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Reactor de ujo continuo para la remoción del
plomo por electrocoagulación en las aguas del río
Coata, Puno-Perú
resumen
El objetivo fue diseñar un reactor de ujo continuo
para la remoción experimental del plomo por
electrocoagulación en las aguas del río Coata de Puno,
Perú. El diseño del reactor consistió en dos celdas de ujo
continuo que se conectaron por un canal de tuberías.
Las dimensiones de las celdas fueron las siguientes:
17 x 20 x 30 cm. Los electrodos con medición de 23
x 11 cm. y con un adicional de 1 cm
2
. Asimismo, la
fuente de voltaje fue de 50 Vdc con una densidad de
corriente de 0.8 A. El ángulo de salida para el uido
fue de 45° donde existió un caudal de 0.008 L/s con
18.36 minutos de tiempo de retención en la primera
celda y 34.68 min en la segunda, respectivamente. La
concentración inicial del plomo en la muestra de aguas
sin tratamiento fue de 0.081 mg/L
-1
. Para la primera
celda, la concentración que se halló fue de 0.038
mg/L
-1
, mientras que, 0,011 mg/L
-1
correspondió a la
segunda celda. Los resultados indican un porcentaje de
remoción del 53% y 86% para cada celda. Se concluye
que, el diseño del rector de ujo continuo removió de
forma satisfactoria y en condiciones experimentales las
concentraciones de plomo en las aguas del río Coata de
Puno, Perú.
Palabras clave: agua, contaminación,
electrocoagulación, plomo, río Coata
absTracT
e aim was to design a continuous ow reactor for
the experimental removal of lead by electrocoagulation
in the waters of the Coata River in Puno, Peru. e
reactor design consisted of two ow-through cells that
were connected by a pipe channel. e dimensions
of the cells were as follows: 17 x 20 x 30 cm. e
electrodes measured 23 x 11 cm. and with an additional
1 cm
2
. Likewise, the voltage source was 50 Vdc with a
current density of 0.8 A. e exit angle for the uid
Continuous ow reactor for the removal of lead by electrocoagulation
un the waters of the Coata river, Puno-Peru
Recibido: agosto 03 de 2021 | Revisado: abril 13 de 2021 | Aceptado: mayo 10 de 2021
https://doi.org/10.24265/campus.2021.v26n31.06
R A L V
G A P
E R N
R M C C
1 Universidad Peruana Unipon (UPeU).
Juliaca, Puno-Perú. lessurlv2@yahoo.es
2 Centro de Investigaciones Avanzadas y
Formación Superior en Educación, Salud y
Medio Ambiente “AMTAWI”. Perú
george.argota@gmail.com
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© Los autores. Este artículo es publicado por la Revista Campus de la Facultad de Ingeniería y Arquitectura de la Universidad
de San Martín de Porres. Este artículo se distribuye en los términos de la Licencia Creative Commons Atribución No-comercial
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was 45° where there was a ow of 0.008 L/s with 18.36
minutes of retention time in the rst cell. and 34.68 min
in the second, respectively. e initial concentration of
lead in the untreated water sample was 0.081 mg/L
-1
.
For the rst cell, the concentration found was 0.038
mg/L
-1
, while 0.011 mg/L
-1
corresponded to the second
cell. e results indicate a removal percentage of 53%
and 86% for each cell. It is concluded that the design
of the continuous ow rector satisfactorily removed lead
concentrations in the waters of the Coata River in Puno,
Peru under experimental conditions.
Key words: Coata River, electrocoagulation, lead,
pollution, water
Introducción
La exposición no regulada de
elementos químicos en los cuerpos de
agua genera problemas ambientales a
todos los organismos, así como al propio
ecosistema (Deng et al., 2017; Chai et al.,
2017), por cuanto se necesita monitorear
la calidad del agua para evaluar si es
adecuada según el valor de uso que se desee
incluyendo su servicio potable (Allaire
et al., 2018; Paul et al., 2019). Entre
los elementos químicos se encuentra el
plomo y se conoce los múltiples daños
que ocasiona a la salud humana, pero
lo signicativo es el deterioro al sistema
nervioso central y que repercute sobre
las funciones cognitivas e intelectuales,
fundamentalmente, en fetos y niños
(as) (Jusko et al., 2008). Las tuberías de
plomo que se conectan al sistema o red
de plomería doméstica para el servicio
público son una de las principales fuentes
de exposición (Sandvig et al., 2008;
Del Toral et al., 2013). Por ejemplo, en
los EE.UU. se estima que existen 6.1
millones de tuberías de plomo (Cornwell
et al., 2016) y entre 6.5 a 10 millones de
hogares prescinden de líneas de servicios
que estarían fabricadas de plomo (EPA,
2016). Si las fuentes de suministro del
agua y las operaciones para su tratamiento
no se planican de manera eciente,
siempre ocurrirá la liberación excesiva
de plomo (Pieper et al., 2018; Roy &
Edwards, 2019).
En los últimos años, existe gran interés
por parte de la comunidad cientíca en
la búsqueda de métodos ecientes para
la eliminación de metales pesados de las
aguas residuales y otras fuentes de uso de
la población humana. Una de las técnicas
es la electrocoagulación donde se utiliza
un reactor autocatalítico para mejorar la
cinética de adsorción y con ello, eliminarse
el metal de interés (AlJaberi, 2020). La
eliminación de los metales se produce por
la presencia de ánodos convencionales
tales como el aluminio, hierro y el cobre.
