Ciencia y Educación
(L-ISSN: 2790-8402 E-ISSN: 2707-3378)
Edición Especial
2024
Página 489
ANÁLISIS COMPARATIVO DE COAGULANTES NATURALES EN LA REMOCIÓN DE
TURBIDEZ DEL AGUA DEL RÍO CAPLINA, TACNA
COMPARATIVE ANALYSIS OF NATURAL COAGULANTS IN THE REMOVAL OF
TURBIDITY FROM THE WATER OF THE CAPLINA RIVER, TACNA
Autores: ¹Luis Rodrigo Guillermo Alca Ticona, ²R.J. Fred Bruce Capia Arenas, ³Marco Antonio
Flores Martinez y
4
Henry Kevin Cardenas Quenta.
¹ORCID ID: https://orcid.org/0009-0005-1092-5618
²ORCID ID: https://orcid.org/0009-0005-5566-9769
³ORCID ID: https://orcid.org/0009-0008-1568-9644
4
ORCID ID: https://orcid.org/0009-0003-3747-8198
¹E-mail de contacto: lrgalcat@unjbg.edu.pe
²E-mail de contacto: rjfbcapiaa@unjbg.edu.pe
³E-mail de contacto: mafloresm@unjbg.edu.pe
4
E-mail de contacto: hkcardenasq@unjbg.edu.pe
Afiliación: ¹*²*³*
4
*
5
*Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, (Perú).
Articulo recibido: 30 de Septiembre del 2024
Articulo revisado:3 de Octubre del 2024
Articulo aprobado: 27 de Noviembre del 2024
¹Estudiante del VIII ciclo de la carrera profesional de Ingeniería Ambiental de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, (Perú).
²Estudiante del VIII ciclo de la carrera profesional de Ingeniería Ambiental de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, (Perú).
³Estudiante del VIII ciclo de la carrera profesional de Ingeniería Ambiental de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, (Perú).
4
Estudiante del VIII ciclo de la carrera profesional de Ingeniería Ambiental de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, (Perú).
Resumen
La presente investigación tuvo como objetivo
evaluar la eficiencia del almidón de yuca
(Manihot esculenta) y el polvo de semilla de
moringa (Moringa oleífera) como coagulantes
naturales para la remoción de la turbidez del
agua del río Caplina en Tacna, Perú. Las
muestras se recolectaron en el cercado de
Tacna, con una turbidez inicial de 168.80
unidades nefelométricas de turbidez. Se
prepararon tres dosis para cada coagulante: 0.2,
0.4 y 0.6 gramos/100 mililitros en el caso del
almidón de yuca, y 0.35, 0.40 y 0.45
gramos/100 mililitros para el polvo de semilla
de moringa. El diseño experimental fue
completamente al azar, con tres tratamientos y
tres repeticiones por tratamiento. El proceso
experimental comprendió la preparación de los
coagulantes, su aplicación al agua, y la
agitación para llevar a cabo la coagulación,
evaluando la turbidez final tras 48 horas. Los
resultados indicaron que ambos coagulantes
lograron una reducción significativa de la
turbidez inicial, siendo la dosis de 0.45
gramos/100 mililitros de polvo de semilla de
moringa la más eficiente. Se concluye que tanto
el almidón de yuca como el polvo de semilla de
moringa son alternativas sostenibles y
eficientes para el tratamiento del agua del río
Caplina, destacándose por su potencial en la
remoción de turbidez.
Palabras clave: Coagulantes naturales,
Turbidez, Tratamiento, Dosis, Remoción.
Abstract
This research aimed to evaluate the efficiency
of cassava starch (Manihot esculenta) and
moringa seed powder (Moringa oleifera) as
natural coagulants for the removal of turbidity
from Caplina River water in Tacna, Peru.
Samples were collected in the Tacna district,
with an initial turbidity of 168.80
nephelometric turbidity units. Three doses
were prepared for each coagulant: 0.2, 0.4, and
0.6 grams/100 milliliters for cassava starch,
and 0.35, 0.40, and 0.45 grams/100 milliliters
for moringa seed powder. The experimental
design was completely random, with three
treatments and three repetitions per treatment.
