad
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18Escobar, Hctor (2007) en su trabajo titulado Procesos Fsicos
Unitarios, seala que:
Los filtros de gravedad consisten bsicamente en un lecho
de arena que dispone de sistemas de inyeccin y
recoleccin de agua en su interior. Para facilitar la retencin
de la materia fina suspendida en el agua, suele ser
necesaria la adicin de un floculante (p.e. almina). Los
caudales de recirculacin tpicos en este tipo de filtros son
de 120 litros/minuto y por metro cuadrado de seccin de
paso. Adems de la materia en suspensin, el filtro de arena
tambin es capaz de retener algas y bacterias presentes en
el agua.
Materiales FiltrantesSegn Padrn, Carlos (2010), los materiales con capacidad filtrante ms
utilizados en la composicin de los diversos tipos de filtros son los siguientes:
1 Carbn Activado:El carbn activado es un derivado del carbn que ha sido tratado de
manera de convertirlo en un material extremadamente poroso y por lo tanto
posee un rea superficial muy alta que torna muy eficiente los fenmenos
de adsorcin o las reacciones qumicas. Es un material que se caracteriza
por poseer una cantidad muy grande de micro poros (poros menores que 2
19nanmetros). A causa de su alta micro porosidad, un solo gramo de carbnactivado posee un rea superficial de aproximadamente unos 500 m.
El carbn activado se utiliza en la extraccin de metales (v. gr. oro), la
purificacin del agua (tanto para la potabilizacin a nivel pblico como
domstico), en medicina, para el tratamiento de aguas residuales,
clarificacin de jarabe de azcar, purificacin de glicerina, en mscaras
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antigs, en filtros de purificacin y en controladores de emisiones
de automviles, entre otros muchos usos.
Este se puede producir mediante dos mtodos diferentes, la activacin
qumica una sustancia deshidratante, que puede ser un cido, se mezcla con
la materia prima y se somete a un tratamiento a temperaturas moderadas.
Esta tcnica puede ser problemtica porque, por ejemplo, al usar como
agente deshidratante cloruro de zinc los residuos del zinc pueden
permanecer en el producto final, aun despus de lavado; o por activacin
fsica material carbonizado se trata con una mezcla de gases de combustin
y vapor de agua a una alta temperatura para que se active.
Como material de partida se usan varios materiales carbonosos, como
cscaras de nuez, madera, carbn mineral, coco.
El carbn activo saturado se puede regenerar mediante la aplicacin de
calor. Los aerogeles de carbn, que son ms costosos, tienen superficies
efectivas muy altas y encuentran uso similar al carbn activado en
aplicaciones especiales.
Tambin es utilizado en filtros, los filtros con carbn activado seutilizan generalmente en la purificacin de aire, del agua y de gases para
quitar vapores de aceite, olores y otros hidrocarburos del aire y de gases
comprimidos. Los diseos ms comunes utilizan filtros de una o de dos
etapas, donde el carbn activado se introduce como medio filtrante. Tambin
tiene uso para purificacin del agua de lluvias en zonas donde esta es usada
para usos domsticos.
2 GravaSe consideran como gravas los fragmentos de roca con un dimetro
inferior a 15 cm. Agregado grueso resultante de la desintegracin natural y
abrasin de rocas o transformacin de un conglomerado dbilmente
cementado. Tienen aplicacin en mampostera, confeccin de concreto
armado y para pavimentacin de lneas de ferrocarriles y carreteras. Adems
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de las rocas que se encuentran ya troceadas en la naturaleza, se pueden
obtener gravas a partir de rocas machacadas en las canteras.
Como las arenas o ridos finos, las gravas son pequeos fragmentos de
rocas, pero de mayor tamao. Por lo general, se consideran gravas los
ridos que quedan retenidos en un tamiz de mallas de 5mm de dimetro.
Pueden ser el producto de la disgregacin natural de las rocas o de la
trituracin o machaqueo de las mismas.
Todas las condiciones que sealamos que las arenas deban reunir para
los morteros, son aplicables a las gravas. En cuanto a la forma, se prefiere
los ridos rodados, esto es, los procedentes de ros y playas. Los ridos
naturales, de forma ms o menos redondeada, dan hormigones ms dciles
y de ms fcil colocacin que los obtenidos con piedra machacada.
Al concreto se le exige una serie de condiciones segn el tipo de obra el
concreto resulta manejable, fcil de transportar y colocar, sin perder su
homogeneidad, se dice que este concreto es dcil.