Sin embargo, estos sistemas tienen la
desventaja de ser costosos debido a su
requerimiento de energía eléctrica y los
propios materiales de electrodos los cuales
inuyen de modo directo en eciencia de
la electrocoagulación (Hussin et al., 2017).
El objetivo fue diseñar un reactor de ujo
continuo para la remoción experimental
del plomo por electrocoagulación en las
aguas del río Coata de Puno, Perú.
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Métodos
El estudio se realizó en el río Coata
de la ciudad de Juliaca, provincia de San
Román, departamento de Puno, Perú.
Se seleccionó una zona de exposición (E:
385447, N: 8285387 19 L UTM) para
el muestreo probabilístico aleatorio de las
aguas (ISO, 1980, 1991, 1994).
Se determinó en el Laboratorio
Acreditado ¨RHLAB S.A.C.¨ la
concentración total (mg/L
-1
) de plomo
en la que su comparación normativa fue
según el Decreto Supremo N°004-2017-
MINAM, Categoría 1. Para el tratamiento
de las muestras de aguas se diseñó un
reactor de ujo continuo (Figura 1) con
las características siguientes:
a. Dos celdas de ujo continuo que se
conectaron por un canal de tuberías.
b. Las dimensiones de las celdas fueron:
17 x 20 x 30 cm.
c. Electrodos con medición de 23 x 11
cm. y con un adicional de 1 cm
2
.
d. Fuente de voltaje fue de 50 Vdc con
una densidad de corriente de 0.8 A.
e. Ángulo de salida para el uido fue de
45°
f. Caudal de 0.008 L/s con 18.36
minutos de tiempo de retención en
la primera celda y 34.68 min en la
segunda.
Figura 1. Reactor de tipo continuo / tratamiento de plomo / matriz agua
Se analizó el porcentaje (%) de remoción
del plomo por electrocoagulación entre
las celdas 1 y 2 para estimar la eciencia
del reactor de ujo continuo según la
concentración que establece la norma
ambiental que se utilizó.
Resultados y Discusión
La Tabla 1 muestra la concentración
total promedio (mg/L
-1
) de las muestras
de aguas procedente del río Coata y el
valor que establece Decreto Supremo
(DS) N°004-2017-MINAM.
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Tabla 1
Concentración total de plomo (mg/L
-1
) / río Coata
Elemento Réplicas Concentración DS N°004-2017-MINAM
1 0.079
Pb 2 0.081 0.5
3 0.082
La Tabla 2 muestra el porcentaje de
remoción por electrocoagulación para
cada celda de ujo continuo donde sus
valores se encontraron por debajo del
límite máximo permisible según la norma
ambiental que se utilizó.
Tabla 2
Porcentaje de remoción (%) / reactor de ujo continuo
Elemento Celda de ujo
continuo
Concentración
total
Porcentaje DS N°004-2017-
MINAM
Pb
1 0.038±0,003 53.09 0.5
2 0.011±0,002 86.42
Los metales pesados generan efectos
perjudiciales y en las últimas décadas
se tiene mayor conciencia para la
preservación de los ecosistemas acuáticos
(Aji et al., 2012). Ante la contaminación
del agua, la comunidad cientíca enfrenta
como nuevos desafíos la búsqueda de
métodos conables y rentables para
su tratamiento (Hakizimana et al.,
2017). Uno de estos métodos es la
electrocoagulación ya que al no requerirse
de elementos químicos, tampoco se
producen efectos secundarios (Moussa
et al., 2017), pero debe mencionar que
la electrocoagulación asistida por otros
procesos de tratamientos avanzados
contribuye a mejorar la calidad de los
euentes (AlQodah et al., 2018; Al-
Qodah, Al-Qudah & Omar, 2019).
En algunos estudios como el que
practicó El-Ashtoukhy et al., (2020) se
aplicó gas propio, un ánodo de lámina
de Al
+
cilíndrico y un cátodo de pantalla
de igual material y colocado a una
pequeña distancia del ánodo. Se halló
porcentajes de remoción entre el 34,56
y 100% para otros metales como el Cu
2
+
,
Ni
2
+
. Asimismo, diversos estudios en la
literatura cientíca pueden contrastarse,
pero las condiciones experimentales que
se ensayaron en este estudio indicaron
que la electrocoagulación que realizó
mediante el diseño del reactor de ujo
continuo proporcionó un tratamiento
adecuado cumpliéndose con el
requerimiento del nivel permisible por la
norma ambiental que se utilizó.
En el artículo de revisión que realizó
Mouzza et al., (2017) y que se rerió a
la electrocoagulación para el tratamiento
de las aguas residuales: potenciales y
desafíos se indicó que, su alta eciencia
contra contaminantes inorgánicos u
orgánicos incluidos los persistentes
y que se encuentran desde las aguas
subterráneas hasta los euentes de
renerías. Asimismo, se señala que la
mayor parte de las evaluaciones se centran
en contaminantes especícos sin destacar
tipos de diseños, modelación a procesos y
aplicaciones industriales.
Existió como principal limitación
del estudio, la determinación de otros
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metales pesados, además, de evaluarse
diferentes procesos electroquímicos
que reeran al voltaje, densidad de la
corriente, distancia, tipo de conexión,
tamaño y área activa de los electrodos
para luego indicar algunas características
sicoquímicas del electrolito y que
reera al pH, conductividad eléctrica y la
temperatura que son parámetros físico-
químicos inuyentes en la especiación
química de los metales pesados.
Se concluye que el diseño del reactor de
ujo continuo removió en condiciones
experimentales y mediante el proceso de
electrocoagulación el plomo de las aguas
del río Coata de Puno, Perú.
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