20 Preguntas de Práctica de Coagulación, sedimentación y control de procesos con Respuestas

1. 1. La escorrentía de primavera eleva la turbiedad del río de 15 NTU a más de 900 NTU y la planta tiene un sedimentador previo antes de la mezcla rápida. ¿Cuál es la razón principal para poner ese tanque en servicio?

   • A.Retira limo y arena pesados para que la coagulación reciba una carga estable✓ Respuesta
   • B.Convierte el color orgánico disuelto en flóculo sedimentable antes del mezclado
   • C.Aporta el tiempo de contacto de desinfección que se pierde al subir el caudal
   • D.Elimina el hierro y el manganeso disueltos para no consumir coagulante

   El sedimentador previo retira por gravedad el limo y la arena pesados antes de dosificar cualquier químico, de modo que la coagulación y la floculación reciben una carga de sólidos menor y mucho más estable y la dosis no tiene que perseguir cada variación de la turbiedad cruda. No es un tanque de contacto de desinfección y actúa sobre sólidos sedimentables, no sobre color ni metales disueltos.

   Ref. QB-B4TR4JFuente: Recommended Standards for Water Works (Ten States Standards), presedimentation basin provisionsReportar un problema con esta pregunta

2. 2. Un agua subterránea tiene fuerte olor a huevo podrido y alto contenido de dióxido de carbono. ¿Por qué se coloca la aireación antes del resto del tren de tratamiento?

   • A.Arrastra el sulfuro de hidrógeno y el dióxido de carbono y aporta oxígeno✓ Respuesta
   • B.Mata las bacterias que forman sulfuro y evita desinfectar más adelante
   • C.Baja la dureza al expulsar el calcio de la solución al mezclar con aire
   • D.Aporta alcalinidad y reduce la cal necesaria en la etapa de ablandamiento

   La aireación es una transferencia de gases que funciona en ambos sentidos: arrastra fuera del agua gases disueltos y compuestos volátiles de sabor y olor como el sulfuro de hidrógeno y el dióxido de carbono, y disuelve oxígeno que luego ayuda a oxidar hierro y manganeso. Expulsar dióxido de carbono sube el pH pero no aporta alcalinidad, y la aireación ni desinfecta ni ablanda.

   Ref. QB-VKB9VKFuente: CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation — aeration and gas transferReportar un problema con esta pregunta

3. 3. Se está formando una floración de cianobacterias en la toma y esa agua cruda entra a la planta. ¿Cuál es el enfoque correcto de pretratamiento?

   • A.Dosificar mucho cloro libre en la toma para matar las células lo antes posible
   • B.Aplicar carbón activado en polvo en el mismo punto que el preoxidante
   • C.Esperar a que la oxidación rompa las células y luego subir el coagulante
   • D.Retirar las células intactas por coagulación y sedimentación antes de oxidar✓ Respuesta

   Los oxidantes rompen las células de cianobacterias y liberan al agua la toxina que contienen, por lo que hay que retirarlas físicamente mientras siguen intactas. La coagulación, la floculación y la sedimentación eliminan las células y su toxina interna, pero no actúan sobre la toxina ya disuelta, que exige adsorción en carbón o un oxidante fuerte. El carbón en polvo se dosifica aguas abajo del preoxidante y bien separado de él, porque de lo contrario el oxidante ocupa la superficie del carbón.

   Ref. QB-C464AKFuente: Recommended Standards for Water Works, harmful algal bloom pretreatment provisions; US EPA cyanotoxin treatment guidanceReportar un problema con esta pregunta

4. 4. La turbiedad de arcilla del agua cruda atraviesa el sedimentador cuando no se dosifica coagulante. ¿Qué mantiene en suspensión a esas partículas coloidales?

   • A.Las partículas tienen cargas iguales que las repelen y las dispersan✓ Respuesta
   • B.Las partículas están disueltas y no hay fase sólida que pueda sedimentar
   • C.Las partículas pesan menos que el agua y suben despacio a la superficie
   • D.Las partículas retienen burbujas de oxígeno disuelto que las sostienen

   Los coloides tienen cargas superficiales iguales, normalmente negativas, y esa repulsión electrostática impide que choquen y se unan; además son tan pequeños que la gravedad no los sedimenta en ningún tiempo de retención práctico. El coagulante neutraliza esa carga para que actúen las fuerzas de atracción de corto alcance y las partículas formen flóculo sedimentable. Son sólidos en suspensión, no materia disuelta.