3 Arena SliceArena compuesta por granitos de cuarzo de forma angular, son
clasificados en procesos minero industrial, el mineral es de elevada pureza,
producto de una roca intrusiva de color blanco cremoso. La arena de Slice
es un compuesta resultante de la combinacin del Slice con el Oxigeno. Su
composicin qumica est formada por un tomo de slice y dos tomos de
Oxigeno, formando una molcula muy estable: Si O2. El xido de silicio en su
forma cristalizada es conocido como cuarzo.
Esta molcula es insoluble en agua, y en la naturaleza se encuentra en
forma de cuarzo. Si el cuarzo esta cristalizado se denomina Cristal de Roca.Esta tiene diversos orgenes, es en estos orgenes que tienen una influencia
en el tipo y la calidad de la arena. Arena de slice que se ha formado a partir
de agua erosiona la roca en pedazos granulares, con el tiempo, tendern a
tener una forma redonda suave en comparacin con arena de slice minado
que puede tener una forma aguda, de partculas angulares. En su forma
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cruda, los contaminantes (minerales y orgnicos) estn a menudo presentes.
El slice no es un producto peligroso ni toxico, por lo tanto los riesgos son
prcticamente nulos. Esta arena se somete a diferentes procesos, para
obtener un rendimiento ptimo del material tratado en las distintas
granulometras, as como la obtencin de una mayor calidad en el producto
terminado.
Es una materia prima muy importante en la composicin de las frmulas
de detergentes, pinturas, hormigones y morteros especiales, y constituyen la
materia prima bsica para la obtencin del silicio.
A partir de las arenas silceas se pueden producir fracciones
granulomtricas especficas destinadas a mercados industriales tan diversos
como: filtros de agua, Perforaciones, Fundicin, Vidrio, Morteros, Plantas
Potabilizadoras, Arenados, Pisos de cermica, Pinturas, Resinas, Loza,
Epoxi, Campos deportivos (Futbol, Golf, Paddle, Tenis, etc.), Piletas de
natacin.
El AguaEl portal de internet http://www.aula21.net/Nutriweb/agua.htm, seala lo
siguiente acerca del agua:
El agua es el principal e imprescindible componente del cuerpo humano.
El ser humano no puede estar sin beberla ms de cinco o seis das sin poner
en peligro su vida. El cuerpo humano tiene un 75 % de agua al nacer y cerca
del 60 % en la edad adulta. Aproximadamente el 60 % de este agua se
encuentra en el interior de las clulas (agua intracelular). El resto (agua
extracelular) es la que circula en la sangre y baa los tejidos.
En las reacciones de combustin de los nutrientes que tiene lugar en elinterior de las clulas para obtener energa se producen pequeas
cantidades de agua. Esta formacin de agua es mayor al oxidar las grasas -
1 gr. de agua por cada gr. de grasa -, que los almidones -0,6 gr. por gr., de
almidn-. El agua producida en la respiracin celular se llama agua
metablica, y es fundamental para los animales adaptados a condiciones
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desrticas. Si los camellos pueden aguantar meses sin beber es porque
utilizan el agua producida al quemar la grasa acumulada en sus jorobas. En
los seres humanos, la produccin de agua metablica con una dieta normal
no pasa de los 0,3 litros al da, el organismo pierde agua por distintas vas. Esta agua ha de ser recuperada
compensando las prdidas con la ingesta y evitando as la deshidratacin.
Estructura y propiedades del aguaLa molcula de agua est formada por dos tomos de H unidos a un
tomo de O por medio de dos enlaces covalentes. El ngulo entre los
enlaces H-O-H es de 104'5. El oxgeno es ms electronegativo que el
hidrgeno y atrae con ms fuerza a los electrones de cada enlace. El
resultado es que la molcula de agua aunque tiene una carga total neutra
(igual nmero de protones que de electrones), presenta una distribucin
asimtrica de sus electrones, lo que la convierte en una molcula polar,
alrededor del oxgeno se concentra una densidad de carga negativa,
mientras que los ncleos de hidrgeno quedan parcialmente desprovistos de
sus electrones y manifiestan, por tanto, una densidad de carga positiva.
Por ello, se dan interacciones dipolo-dipolo entre las propias molculas
de agua, formndose enlaces por puentes de hidrgeno, la carga parcial
negativa del oxgeno de una molcula ejerce atraccin electrosttica sobre
las cargas parciales positivas de los tomos de hidrgeno de otras molculas
adyacentes. Aunque son uniones dbiles, el hecho de que alrededor de
cada molcula de agua se dispongan otras cuatro molculas unidas por
puentes de hidrgeno permite que se forme en el agua (lquida o slida) una
estructura de tipo reticular, responsable en gran parte de su comportamientoanmalo y de la peculiaridad de sus propiedades fisicoqumicas.