The experimental process included the
preparation of the coagulants, their application
to the water, and agitation for coagulation,
assessing the final turbidity after 48 hours. The
results indicated that both coagulants achieved
a significant reduction in initial turbidity, with
Ciencia y Educación
(L-ISSN: 2790-8402 E-ISSN: 2707-3378)
Edición Especial
2024
Página 490
the 0.45 grams/100 milliliters dose of moringa
seed powder being the most efficient. It is
concluded that both cassava starch and moringa
seed powder are sustainable and efficient
alternatives for the treatment of Caplina River
water, standing out for their potential in
turbidity removal.
Keywords: Natural coagulants, Turbidity,
Treatment, Dose, Removal.
Sumário
A presente pesquisa teve como objetivo avaliar
a eficiência do amido de mandioca (Manihot
esculenta) e o pó de semente de moringa
(Moringa oleifera) como coagulantes naturais
para a remoção da turbidez da água do rio
Caplina em Tacna, Peru. As amostras foram
coletadas no centro de Tacna, com uma turbidez
inicial de 168,80 unidades nefelométricas de
turbidez. Foram preparadas três doses para cada
coagulante: 0,2, 0,4 e 0,6 gramas/100 mililitros
para o amido de mandioca, e 0,35, 0,40 e 0,45
gramas/100 mililitros para o pó de semente de
moringa. O desenho experimental foi
completamente aleatório, com três tratamentos
e três repetições por tratamento. O processo
experimental incluiu a preparação dos
coagulantes, sua aplicação na água e a agitação
para a coagulação, avaliando a turbidez final
após 48 horas. Os resultados indicaram que
ambos os coagulantes conseguiram uma
redução significativa da turbidez inicial, sendo
a dose de 0,45 gramas/100 mililitros de pó de
semente de moringa a mais eficiente. Conclui-
se que tanto o amido de mandioca quanto o pó
de semente de moringa são alternativas
sustentáveis e eficientes para o tratamento da
água do rio Caplina, destacando-se pelo seu
potencial na remoção de turbidez.
Palavras-chave: Coagulantes naturais,
Turbidez, Tratamento, Dose, Remoção.
Introducción
El agua es un recurso esencial, indispensable
para la supervivencia de todos los seres vivos;
sin embargo, solo una pequeña fracción de la
cantidad total de agua en el planeta es accesible
para el uso humano (Moreno et al., 2021). El
agua dulce en el mundo representa solo el 2,5 %
de las fuentes hídricas, de las cuales el 1 % está
disponible para el uso diario necesario de la
población, mientras que el 1,5 % se destina a
actividades industriales y agrícolas. (Herrera et
al., 2022).
El río Caplina se localiza en el departamento de
Tacna, con una longitud de 100 km. Sus aguas
presentan altos niveles de turbidez debido a la
erosión del suelo, la actividad minera y la
descarga de aguas residuales tanto domésticas
como industriales (Sicuán et al., 2018). En
muchos casos, las Plantas de Tratamiento de
Agua Potable (PTAP) reciben esta agua
contaminada, lo que ha tenido un impacto
ambiental negativo considerable.
La turbidez se considera un indicador de la
calidad del agua, ya que mide la cantidad de
partículas suspendidas que pueden afectar la
claridad, el sabor y el olor del agua, y ocasionar
complicaciones en los procesos de
potabilización y tratamiento de aguas residuales
(Guzmán et al., 2014). En el tratamiento de
agua, la coagulación consiste en añadir sales
con carga trivalente, como sulfato de aluminio
o cloruro férrico, seguido de una mezcla rápida,
lo que provoca la desestabilización de las
partículas coloidales responsables de la
turbidez. También se ha encontrado que la
exposición al aluminio representa un riesgo
para la salud, asociándose con enfermedades
como el Alzheimer, lo que resalta la necesidad
de disminuir la concentración de estos
coagulantes inorgánicos en el tratamiento del
agua. Por otro lado, la floculación, que implica
una mezcla lenta, facilita la aglomeración de las
partículas desestabilizadas y su posterior
sedimentación, produciendo un agua más clara
y pura (Moreno et al., 2021).