   Ref. QB-SK99CGFuente: CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation — coagulation and colloidal stabilityReportar un problema con esta pregunta

5. 5. Un operador sube bruscamente la dosis de sulfato de aluminio en un agua cruda de baja alcalinidad natural. ¿Qué ocurre con la alcalinidad y el pH?

   • A.Ambas bajan, porque el coagulante consume alcalinidad y libera dióxido de carbono✓ Respuesta
   • B.Ambas se mantienen, porque el coagulante sedimenta antes de poder reaccionar
   • C.Ambas suben, porque el coagulante aporta alcalinidad al hidrolizarse en el agua
   • D.La alcalinidad baja y el pH sube, porque el sulfato amortigua el agua tratada

   Los coagulantes de sal metálica se hidrolizan consumiendo alcalinidad y produciendo dióxido de carbono, así que la alcalinidad y el pH bajan juntos. En un agua de baja alcalinidad una dosis alta puede llevar el pH fuera del rango útil del coagulante, el flóculo de hidróxido deja de formarse bien y la turbiedad llega a los filtros, por lo que hay que añadir una base como cal, sosa cáustica o carbonato de sodio y conservar alcalinidad residual.

   Ref. QB-9444SFFuente: CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation — coagulant hydrolysis and alkalinityReportar un problema con esta pregunta

6. 6. Al subir la dosis de coagulante por pasos, la turbiedad asentada baja, llega a un mínimo y luego vuelve a subir con las dosis más altas. ¿Qué explica ese aumento?

   • A.El coagulante extra agota la alcalinidad e impide que se forme flóculo
   • B.El exceso de coagulante sube el pH y redisuelve el manto de lodo asentado
   • C.El coagulante extra densifica el agua y el flóculo ya no puede hundirse
   • D.El exceso de coagulante invierte la carga y reestabiliza las partículas✓ Respuesta

   Pasada la dosis óptima, el exceso de productos de hidrólisis con carga positiva no solo neutraliza la superficie de la partícula sino que invierte su carga; las partículas vuelven a repelerse, siguen dispersas y la turbiedad sube. Por eso la curva de dosis tiene un mínimo y más coagulante no es mejor: la sobredosis desperdicia químico, consume alcalinidad y genera más lodo.

   Ref. QB-TKMKHHFuente: AWWA Water System Operations, Water Treatment — coagulant overdosing and charge reversalReportar un problema con esta pregunta

7. 7. En una prueba de jarras con 20, 25, 30, 35, 40 y 45 mg/L, todas las jarras sedimentan a una turbiedad igual o menor que la meta de la planta y la de 45 mg/L forma el flóculo más grande. ¿Qué dosis se debe elegir?

   • A.40 mg/L, porque una dosis alta añade un margen de seguridad al proceso
   • B.20 mg/L, la dosis más baja que cumple la turbiedad asentada objetivo✓ Respuesta
   • C.30 mg/L, porque una dosis media deja margen para ajustar en ambos sentidos
   • D.45 mg/L, porque el flóculo más grande sedimenta y filtra mejor

   La dosis óptima en la prueba de jarras es la más baja que cumple la meta de turbiedad del agua asentada, no la jarra con el flóculo más grande o más rápido. Dosificar por encima de ese punto consume alcalinidad, baja el pH, genera más lodo y puede provocar la inversión de carga, con lo que la turbiedad empeora.

   Ref. QB-A4FEXGFuente: CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation — jar test procedure and optimum doseReportar un problema con esta pregunta

8. 8. El flóculo que sale del floculador se ha vuelto pequeño y puntiforme y la turbiedad asentada sube, aunque la calidad del agua cruda y la dosis de coagulante no han cambiado. ¿Cuál es la causa más probable?

   • A.El coagulante se inyecta muy lejos del punto de mezcla rápida del proceso
   • B.El accionamiento de los agitadores gira muy rápido y rompe el flóculo✓ Respuesta
   • C.El manto de lodo del tanque se ha dejado acumular demasiado espesor
   • D.El agua cruda se ha calentado y eso debilita y frena el flóculo formado

   La floculación usa energía suave y decreciente: bastante para que las partículas choquen, pero no tanta como para romper el flóculo ya formado. Cuando la velocidad de las paletas es excesiva, el flóculo se corta y vuelve a partículas puntiformes que sedimentan mal y pasan a los filtros, que es justo el cuadro descrito. El agua tibia acelera la floculación; es el agua fría la que la frena y debilita el flóculo.

   Ref. QB-YKD9DQFuente: CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation — flocculation and tapered mixing energyReportar un problema con esta pregunta

9. 9. El agua de invierno cerca de 2 grados C forma flóculo débil que se rompe en las canaletas aun con la dosis óptima de coagulante. ¿Qué ajuste ataca el problema de forma más directa?