Calidad del AguaTincopa J. (2005), seala:
El concepto de calidad del agua es usado para describir las
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caractersticas qumicas, fsicas y biolgicas del agua. La
determinacin de la calidad del agua depende del uso que
se le va a dar. No basta con decir: "esta agua est buena," o
"esta agua est mala." Agua apropiada para riego de
jardines puede no ser de buena calidad para agua
potable.(S/N)
El trmino calidad del agua es relativo, referido a la composicin del
agua en la medida en que esta es afectada por la concentracin de
sustancias producidas por procesos naturales y actividades humanas. Como
tal, es un trmino neutral que no puede ser clasificado como bueno o malo
sin hacer referencia al uso para el cual el agua es destinada.
Se conoce al agua como disolvente universal porque tiene capacidad
para disolver lentamente casi cualquier cosa con la que llegara a estar en
contacto. Desde que la lluvia cae a travs de la atmosfera, discurre sobre la
superficie terrestre o se infiltra en ella, esta constantemente disolviendo la
materia.
En la atmsfera durante la condensacin y precipitacin, la lluvia o la
nieve absorben cantidades variables de dixido de carbono y otros gases,
as como pequeas cantidades de material orgnico e inorgnico. Adems,
la precipitacin arrastra sustancias radiactivas a la superficie de la Tierra. El
agua reacciona con los minerales del suelo y de las rocas. Los principales
componentes disueltos en el agua superficial y subterrnea son los sulfatos,
los cloruros, los bicarbonatos de sodio y potasio, y los xidos de calcio y
magnesio. Las aguas de la superficie suelen contener tambin residuos
domsticos e industriales.Los acuferos poco profundos pueden contener grandes cantidades de
compuestos de nitrgeno y de cloruros, derivados de la agricultura intensiva,
los desechos humanos y animales. Generalmente, las aguas de los pozos
profundos slo contienen minerales en disolucin. El agua del mar contiene,
adems de grandes cantidades de cloruro de sodio (sal), muchos otros
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compuestos disueltos, debido a que los ocanos reciben las impurezas
procedentes de ros y arroyos. El agua pura se evapora continuamente y el
porcentaje de impurezas aumenta, lo que proporciona al ocano su carcter
salino.
De acuerdo con lo anterior, tanto los criterios como los estndares y
objetivos de calidad de agua variarn dependiendo de si se trata de agua
para consumo humano (agua potable), para uso agrcola o industrial, para
recreacin, para mantener la calidad ambiental, etc.
Dureza del aguaRobert, S. (op. cit), en su trabajo titulado Mtodos normalizados para el
anlisis de aguas potables y residuales, denomina dureza del agua a la
concentracin de compuestos minerales que hay en una determinada
cantidad de agua, en particular sales de magnesio y calcio.(p. 46)
Son stas las causantes de la dureza del agua, y el grado de dureza es
directamente proporcional a la concentracin de sales metlicas.
Tipos de durezaLa dureza del agua tiene una distincin compartida entre dureza
temporal (o de carbonatos). Y dureza permanente (o de no-carbonatos).
Dureza temporal: la dureza temporal se produce por carbonatos y puedeser eliminada al hervir el agua o por la adicin de CaOH (hidrxido de
calcio).
El carbonato de calcio es menos soluble en agua caliente que en agua
fra, as que hervir (que contribuye a la formacin de carbonato) se
precipitar el bicarbonato de calcio fuera de la solucin, dejando el agua
menos dura.Los carbonatos pueden precipitar cuando la concentracin de cido
carbnico disminuye, con lo que la dureza temporal disminuye, y si el cido
carbnico aumenta puede aumentar la solubilidad de fuentes de carbonatos,
como piedras calizas, con lo que la dureza temporal aumenta. Todo esto est
en relacin con el pH de equilibrio de la calcita y con la alcalinidad de los
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carbonatos. Este proceso de disolucin y precipitacin es el que provoca las
formaciones de estalagmitas y estalactitas.
Dureza permanente:esta dureza no puede ser eliminada al hervir el agua,es usualmente causada por la presencia del sulfato de calcio y
magnesio y/o cloruros en el agua, que son ms solubles mientras
sube la temperatura. Puede ser eliminada utilizando el mtodo SODA
(Sulfato de Sodio). Tambin es llamada "dureza de no carbonato"
Medidas de la dureza del aguaLas medidas de dureza o grado hidrotimtrico del agua son:
mg CaCO3/l o ppm de CaCO3 Miligramos de carbonato clcico (CaCO3) en un
litro de agua; esto es equivalente a ppm de CaCO3.