Los coagulantes químicos, como el sulfato de
aluminio, se utilizan ampliamente en la
potabilización del agua, pero su uso puede
generar desventajas, como la producción de
grandes volúmenes de lodos que requieren
tratamiento adecuado, y posibles efectos
adversos en la salud debido a la bioacumulación
Ciencia y Educación
(L-ISSN: 2790-8402 E-ISSN: 2707-3378)
Edición Especial
2024
Página 491
de subproductos derivados de su aplicación
(Davis et al., 2018).
Por otra parte, los coagulantes naturales,
especialmente los de origen vegetal, se
presentan como una alternativa prometedora a
los coagulantes químicos convencionales en el
tratamiento de aguas. Estos coagulantes se
caracterizan por ser renovables, no tóxicos,
biodegradables y económicamente viables,
además de tener una gran capacidad para
eliminar la turbidez del agua. (Nimesha, et al.,
2022).
Por lo tanto, el objetivo de esta investigación es
analizar de manera comparativa la eficiencia de
dos coagulantes naturales como el almidón de
yuca (Manihot esculenta) y el polvo de semilla
de moringa (Moringa oleífera) para la reducción
de la turbidez del agua del río Caplina.
Materiales y Métodos
En esta investigación se evaluó la capacidad del
almidón de yuca (Manihot esculenta) y el polvo
de semilla de moringa (Moringa oleífera) en la
remoción de la turbidez en el agua del río
Caplina, para luego determinar el coagulante
natural con mayor capacidad de remoción. Se
utilizó un Diseño Completamente al Azar
(DCA) tanto para el almidón de yuca como para
el polvo de semilla de moringa. Cada muestra
contó con 3 tratamientos y 3 repeticiones en el
software IBM SPSS STATISTICS 25.
Para la obtención del almidón de yuca se
siguieron los siguientes pasos: se pesaron 500
gramos de yuca suave, posteriormente se realizó
un lavado exhaustivo. Luego, se procedió al
picado y, a continuación, la yuca fue licuada. La
mezcla obtenida se dejó sedimentar durante
aproximadamente tres horas. Transcurrido este
tiempo, se eliminó cuidadosamente el
sobrenadante de la mezcla sedimentada.
Finalmente, el almidón de yuca obtenido secó a
temperatura ambiente, en un lugar sombreado,
durante 10 horas. Al completar este proceso, el
almidón adquirió una textura similar a la harina
en polvo, lista para ser utilizada en el
experimento (Aziz et al., 2016).
Para la extracción del polvo de semilla de
moringa se utilizaron 30 gramos de semillas
obtenidas comercialmente en un empaque. No
se utilizó vainas verdes debido a que estas no
tienen la misma actividad de coagulante. Las
semillas recolectadas se sometieron a un
proceso de secado en horno a 105 °C durante 10
minutos, tras lo cual fueron trituradas en un
mortero de porcelana. Posteriormente, el
material fue tamizado, obteniéndose un polvo
fino de aproximadamente 20 gramos (Paz et al.,
2022).
El estudio se realizó en junio (estación de
invierno) del año 2024, las muestras fueron
tomadas del río Caplina en el cercado de Tacna,
ciudad de Tacna con las coordenadas siguientes
18° 1'15.71"S de latitud y 70°15'35.24"O de
longitud, seguido del protocolo nacional de
monitoreo de la calidad del agua, obteniéndose
los parámetros más relevantes como la turbidez,
pH, conductividad eléctrica y oxígeno disuelto.