   • A.Subir la velocidad del floculador para densificar el flóculo
   • B.Dosificar poco polímero como ayudante para reforzar el flóculo✓ Respuesta
   • C.Duplicar la dosis de coagulante para dar más peso al flóculo
   • D.Bajar el nivel del tanque para acortar la caída del flóculo

   El agua fría reacciona más despacio y es más viscosa, así que el flóculo resulta ligero y frágil. Una dosis pequeña de polímero como ayudante de coagulación forma puentes entre partículas y da un flóculo más resistente y denso que llega entero a la zona de sedimentación. Duplicar el coagulante principal arriesga la inversión de carga y genera más lodo, y subir la velocidad de las paletas rompe aún más el flóculo.

   Ref. QB-F484TPFuente: AWWA Water System Operations, Water Treatment — coagulant aids and cold water flocculationReportar un problema con esta pregunta

10. 10. Un sedimentador rectangular mide 80 ft de largo por 25 ft de ancho con 12 ft de profundidad de agua y recibe 1.5 MGD. Usando tasa de desbordamiento superficial igual al caudal dividido por el área superficial, ¿cuál es la tasa en gpd/ft2?

    • A.1,500 gpd/ft2
    • B.7,143 gpd/ft2
    • C.750 gpd/ft2✓ Respuesta
    • D.63 gpd/ft2

    El área superficial es 80 ft x 25 ft = 2,000 ft2 y 1.5 MGD equivale a 1,500,000 gpd, así que 1,500,000 / 2,000 = 750 gpd/ft2. La profundidad no entra en este cálculo; afecta al tiempo de retención. La tasa de desbordamiento superficial equivale a la velocidad de sedimentación de la partícula más lenta que el tanque retira por completo, de modo que subir el caudal reduce la eficiencia de remoción.

    Ref. QB-W6ANY7Fuente: Standard sedimentation calculation, surface overflow rate = flow / surface area (AWWA Water System Operations, Water Treatment)Reportar un problema con esta pregunta

11. 11. Se instalan sedimentadores de tubos en un tanque rectangular existente y la planta pasa a tratar más caudal en el mismo tanque. ¿Por qué funciona?

    • A.Dan más peso al flóculo y los sólidos llegan antes al fondo del tanque
    • B.Elevan la velocidad horizontal y llevan más sólidos a la zona de lodo
    • C.Suman área efectiva y la partícula cae una distancia corta✓ Respuesta
    • D.Profundizan la zona de sedimentación y dan más tiempo a la partícula

    Los tubos o placas inclinadas dividen la profundidad del tanque en muchas celdas de sedimentación someras, de modo que el área efectiva de sedimentación es varias veces el área en planta y la partícula solo debe caer hasta la superficie más cercana. Como la tasa de desbordamiento superficial es el caudal dividido por el área de sedimentación, más área permite más caudal con la misma remoción.

    Ref. QB-EPFTJ8Fuente: AWWA Water System Operations, Water Treatment — tube and inclined plate settlersReportar un problema con esta pregunta

12. 12. ¿En qué se diferencia el funcionamiento de una unidad de contacto de sólidos de flujo ascendente respecto de un tren convencional de tanques rectangulares?

    • A.Reúne mezcla, floculación y sedimentación en un solo tanque con manto de lodo✓ Respuesta
    • B.Sedimenta sin coagulante porque el flujo ascendente filtra los sólidos finos
    • C.Separa la mezcla, la floculación y la sedimentación en tres tanques en serie
    • D.Emplea cloro en lugar de coagulante para unir los sólidos finos del agua

    El clarificador de contacto de sólidos o de flujo ascendente reúne mezcla rápida, floculación y sedimentación en un mismo tanque y recircula sólidos ya formados, de modo que el agua cruda contacta flóculo existente y asciende a través de un manto que captura las partículas finas. Sigue necesitando coagulante, y el nivel del manto y su concentración son los controles operativos principales.

    Ref. QB-X6NY59Fuente: Recommended Standards for Water Works, solids contact unit provisionsReportar un problema con esta pregunta

13. 13. La turbiedad asentada sube cada tarde soleada mientras la turbiedad cruda y la dosis se mantienen, y una prueba con colorante muestra que el agua llega a los vertederos mucho antes del tiempo de retención calculado. ¿Cuál es la causa más probable?