Grado alemn (Deutsche Hrte, dH): Equivale a 17,9 mg
CaCO3/l de agua.
Grado americano: Equivale a 17,2 mg CaCO3/l de agua.
Grado francs (f): Equivale a 10,0 mg CaCO3/l de agua.
Grado ingls (e) o grado Clark: Equivale a 14,3 mg CaCO3/l de
agua.
La forma ms comn de medida de la dureza de las aguas es por
titulacin con EDTA. Este agente acomplejante permite valorar tanto la
concentracin de Ca como la de Mg.
Eliminacin de la durezaUn proceso para la eliminacin de la dureza del agua, es la
descalcificacin de sta mediante resinas intercambiadoras de iones.
Lo ms habitual es utilizar resinas aninicas que intercambian iones
sodio por los iones calcio y magnesio presentes en el agua.La dureza se puede determinar fcilmente mediante reactivos. La dureza
tambin se puede percibir por el sabor del agua. Es conveniente saber si el
agua es agua dura, ya que la dureza puede provocar depsitos
de carbonatos en conducciones de lavadoras, calentadores, y calderas o
en las planchas.
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Si ya se han formado hay productos antical, aunque un mtodo muy
vlido para diluir los carbonatos es aplicar un cido dbil (actico, ctrico etc.)
en los depsitos. El proceso de reduccin de la dureza del agua se
denomina ablandamiento del agua.
Problemas de saludAlgunos estudios han demostrado que hay una dbil relacin inversa
entre la dureza del agua y las enfermedades cardiovasculares en
los hombres, por encima del nivel de 170 mg de carbonato de calcio por litro
en el agua. La organizacin mundial de la salud ha revisado las evidencias y
concluy que los datos eran inadecuados para permitir una recomendacin
acerca de un nivel de dureza.
Purificacin de las aguasSegn Silva, L. (s/f) en su trabajo Purificacin del agua seala que en la
actualidad se han desarrollado varios mtodos para purificar el agua; los de
eleccin dependern de la clase de fuente de abastecimiento que se
trate.(s/n)
En algunas localidades, el agua puede tener tan buena calidad que tan
solo la desinfeccin es suficiente, mientras que en otras comunidades, el
agua debe de pasar por varios procesos antes de que su apariencia y su
sabor sean agradables y se le considere como potable. A continuacin se
describirn solo algunos de los mtodos.
Importancia de la Potabilizacin del AguaEl agua potable es imprescindible para el mantenimiento de la vida. El
agua ha sido definida imperfectamente, como un caldo que ayud a mejorar
la convivencia. Hoy salvo en raros casos, el agua como se encuentra en lanaturaleza, no puede ser utilizada directamente para el consumo humano ni
para usos industriales, dado que no es lo suficientemente pura
biolgicamente ni qumicamente.
El hecho de que su curso ocurre por el suelo, por la superficie de la tierra
e inclusive a travs del aire, el agua se contamina y se carga de materias en
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suspensin o en solucin como por ejemplo partculas de arcillas, residuos
de vegetacin, organismos vivos (plancton, bacterias, virus), sales diversas,
cloruros, sulfatos, carbonatos, materia orgnica, cidos hmicos, residuos de
fabricacin, gases, etc.
El Prof. Lomazz, J. (2007) en su Manual tcnico del agua define:
Se llama agua potable a la que se puede beber y aguas
minerales a las que brotan generalmente de manantiales y
son consideradas medicinales para ciertos padecimientos.
Las aguas duras se caracterizan porque, si se hierven, dejan
en el fondo del recipiente un residuo calcreo; no sirven para
beberlas y como no producen espuma con el jabn tampoco
sirven para lavar.(p. 56)
El agua potable es indispensable para la vida del hombre, pero escasea
en la medida que la poblacin aumenta y porque lamentablemente es
desperdiciada por personas ignorantes y carentes del sentido de
responsabilidad y solidaridad humana. Despus del aire, el agua es el
elemento ms indispensable para la existencia del hombre. Por eso es
preocupante que su obtencin y conservacin se est convirtiendo en un
problema crucial; por ello debemos empezar a actuar.