En la parte experimental, se dispuso de 100 ml
de agua del río Caplina para poder medir la
turbidez inicial. Una vez obtenido los resultados
en Unidades Nefelométricas de Turbidez
(NTU) se procedió a preparar el tratamiento. Se
pesó 0,2 g/100 ml, 0,4 g/100 ml y 0,6 g/100 ml
de almidón de yuca se llevó a un vaso de 100 ml
de agua sin tratar y se diluyó durante 10
minutos, aplicándose el mismo procedimiento
para cada tratamiento con sus 3 respectivas
repeticiones de las mismas. Se siguió el mismo
procedimiento para el polvo de semilla de
moringa, utilizando dosis de 0,35 g/100 ml, 0,40
g/100 ml y 0,45 g/100 ml. luego se esperó 48
horas para poder medir los resultados.
Ciencia y Educación
(L-ISSN: 2790-8402 E-ISSN: 2707-3378)
Edición Especial
2024
Página 492
Resultados y Discusión
Los parámetros iniciales obtenidos del río
Caplina se visualizan en la siguiente tabla (Ver
tabla 1).
Tabla 1. Parámetros iniciales de la muestra del
río Caplina
Turbidez (NTU)
168,80
Temperatura ° C
22,1
pH
4,33
Conductividad eléctrica (µS/cm)
1400
Oxígeno disuelto (mg/L)
8,26
Fuente: Elaboración propia.
La Tabla 1 indica que la turbidez registrada fue
de 168.80 NTU, indicando un alto nivel de
partículas suspendidas. Asimismo, el pH de
4.33 refleja condiciones ácidas en el agua del río
Caplina. Por otro lado, la conductividad
eléctrica se registró en 1400 µS/cm, sugiriendo
una alta presencia de sales disueltas. El oxígeno
disuelto, con un valor de 8.26 mg/L, indica una
buena saturación de oxígeno.
Tabla 2. Prueba de Normalidad en los tres
tratamientos del almidón de yuca
Pruebas de normalidad
Tratamiento
Kolmogorov-Smirnova
Shapiro-Wilk
gl
Sig.
Estadístico
gl
Sig.
T1
3
.
,971
3
,671
T2
3
.
,982
3
,743
T3
3
.
,977
3
,707
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 3. Prueba de Normalidad en los tres
tratamientos del polvo de semilla de moringa
Pruebas de normalidad
Tratamiento
Kolmogorov-Smirnova
Shapiro-Wilk
gl
Sig.
Estadístico
gl
Sig.
T1
3
.
,923
3
,463
T2
3
.
,999
3
,927
T3
3
.
1,000
3
,970
Fuente: Elaboración propia.
En las pruebas de normalidad realizadas con el
almidón de yuca (Tabla 2) y el polvo de semilla
de moringa (Tabla 3), los resultados del
estadístico Shapiro-Wilk indican que los datos
de ambos coagulantes presentan distribuciones
normales en todos los tratamientos, con valores
de significancia superiores a 0.05. Esto valida la
aplicación de pruebas paramétricas para el
análisis posterior.
Tabla 4. Prueba de homogeneidad de varianzas
del almidón de yuca respecto a la turbidez
Prueba de homogeneidad de varianzas
Turbidez
Estadístico de
Levene
gl1
gl2
Sig.
Se basa en la media
1,307
2
6
,338
Se basa en la mediana
,580
2
6
,588
Se basa en la mediana y
con gl ajustado
,580
2
3.830
,602
Se basa en la media
recortada
1,250
2
6
,352
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 5. Prueba de homogeneidad de varianzas
del polvo de semilla de moringa respecto a la
turbidez
Prueba de homogeneidad de varianzas
Turbidez
Estadístico de
Levene
gl1
gl2
Sig.
Se basa en la media
1,286
2
6
,343
Se basa en la mediana
1,207
2
6
,363
Se basa en la mediana y
con gl ajustado
1,207
2
3,434
,401
Se basa en la media
recortada
1,283
2
6
,344
Fuente: Elaboración propia.
Las pruebas de homogeneidad de varianzas para
el almidón de yuca (Tabla 4) y el polvo de
semilla de moringa (Tabla 5) indican que los
tratamientos poseen varianzas homogéneas, ya
que, para el almidón de yuca, el estadístico de
Levene basado en la media muestra una
significancia de 0.338, mientras que, para el
polvo de semilla de moringa, este valor es de
0.343. Estos resultados confirman que no
existen diferencias significativas en la
dispersión de los datos entre los tratamientos,
respaldando la validez de los análisis
posteriores.
