REVISTA DE INVESTIGACIÓN ESTADÍSTICA

Revista Electrónica
Universidad Nacional de Trujillo

EFECTO DEL VOLTAJE Y TIEMPO DE ELECTROCOAGULACIÓN EN LA

CONCENTRACIÓN DE ESCHERICHIA COLI Y TURBIEDAD DE LAS AGUAS
SUBTERRÁNEAS DEL PASEO DE LAS AGUAS, DISTRITO DE VICTOR LARCO
HERRERA – TRUJILLO
EFFECT OF VOLTAGE AND ELECTROCOAGULATION TIME ON THE CONCENTRATION
OF ESCHERICHIA COLI AND TURBIDITY OF THE GROUNDWATER OF PASEO DE LAS
AGUAS, VICTOR LARCO HERRERA DISTRICT – TRUJILLO
1
Aurora Rosa Neciosup Obando1* , Isidoro Valderrama Ramos2, Modesto Lorenzo Vega Tang3, Wendy
Stefany Arce Mendoza4
1Departamento Académico de Estadística de la UNT, Trujillo-La Libertad, Perú
2Departamento Académico de Ingeniería Química de la UNT, Trujillo-La Libertad, Perú
3Departamento Académico de Ingeniería Química de la UNT, Trujillo-La Libertad, Perú
4Escuela Académico Profesional de Estadística de la UNT, Trujillo-La Libertad, Perú

RESUMEN

La presente investigación, utilizó métodos electroquímicos para la remoción de la carga de

contaminantes del agua subterránea, una de ellas es la electrocoagulación, en la investigación se evaluó
la remoción del contenido de Escherichia coli y turbiedad de las aguas subterráneas del parque el Paseo
Las Aguas ubicado en el distrito de Víctor Larco Herrera de Trujillo. Se realizó por medio de sus factores
influyentes como es el voltaje de corriente y tiempo de tratamiento, donde se estableció voltajes de
corriente de 10 y 15 voltios, y tiempos de 15, 20 y 25 minutos. En base a los objetivos de la investigación
y resultados obtenidos el agua subterránea tratada con un voltaje de 15 voltios a 25 minutos, se encuentra
dentro de valores establecidos en el Decreto Supremo N° 031-2010-SA, Reglamento de calidad de agua
para consumo humano dispuesto por la Organización Mundial de la Salud.

Palabra clave: Electrocoagulación, voltaje de corriente, tiempo, Escherichia coli y Turbiedad.

ABSTRACT

The present investigation used electrochemical methods for the removal of the pollutant load from
groundwater, one of them being electrocoagulation, the investigation evaluated the removal of the
Escherichia coli content and the turbidity of the groundwater in the Paseo Las Aguas park. located in
the Víctor Larco Herrera district, Trujillo. It was carried out by means of its influential factors such as
current voltage and treatment time, where current voltages of 10 and 15 volts were established, and
times of 15, 20 and 25 minutes. Based on the research objectives and results obtained, groundwater
treated with a voltage of 15 volts at 25 minutes is within the values established in Supreme Decree No.
031-2010-SA, Regulation of quality of water for consumption. human arranged by the World Health
Organization.

Keyword: Electrocoagulation, current voltage, time, Escherichia coli and Turbidity.

*
Autor correspondiente e-mail: aneciosup@unitru.edu.pe (A. Neciosup).
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1. INTRODUCCIÓN

Actualmente gran parte de investigaciones hidrogeologías se han concentrado en los problemas