Sistemas de VariablesVariable Independiente:Elaboracin del filtro casero con materiales debajos costos
Variable Dependiente:Potabilizacin del aguaVariable Interviniente: Material filtrante32Tabla N 1 Operacionalizacin de las variables
VARIABLES DIMENSIONES IINDICADORES
INDEPENDIENTE Elaboracin del filtro casero con
materiales de bajos costos
Filtro
Costo de los materiales
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INTERVINIENTES Material filtrante
Arena slice
Carbn activado
Arena de grava gruesa
y mediana
DEPENDIENTE Potabilizacin del agua
Calidad organolptica
del agua de consumo
Componentes
inorgnicos
Fuente: Los Investigadores (2001)
33Definicin de Trminos
- Abrasin: es la accin mecnica de rozamiento y desgaste que
provoca la erosin de un material o tejido.
- Acueductos: es un sistema o conjunto de sistemas de irrigacin que
permite transportar agua en forma de flujo continuo desde un lugar en
el que sta accesible en la naturaleza, hasta un punto de consumo
distante
- Cloracin: procedimiento de desinfeccin de aguas mediante el
empleo de cloro o compuestos clorados. Se puede emplear gas cloro,
pero normalmente se emplea hipoclorito de sodio (leja) por su mayor
facilidad de almacenamiento y dosificacin
- Cloraminas: son un tipo de aminas orgnicas que se producen
cuando el amonaco y el cloro (en forma de cido hipocloroso)
reaccionan entre s.- Coagulacin: es el proceso, por el cual, la sangre pierde su liquidez,
tornndose similar a un gel en primera instancia y luego slida, sin
experimentar un verdadero cambio de estado
- Conglomerado: es algo obtenido por conglomeracin (juntar,
amontonar, unir fragmentos). De esta manera, el conglomerado puede
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surgir a partir de la unin de una o varias sustancias mediante un
conglomerante, de manera tal que resulte una masa compacta.
- Corrosin: se define como el deterioro de un material a consecuencia
de un ataque electroqumico por su entorno. De manera ms general,
puede entenderse como la tendencia general que tienen los
materiales a buscar su forma ms estable o de menor energa interna.
34- Decantacin: es un mtodo fsico de separacin de mezclas
heterogneas estas pueden ser formadas por un lquido y un slido o
por dos lquidos.
- Disgregacin: Desunin de las partes de un todo que era compacto
- Disolucin: es una mezcla homognea, la cual a nivel molecular o
inico de dos o ms especies qumicas que no reaccionan entre s;
cuyos componentes se encuentran en proporcin que vara entre
ciertos lmites. Toda disolucin est formada por un soluto y un medio
dispersante denominado solvente.
- Dosificacin: Fijacin de la cantidad de una sustancia que debe
aadirse en cada etapa de un proceso.
- Eutrofizacin: Enriquecimiento de las aguas con nutrientes a un ritmo
tal que no puede ser compensado por su eliminacin definitiva por
mineralizacin, de manera que el exceso de materia orgnica
producida hace disminuir enormemente el oxgeno en las aguas
profundas.
- Floculacin: es un proceso qumico mediante el cual, con la adicin
de sustancias denominadas floculantes, se aglutinan las sustancias
coloidales presentes en el agua, facilitando de esta forma sudecantacin y posterior filtrado.
- Nanmetro: es la unidad de longitud que equivale a una
milmillonsima parte de un metro.
- Ozonizacin: es una buena alternativa a la cloracin, (principalmente
en la pre oxidacin), cuando en el agua hay fenoles y otras sustancias
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orgnicas precursoras de trihalometanos.
- Patgeno: significa que produce enfermedad. En este sentido, la
salud y la enfermedad tiene mltiples concepciones
-- Polielectrolito: es, cualquier polmero que posea grupos electrolitos.
35- Propiedades organolpticas: son el conjunto de descripciones de las
caractersticas fsicas que tiene la materia en general.
36CAPITULO III
MARCO METODOLGICO
Tipo de Investigacin
Arias, F. (2006), define a la investigacin experimental como "un proceso
que consiste en someter a un objeto o grupo de individuos a determinadas
condiciones, estmulos o tratamiento (variable independiente), para observar
los efectos o reacciones que se producen (variable dependiente).(p. 25)
El presente estudio fue una investigacin experimental, porque se dise
y elabor un filtro de gravedad casero con materiales de bajo costo para la
obtencin de agua potable de igual calidad que la filtrada por un filtro
comercial, todo bajo el control de las variables intervinientes.
Diseo de Investigacin
La investigacin explicativa experimental es aquella donde el investigador
selecciona en forma aleatoria a un grupo de individuos y los incluye, tambin
aleatoriamente, en uno de dos grupos: grupo estudio (experimental) o grupo
control y analiza la informacin respecto al factor de riesgo, medida
teraputica o preventiva que se desea estudiar. Su caracterstica principal es
que permite al investigador controlar rigurosamente las condiciones en que
se desarrolla y manipula la(s) variable(s) independiente(s) para observar omedir las modificaciones que se producen en la variable dependiente,
controlando adems las variables intervinientes.