    • A.Una bomba de coagulante que pierde cebado parte de cada tarde de turno
    • B.Un colector de lodo detenido que deja los sólidos sobre el fondo
    • C.Una corriente de densidad que lleva agua cálida al vertedero✓ Respuesta
    • D.Una bomba de agua cruda que gira por debajo de su velocidad normal

    El sol calienta la capa superior del tanque; esa agua más caliente y menos densa flota sobre la fría y corre directo a la salida, así que parte del caudal nunca aprovecha la zona de sedimentación. La prueba con colorante lo delata, porque señala un cortocircuito hidráulico y no una falla de dosificación, y el patrón diario en días soleados coincide con el calentamiento solar.

    Ref. QB-FPT5R9Fuente: CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation — short circuiting and density currentsReportar un problema con esta pregunta

14. 14. En una unidad de contacto de sólidos para ablandamiento, grandes grumos de flóculo suben a la superficie y pasan sobre los vertederos. ¿Cuál es la causa más probable y la respuesta correcta?

    • A.Hay sobredosis de cal; parar la cal y vaciar el tanque de contacto
    • B.El manto está muy delgado; reducir la purga y añadir coagulante
    • C.El afluente está muy frío; subir la recirculación para calentarlo
    • D.El manto está muy profundo; aumentar la purga para bajarlo✓ Respuesta

    Cuando el manto de lodo crece por encima de su nivel normal, los sólidos alcanzan la zona de recolección y pasan sobre los vertederos; aumentar la purga de lodo baja el manto y detiene el arrastre. Los grumos que flotan también pueden deberse a gas liberado por lodo retenido demasiado tiempo, otra razón para renovar el manto de forma continua.

    Ref. QB-U6KYM5Fuente: CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation — solids contact unit sludge blanket controlReportar un problema con esta pregunta

15. 15. Un agua subterránea tiene dureza carbonatada y no carbonatada, y la planta usa ablandamiento con cal y carbonato de sodio. ¿Qué enunciado asocia cada químico con la dureza que elimina?

    • A.La soda quita la dureza carbonatada y la cal la no carbonatada
    • B.La soda quita ambas durezas y la cal solo asienta el flóculo
    • C.La cal quita la dureza carbonatada y la soda la no carbonatada✓ Respuesta
    • D.La cal quita ambas durezas y la soda solo sube el pH del agua

    La dureza carbonatada o temporal lleva alcalinidad asociada, así que basta subir el pH con cal para precipitarla como carbonato de calcio. La dureza no carbonatada o permanente carece de esa alcalinidad y exige que el carbonato de sodio aporte el ion carbonato. Después el agua ablandada se recarbonata con dióxido de carbono para bajar el pH y evitar incrustaciones de carbonato de calcio.

    Ref. QB-CPR586Fuente: CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation — lime and lime soda ash softeningReportar un problema con esta pregunta

16. 16. Cada verano se presenta un episodio de sabor y olor terroso de unas tres semanas. ¿Por qué una planta suele atenderlo con carbón activado en polvo y no con un lecho de carbón granular?

    • A.Se dosifica durante el episodio y se descarta con el lodo asentado✓ Respuesta
    • B.Tiene mucha más capacidad de adsorción por libra que el granular
    • C.Se regenera en el sitio tras el episodio y vuelve al servicio
    • D.Elimina los compuestos por oxidación y no por adsorción real

    El carbón en polvo se dosifica en la corriente mientras dura el episodio estacional y sale de la planta con el lodo, de modo que un problema corto y anual solo requiere un dosificador y no una obra permanente. El carbón granular es un lecho fijo que hay que construir, vigilar por ruptura y reactivar térmicamente, propio de un problema continuo; por unidad de peso el granular tiene mayor capacidad.

    Ref. QB-V6XAT6Fuente: CSUS Office of Water Programs, Water Treatment Plant Operation — taste and odour control with activated carbonReportar un problema con esta pregunta

17. 17. Un agua de pozo contiene hierro y manganeso. La oxidación y filtración están eliminando el hierro, pero el manganeso sigue llegando a la red de distribución. ¿Cuál es la razón más probable?

    • A.El manganeso pasa porque el agua se oxida a un pH demasiado alto
    • B.El manganeso se forma en las tuberías y la planta no puede evitarlo
    • C.El manganeso no se oxida y solo la filtración logra retirarlo del agua
    • D.El manganeso exige más pH, más oxidante y más contacto que el hierro✓ Respuesta

    Ambos metales están disueltos en su forma reducida en el agua subterránea anóxica y deben oxidarse a forma insoluble para que el filtro los retenga, pero el manganeso se oxida mucho más despacio que el hierro y exige mayor pH y más tiempo de reacción. Una dosis y un pH que completan la reacción del hierro pueden dejar el manganeso disuelto, que atraviesa el filtro y precipita luego en las tuberías manchando el agua.

