Elaboración y automatización del prototipo de un sistema de cloración y monitoreo de turbidez, pH y cloro residual para potabilizar el agua de un tanque almacenador.

Abstract

En la comunidad Yaurichambi que se encuentra en el municipio Batallas del departamento de La Paz, algunos habitantes indican tener problemas de salud ocasionados por el agua que consumen, la cual proviene de un estanque almacenador de 15 m3 de capacidad. Se realizó la evaluación del agua del estanque y se identificaron las características propias de la zona. Analizadas las muestras, se identificó la existencia de bacterias coliformes totales; el valor obtenido fue 25 NMP/100ml; por lo cual, el objetivo del presente estudio es elaborar el prototipo automatizado de un sistema de desinfección y monitoreo de agua. Se seleccionó la cloración como mejor alternativa para la desinfección, utilizando para este propósito hipoclorito de calcio en solución. Consecuentemente, se estableció que los parámetros a monitorear en la cloración son: pH, turbidez y cloro residual libre; además, se definió que los rangos permisibles son: 6.5 – 8.0, 0 - 5 NTU y 0.2 – 1 mg/l respectivamente. Por otra parte, se determinó que el valor de Ct (concentración del desinfectante residual multiplicada por el tiempo de contacto) para el presente estudio es de 15 mg/l.min. Asimismo, se estableció que el agua cruda del estanque en estudio, necesita una dosis de 2.5 mg de hipoclorito de calcio por litro, para que el cloro residual libre, se encuentre dentro del rango permisible, teniendo en cuenta que la demanda de cloro libre es de 0,99 mg/l. Se diseñó el prototipo cuyo sistema de control es de lazo cerrado, siendo el cloro residual libre la variable controlada. Para el proceso se estableció un tanque de distribución y otro de almacenamiento con capacidades de 14 y 17 litros respectivamente. Se calibraron los sensores de pH, turbidez y ORP (Oxidation Reduction Potential), obteniendo la ecuación de la curva de calibración para cada uno de ellos; además, se realizó el programa del sistema en la plataforma Arduino IDE. Se elaboró el sistema diseñado con los siguientes componentes: a) una placa Arduino Mega 2560, para el procesamiento y control; b) los tres sensores calibrados, para medir los parámetros en estudio; c) dos mini bombas, una electroválvula y un agitador, como actuadores; d) dos fuentes de alimentación, una de 5V (PC) y una de 12V (conmutada); y e) una pantalla LCD (Liquid Crystal Display), para mostrar los datos. Finalmente, con las diferentes pruebas realizadas se comprobó el correcto funcionamiento del sistema elaborado; además, se verificó que la potabilización del agua cruda se realizó de manera efectiva, debido a que, después del tratamiento se eliminó el 97% de los coliformes totales.