37Arias, F. (op. cit), seala que mediante este tipo de investigacin, que
requiere la combinacin de los mtodos analtico y sinttico, en conjugacin
con el deductivo y el inductivo, se trata de responder o dar cuenta de los
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porqu del objeto que se investiga. (p.31)
Con diseo explicativo, de corte transversal, Explicativo porque a travs
del experimento se especifica el funcionamiento del filtro casero en la
obtencin de agua apta para el consumo humano .Y de corte transversal
porque los resultados del estudio fueron obtenidos de un nico experimento
en un solo corte del tiempo.
Poblacin y Muestra
Poblacin
Una poblacin segn Tamayo y Tamayo M. (2003), es definida como
la totalidad del fenmeno a estudiar en donde las unidades de poblacin
poseen una caracterstica comn, la cual se estudia y da origen a los datos
de la investigacin. (p. 92).
La poblacin involucrada en este estudio estuvo conformada por el
filtro casero y el de control y los materiales filtrantes. En este sentido,
Hernndez, Fernndez y Baptista (1999), sealan que la calidad de un
trabajo estriba en delimitar claramente la poblacin con base a los objetivos
del estudio (p. 211). A todas estas, la poblacin no es ms que un
determinado grupo de personas o elementos, cuya interaccin se est
investigando.
38Muestra
Tomando en cuenta las caractersticas cuantitativas de la poblacin y
de acuerdo con lo pequeo y manejable de la misma, se considerar en su
totalidad, lo que significa que no se le aplic tratamiento muestral, quedando
constituido por el 100 % de los sujetos en estudio, tal como lo afirma
Balestrini (1997), cuando las caractersticas de la poblacin es pequea yfinita se tomarn como unidades de estudio e indagacin a todos los
individuos que la integran. (p. 130).
La muestra es nica y se encuentra representada por el agua que se
obtiene luego de pasar por el lecho filtrante.
Tcnicas e Instrumentos de Recoleccin de Datos
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Las tcnicas e instrumentos de recoleccin de datos tal como Tejada
(1.997) expresa es una las fases ms transcendentales en el proceso de
investigacin cientfica (p. 95). Lo que ha de suponer uno de los ejes
principales de una investigacin ya que de ella se desprende la informacin
que va ser analizada para la divulgacin de los resultados obtenidos de
cualquier investigacin.
Tcnicas De Recoleccin De Datos
Observacin Directa:
39Tamayo y Tamayo (op. cit), en cuanto a la observacin directa seala
que es aquella en la cual el investigador puede observar y recoger datos
mediante su propia observacin. (p.122).
Los hechos son percibidos directamente por el investigador,
colocndose ante la situacin tal como sta se presenta naturalmente.
Es as como esta tcnica permitir visualizar directamente los
elementos o caracteres en los cuales se presenta la situacin problema
detectado en la Fabricacin del Filtro Casero. A travs de la observacin
directa se evaluar y conocer la realidad de disear un filtro casero,
elaborar un filtro de gravedad utilizando materiales de bajo costo y luego se
Compararan los resultados del anlisis fsico - qumico del agua antes y
despus de ser filtrada por el filtro experimental y el filtro control., permitiendo
definir los datos ms importantes que se tuvieron que recolectar mediante un
diagnostico y que guardan relacin con el tema de investigacin.
Revisin Documental
Otra de las tcnicas de recoleccin de datos empleada y que permitir
obtener informacin del problema en estudio es la revisin bibliogrfica, quesegn lo descrito por los autores Palella y Martins (2004), lo describen como
el anlisis documental que permite la consulta de las fuentes bibliogrficas y
documentales para explorar y conocer lo que otros han hecho en relacin al
problema elegido (p. 84).
La revisin bibliogrfica a travs de las fuentes documentales, escritas
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y digitales sobre normas y reglamentos permite a los investigadores
40fundamentarse tericamente para la justificacin de los antecedentes y las
bases tericas del sistema en estudio.
Instrumentos de Recoleccin de Datos
Al respecto Arias (op. cit), explica que un instrumento de recoleccin de
datos es cualquier recurso, dispositivo o formato (en papel o digital), que se
utiliza para obtener, registrar o almacenar informacin. (p. 69)
Dentro de los instrumentos que permitieron la recoleccin de datos en la
presente investigacin se encuentran:
- Una libreta en la que el investigador anota todo lo
observado.