    Ref. QB-DP4GD7Fuente: AWWA Water System Operations, Water Treatment — iron and manganese oxidation and removalReportar un problema con esta pregunta

18. 18. Un sistema pequeño de agua subterránea pasa de oxidación y filtración a secuestro con polifosfato para su hierro. ¿Qué cambia en el agua entregada?

    • A.El hierro se elimina igual de bien y con menos manejo químico
    • B.El hierro pasa a un gas inocuo que sale del agua en la llave
    • C.El hierro queda retenido en el agua en vez de ser eliminado✓ Respuesta
    • D.El hierro se destruye con el fosfato y el sabor metálico se va

    El secuestro fija el hierro en un complejo soluble para que no precipite ni manche los accesorios, pero el metal sigue llegando al usuario y el sabor metálico permanece. El complejo se rompe con calor o con un oxidante fuerte y libera de nuevo el hierro, así que es una medida de contención para concentraciones bajas y el polifosfato debe dosificarse antes de cualquier oxidante, nunca sobre un proceso de remoción.

    Ref. QB-S6VAA3Fuente: US EPA guidance on iron and manganese in drinking water; Recommended Standards for Water Works, sequestration provisionsReportar un problema con esta pregunta

19. 19. La demanda del sistema tiene un pico agudo de unas dos horas cada tarde, muy por encima de lo que la planta produce a capacidad nominal. ¿Cómo se cubre normalmente ese pico?

    • A.La planta se fuerza por encima de su capacidad mientras dura el pico
    • B.Los filtros se operan al doble de su tasa normal hasta pasar el pico
    • C.El almacenamiento de agua tratada cubre el pico y la planta va estable✓ Respuesta
    • D.Se mezcla agua cruda por fuera de los filtros para completar el pico

    La fuente y la planta se dimensionan para la demanda máxima diaria, mientras que el pico horario y el caudal contra incendios se abastecen desde el almacenamiento de agua tratada. El almacenamiento desacopla la planta de la demanda instantánea, así los filtros, la dosificación y el contacto del desinfectante se mantienen uniformes; perseguir el pico con la planta provoca picos de turbiedad y contacto insuficiente.

    Ref. QB-AP2GV3Fuente: Recommended Standards for Water Works — treatment sized for maximum day demand, peak demand met from storageReportar un problema con esta pregunta

20. 20. El caudal de la planta sube de 2.0 MGD a 3.0 MGD y la dosis de coagulante debe seguir en 12 mg/L. Usando alimentación en lb/día igual a dosis en mg/L por caudal en MGD por 8.34, ¿cuál es la nueva alimentación?

    • A.300 lb/día✓ Respuesta
    • B.200 lb/día
    • C.450 lb/día
    • D.100 lb/día

    12 mg/L x 3.0 MGD x 8.34 = 300 lb/día. La alimentación química es proporcional al caudal, así que un cambio de caudal obliga a reajustar cada dosificador: si se deja en los 200 lb/día previos, la dosis caería a unos 8 mg/L. Ese mismo cambio acorta los tiempos de retención, sube las tasas de desbordamiento y de filtración y reduce el contacto del desinfectante, por eso el caudal se debe variar de forma gradual.

    Ref. QB-REB6TCFuente: Standard chemical feed calculation, lb/day = dose (mg/L) x flow (MGD) x 8.34 (AWWA Water System Operations, Water Treatment)Reportar un problema con esta pregunta

Preguntas de práctica escritas conforme a los Need-to-Know Criteria estandarizados para Operador de Tratamiento de Agua publicados por Water Professionals International (antes Association of Boards of Certification) y a las referencias habituales de la CSUS Office of Water Programs y AWWA. Este sitio no está afiliado ni respaldado por WPI/ABC, AWWA ni la EPA de EE. UU. La certificación de operador la emite la autoridad certificadora de tu estado, que fija la clasificación de las plantas, los grados de operador, los requisitos y el estándar de aprobación: confírmalo con tu estado antes de examinarte. Los límites de contaminantes y los requisitos de monitoreo son federales y se revisan con el tiempo, así que ninguna respuesta de este sitio debe usarse como valor regulatorio vigente; consulta la normativa aplicable a tu sistema. Este banco cubre únicamente el examen de tratamiento de agua potable: el tratamiento de aguas residuales, los sistemas de recolección y la distribución de agua son certificaciones distintas. Sobre los Need-to-Know Criteria →