Tabla 6. Prueba de homogeneidad de varianzas
del almidón de yuca respecto a la turbidez
(ANOVA)
Turbidez
Suma de
cuadrados
gl
Media
cuadrática
F
Sig.
Ciencia y Educación
(L-ISSN: 2790-8402 E-ISSN: 2707-3378)
Edición Especial
2024
Página 493
Entre
grupos
83,560
2
41,780
6,136
,035
Dentro
de
grupos
40,851
6
6,808
Total
124,411
8
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 7. Prueba de homogeneidad de varianzas
del polvo de semilla de moringa respecto a la
turbidez (ANOVA)
Turbidez
Suma de
cuadrados
gl
Media
cuadrática
F
Sig.
Entre
grupos
70,776
2
35,388
24,257
,001
Dentro
de
grupos
8,753
6
1,459
Total
79,526
8
Fuente: Elaboración propia.
En las Tablas 6 y 7 se presenta el análisis de
varianza (ANOVA) para los coagulantes de
almidón de yuca y polvo de semilla de moringa
respecto a la turbidez del agua tratada. Los
resultados indican que ambos coagulantes
lograron reducciones significativas de la
turbidez inicial de 168.80 NTU. En particular,
el almidón de yuca mostró una diferencia
significativa entre sus tratamientos, con un
valor de p = 0.035, lo que evidencia la
efectividad del incremento en las dosis
evaluadas (0.2, 0.4 y 0.6 g/100 ml). Por su parte,
el polvo de semilla de moringa presentó una
reducción más pronunciada, siendo la dosis de
0.45 g/100 ml la más efectiva, con una
reducción promedio de 41.73 NTU.
Tabla 8. Prueba HSD de Tukey para
tratamientos con almidón de yuca respecto a la
turbidez tratada
Turbidez
Tratamiento
N
Subconjunto para alfa = 0.05
1
2
T2
3
50,9967
T3
3
56,6700
56,6700
T1
3
58,0333
Sig.
,083
,805
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 9. Prueba HSD de Tukey para
tratamientos con polvo de semilla de moringa
respecto a la turbidez tratada
Turbidez
Tratamiento
N
Subconjunto para alfa = 0.05
1
2
T3
3
41,7333
T2
3
43,6333
T1
3
48,4000
Sig.
,212
1,000
Fuente: Elaboración propia.
Respecto a los resultados de la prueba HSD de
Tukey para los tratamientos con almidón de
yuca (Tabla 8) y polvo de semilla de moringa
(Tabla 9), respectivamente, evaluando las
diferencias en la turbidez tratada. Para el
almidón de yuca, el tratamiento T2 (0.4 g/100
ml) registró el menor promedio de turbidez
tratada con 50.9967 NTU, mostrando un
rendimiento superior frente a T3 (0.6 g/100 ml)
y T1 (0.2 g/100 ml), que alcanzaron valores de
56.67 NTU y 58.0333 NTU, respectivamente.
Por otro lado, para el polvo de semilla de
moringa, T3 (0.45 g/100 ml) logró la mayor
eficiencia con un promedio de 41.7333 NTU,
seguido de T2 (0.40 g/100 ml) con 43.6333
NTU, y T1 (0.35 g/100 ml) con 48.4000 NTU.
Aunque las pruebas no revelaron diferencias
significativas entre los subconjuntos (p > 0.05),
los datos descriptivos evidencian que las dosis
intermedias y altas son más efectivas para
ambos coagulantes, resaltando su potencial en
la remoción de turbidez del agua tratada.
Según Paz et al. (2022), en su estudio sobre el
tratamiento de aguas del río Caplina utilizando
coagulantes naturales, obtuvo una remoción de
turbidez de hasta el 75 % empleando polvo de
semilla de moringa. En nuestra investigación,
llegó a alcanzar un porcentaje de remoción de
75.3 %, evidenciando la viabilidad de este
coagulante en condiciones similares.