- Computadoras de escritorio y porttiles con sus respectivas
unidades para almacenaje de informacin: disco duro y CD.
- Dispositivo tal como pendrive.
TCNICAS DE PROCESAMIENTO Y ANLISIS DE DATOS
En esta parte de la investigacin la informacin se procesa y analiza,
lo que implica el cmo ordenar y presentar de la forma ms lgica e
inteligible los resultados obtenidos con los instrumentos aplicados, se
proceder a usar tcnicas lgicas para analizar y clasificar la informacin
recabada, la cual facilita el uso y manejo de la misma. Al respecto, Arias (op.
cit), comenta que para el anlisis de datos se definirn las tcnicas lgicas
como lo son: induccin, deduccin, anlisis, sntesis.
41Al llevar a cabo esta investigacin ser preciso el desarrollo de los
objetivos especficos de la siguiente manera:
recoleccin de datos que consiste en la observacin directa, la cual
permitir mediante la revisin documental investigar y escoger un
diseo de filtro casero para la fabricacin del mismo.
En este objetivo se utilizar revisin documental, la cual permitir en
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detalle el anlisis de los distintos componentes que debe tener un
filtro para que el agua que filtre, sea apta para consumo humano. Y
por consiguiente, los procedimientos adecuados para la fabricacin
del filtro casero.
- qumico del agua
antes y despus de ser filtrada por el filtro experimental y el filtro
control: Para lograr este objetivo se emplear como primera tcnica
de recoleccin de datos, la revisin documental, la cual permitir el
acceso a las diferentes fuentes documentales, escritas y digitales.
Para el anlisis fsico-qumico se tomar una muestra de agua antes
del filtrado y una muestra de agua filtrada por cada tipo de filtro de
2500ml, identificadas del siguiente modo: M1 como el agua sin filtrar,
M2 el agua filtrada por el filtro experimental y M3 representada por el
agua filtrada por el filtro control.
4243CAPITULO IV
Anlisis de los Resultados
En este captulo, se van a lograr en una forma ordenada los objetivos
planteados para el cumplimiento del proyecto. Para ello, se aplicarn las
tcnicas de recoleccin de datos y anlisis presentadas en el captulo
anterior.
directa y revisin documental, permitieron disear un filtro casero
para su elaboracin, obteniendo como resultado un filtro casero
sencillo, de bajo costo comparado con los filtros elaborados porempresas e industrias en el pas.
costo: Mediante la tcnica de recoleccin de datos, revisin
documental, se elabor un filtro casero a travs del siguiente
procedimiento:
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a) Materiales: Los materiales necesarios para la elaboracin del filtro
experimental son los siguientes:
1 lamina de vidrio de 5mm de grosor y 20 cm x 20 cm de
superficie.
4 laminas de vidrio de 5mm de grosor y 20 cm x 40 cm de
superficie.
44Silicn frio.
Carbn activado 2800ml.
Piedras de grava 5600ml.
Arena slice 6000ml.
Llave de
Cuello de
Pega industrial montada
ngulos lumnicos
4 tubos de metal
1 plancha
b) Elaboracin del filtro Casero (Experimental): Los procedimientos
necesarios con los cuales se logr la elaboracin del filtro experimental.
Se dise un recipiente de vidrio de dimensiones externas de 20cm de
ancho por 40cm de alto con una base cuadrada de 20cm, por motivos de
seguridad el grosor del vidrio utilizado es de 5mm.
Luego se cortaron 5 lminas de vidrio de las cuales 3 con medidas de
40 cm x 20 cm una de 40 cm x 20 cm con una abertura de pulgada en
la parte inferior
Las 5 laminas fueron dispuestas y pegadas con silicn formando un
recipiente con un volumen de aproximadamente 16 litros con una altura
de 40 cm; de base un cuadrado de 20 cm y con la parte superior del
recipiente descubierta.
La abertura de la lamina de 1/2 fue sellada con cuello y llave con
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silicn y quedando una entrada para el agua de .
45Cuidadosamente se fue rellenando el recipiente con el lecho filtrante
en el siguiente orden: grava gruesa, grava mediana, arena slice, y
carbn activado.
El filtro casero represent el filtro experimental y el filtro comercial el
control.
- qumico del agua antes
y despus de ser filtrada por el filtro experimental y el filtro control:
De los anlisis realizados a las muestras tomadas de los diferentes filtros,
como lo fueron filtro de control (M3), filtro experimental (M2) y agua sin filtrar
(M1), se obtuvieron los siguientes resultados:
a) Comparacin de pH del agua
46Lo que indica que los valores de pH estn dentro de lo que establece las
normas sanitarias de la calidad del agua potable, publicada en gaceta oficial
N 36.395 de fecha 13/02/1998. La cual indica que los rangos para que el
agua sea apta para el consumo humano sean de 6.5 a 8.5. Lo que
demuestra la tendencia, que el agua filtrada por el filtro experimental es apta
para el consumo humano porque esta dentro del rango que establece dicha
Norma.
b) Comparacin de Precios
Cuadro N 2 Comparacin de precios
47Filtro Precio Bs.
Control 1.250,00 a 1.600,00
Experimental 500,00
Lo que demuestra que el filtro casero (experimental) es ms econmico,
que un filtro control, se tom como referencia los Filtros Tecnologa Pasteur,
el cual se consigue en el mercado de Bs.1.250, 00 a Bs. 1.600,00. Y el filtro
casero (experimental) tiene un costo de Bs. 500,00; tomando en cuenta que
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se realiz en vidrio para que se pueda observar el proceso de filtrado.
48CAPITULO V
Conclusiones y Recomendaciones
Conclusiones
El objetivo fundamental del presente trabajo de investigacin es
Elaborar un Filtro Casero con materiales de bajo costo para la potabilizacin
del agua.
El aporte principal de esta investigacin fue estudiar si es factible la
elaboracin de un filtro de agua con los siguientes elementos: grava
mediana, grava fina, slice, y carbn activo, los cuales son materiales de bajo
costo que sirvieron para disear y elaborar un filtro de gravedad, que cumpla
con la funcin de obtener un filtrado de agua apta para el consumo humano,
de igual calidad que la proporcionada por los filtros comerciales. Igualmente,
luego de su elaboracin se compararon los niveles de pH en el agua filtrada
por los filtros de control y experimental, as como establecer la comparacin
del precio de ambos.
La informacin se recolect a travs de la observacin directa y la
revisin documental, las cuales fueron el instrumento de recoleccin de datos
de la investigacin; lo que permiti determinar que es factible la elaboracin
de un filtro casero fabricado con materiales de bajo costo que filtrar el agua
eficazmente y ser apta para el consumo humano.
49Por lo antes expuesto se concluye:
La muestra de agua antes de filtrar (M1) no es apta para el consumo
humano, ya que no era agua filtrada, la cual tiene un pH de 8,6 y las
muestras de agua filtradas por ambos filtros (M2 y M3) estaban aptaspara el consumo humano y dentro de lo que establecen las Normas
Sanitarias de la calidad del agua potable, la cual es de 6,5 a 9.
El filtro casero es ms accesible que un filtro comercial, ya que se
fabric con materiales de bajo costo con un precio de 500,00 Bs. Y el
filtro comercial tiene un precio que oscila desde Bs.1.250, 00 hasta
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Bs.1.600, 00. Cumpliendo as la misma funcin del filtro comercial.
50Recomendaciones
De las conclusiones presentadas, se hace necesario elaborar
recomendaciones para completar las mejoras propuestas:
El uso de un filtro de carbn es un primer paso para quienes estn
interesados en mejorar la calidad del agua, ya que su efectividad principal
sobre el cloro limpia el agua de uno de sus principales txicos.
Una lmpara ultravioleta, a la venta en cualquier tienda de lmparas y
bombillos, es un buen complemento por su accin bactericida.
El carbn activado utilizado para purificar el agua de las peceras, que se
puede adquirir en las tiendas de mascotas, ayuda a eliminar qumicos
perjudiciales del agua.
Fabricar el filtro con un lecho filtrante casero para que este sea aun ms
econmico.
Elaborar el filtro de una forma cilndrica para que tenga ms resistencia a
la presin de agua.
Elaborar el filtro en sistema de tren; a pesar de que puede ser un poco
ms costoso podra producir una mejor calidad del agua filtrada.
Aplicar este proyecto de investigacin en alguna zona rural que carezca
de agua potable.
51Referencias Bibliogrficas
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metodologa cientfica. (5. ed.) Caracas - Venezuela: Episteme.
BALESTRINI, M. (1997) "Cmo se Elabora el Proyecto de Investigacin".
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Investigacin. 3 Edicin. Editorial McGraw Hill. Mxico.
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Abril 19]
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PALELLA, S: y MARTINS, F. (2004) Metodologa de la Investigacin
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ROBERT, S. (2008) Mtodos normalizados para el anlisis de aguas
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TEJADA, J. (1997) El proceso de investigacin cientfico. Barcelona:
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