Ciencia y Educación
(L-ISSN: 2790-8402 E-ISSN: 2707-3378)
Edición Especial
2024
Página 494
De manera similar, los hallazgos coinciden con
los reportados por Aziz et al. (2016), quienes
utilizaron coagulantes naturales para la
purificación de aguas y concluyeron que la
eficiencia de remoción mejora
significativamente al optimizar las dosis. Estos
resultados también corroboran la capacidad del
almidón de yuca y el polvo de semilla de
moringa como alternativas sostenibles frente a
coagulantes químicos convencionales.
Conclusiones
Se concluye que tanto el almidón de yuca como
el polvo de semilla de moringa son alternativas
sostenibles y eficientes para el tratamiento del
agua del río Caplina, destacándose por su
potencial en la remoción de turbidez. El
almidón de yuca alcanzó un porcentaje de
remoción del 69.8 %, mientras que el polvo de
semilla de moringa logró un porcentaje de
remoción del 75.3 %, demostrando una mayor
eficiencia en comparación con el almidón de
yuca.
Referencias Bibliográficas
Aziz, A., Jayasuriya, N., & Fan, L. (2016).
Adsorption Study on Moringa Oleifera
Seeds and Musa Cavendish as Natural Water
Purification Agents for Removal of Lead,
Nickel and Cadmium from Drinking Water.
IOP Conference Series: Materials Science
and Engineering, 136(1), 012044.
https://doi.org/10.1088/1757-
899X/136/1/012044
Davis, P., Shokouhian, M., & Ni, S. (2018).
Loading estimates of lead, copper, cadmium
and zinc in runoff from a parking lot and the
effectiveness of porous pavement. Water
Research.
Guzmán, L., Villabona, Á., Tejada, C., &
García, R. (2014, junio). Reducción de la
turbidez del agua usando coagulantes
naturales: Una revisión.
Herrera Bustamante, M., Sanchez Trujillo, G.,
Díaz Ruiz, J., & Calderón Celis, M. (2022).
Comparativa de eficiencia en la remoción de
turbidez en aguas superficiales del río
Mashcón mediante la dosificación de
almidón de Solanum tuberosum, mucílagos
de Salvia hispánica y Opuntia ficus-indica en
la provincia de Cajamarca, 2022.
Proceedings of the 2nd LACCEI
International Multiconference on
Entrepreneurship, Innovation and Regional
Development.
Moreno Caso, G., Ortega Quispe, A., Valerio
Deudor, L., & Camargo Hinostroza, D.
(2021). Aplicación Del Almidón De
Solanum Tuberosum (Papa) Como
Coagulante Natural En El Tratamiento Del
Agua De La Laguna Punrún - Perú.
Proceedings of the 19th LACCEI
International Multi-Conference for
Engineering, Education, and Technology.
Nimesha, S.; Hewawasam, C.; Jayasanka, D.;
Murakami, Y.; Araki, N.; Maharjan, N.
(2022). Effectiveness of natural coagulants
in water and wastewater treatment. Glob. J.
Environ. Sci. Manag.
Paz, T., Cruz, P., Atencio, A., & Rebaza, T.
(2022). Optimización de dos coagulantes
naturales coadyuvados por hidróxido de
sodio para la potabilización de aguas del río
Caplina. Revista Veritas et Scientia - UPT,
11(1), Article 1.
https://doi.org/10.47796/ves.v11i1.600
Sicuán, G., Yupanqui, L., & Pacheco, J. (2018).
Calidad del agua del río Caplina, Tacna Perú.
Revista Peruana de Biología, 15(1), 107-112.
Esta obra está bajo una licencia de
Creative Commons Reconocimiento-No Comercial
4.0 Internacional. Copyright © Luis Rodrigo
Guillermo Alca Ticona, R.J. Fred Bruce Capia
Arenas, Marco Antonio Flores Martinez y Henry
Kevin Cardenas Quenta.