de la calidad de agua subterránea, esto sucede a que las aguas subterráneas constituyen en muchos países
laprincipal fuente de consumo para el ser humano, y como tal se debe manejar un exhaustivo cuidado.
En nuestro país al igual que en países europeos, la contaminación de este recurso se ha ido
incrementado, debido a actividades antropogénicas tales como el uso excesivo de los fertilizantes en los
cultivos, los deficientes sistemas de alcantarillados, entre otros. Según la Comisión Europea (2008)en su
revista titulada “Protección de las aguas subterráneas en Europa”, menciona que las aguas subterráneas
son un recurso muy valioso para el ser humano ya que consta del 97% de agua dulce de toda la tierra,
aunque es muy difícil de contaminar, si llegasen a ser alteradas, y por tener un flujo lentode regulación la
contaminación puede permanecer por mucho tiempo.
De igual manera puede suceder en los acuíferos de la ciudad de Trujillo, si se refiere al contexto
actual, por un lado, se encuentra la mala disposición de los residuos sólidos, los cuales, al momento de
descomponerse, forman lixiviados que precipitan y se infiltran hasta llegar a los acuíferos, por otro lado,
el exceso de fertilizantes que con ayuda del agua de riego se infiltran llegando hasta los acuíferos, la
salinización de suelos por consecuencia de una sobreexplotación de estas, lo cual sucede en Trujillo con
bastante frecuencia, por ser un lugar costero.
A nivel local el distrito de Víctor Larco Herrera cuenta con un nivel freático que varía entre
0-4m, el cual hace muy susceptible la presencia de los contaminantes habiendo una gran probabilidad
de que estos estén presentes, alterando sus propiedades físico-químicos y microbiológicos, en
consecuencia, el problema se incrementa porque la población de dicho distrito utiliza esa fuente de agua
para riego ybebida de animales y su propio consumo, presentando un riesgo para toda la población
expuesta. Es por ello, que la presente investigación busca reducir los posibles daños ocasionados por las
diferentes actividades que contaminan las aguas subterráneas, esto mediante el proceso de
electrocoagulación el cual dará como resultado la mejora de la calidad de aguas subterráneas de los
pozos del distrito de Víctor Larco Herrera, tomando como referente el Protocolo de monitoreo de la
calidad sanitaria de los recursos hídricossuperficiales establecidos por la Dirección General de Salud
Ambiental (2007).
Según Barboza (2011) en su tesis titulada, Reducción de la carga de contaminantes de las aguas
residuales de la planta de Tratamiento de Ayacucho empleando la técnica de Electrocoagulación, se
planteó como objetivo principal reducir lacarga de contaminantes de las aguas residuales de la planta de
tratamiento de Totora, al realizar la caracterización de los parámetros físico-químicos y biológicos del
efluente en estudio como, coliformes fecales y DBO5, se reportó datos muy altos a los parámetros
establecidos para el agua, porotro lado, en los parámetros como pH, conductividad, turbidez, ST, STD,
alcalinidad, dureza total, cloruros y metales estuvieron dentro de los ECA. Después de la aplicación el
resultado más eficiente fue de 25 min de electrocoagulación en las muestras tratadas utilizando el
electrodo de aluminio, con una densidad de corriente de 12.5 mA/cm2 y 21-23 V, con pH de trabajo
regulado a 7,33-7,34, donde permitió fecales, en cuanto a la materia orgánica se obtuvo una remoción de
64.8%, logrando mejorar la calidad de agua considerablemente, además, se puede afirmar que el proceso
de electrocoagulación es una técnica sencilla y que a su vez remueve grandes concentraciones de
contaminantes.
Según Aguilar (2018) en su investigación titulada, Evaluación de la eficiencia de una celda de
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electrocoagulación a escala laboratorio para el tratamiento de agua-Lima, planteó como objetivo evaluar
la remoción de los parámetros fisicoquímicos mediante una celda de electro coagulantes para el agua
residual, la metodología fue la fabricación de un reactor Batch para tratar 4,5 lt de agua, los electrodos
utilizados fueron el aluminio, el hierro con un espesor de 1 mm con una fuente de poder de 0 a 32 V,
los parámetros a medir fueron C.E, PH, DBO5, DQO, ST, Turbidez y Coliformes Fecales, concluye que
la electrocoagulación fue un tratamiento muy efectivo ya que a nivel de laboratorio tuvo una gran
eficiencia en la remoción DBO5 DE 87% a una intensidad de corriente de 5 amperios y un tiempo de
15 min con lo que cumple con la normatividad ambiental vigente en el País, por ende, el proceso de
electrocoagulación resulta ser una alternativa eficaz para el tratamiento de aguas contaminadas.
Según Medina & Peralta (2015) en su estudio denominado, Validación de un prototipo de
electrocoagulación para el tratamiento de aguas residuales de alta carga orgánica presentes en la industria,
plantean como objetivo evaluar un prototipo de electrocoagulación para el tratamiento de aguas
residuales de alta carga orgánica presentes en la Industria, la metodología empleada es construcción de
un prototipo de electrolítico de 28 cm de largo, diámetro externo 8cm, diámetro interno 2.5cm, con una
fuente poder de 220V de corriente alterna, con conductores eléctricosque son el aluminio y hierro (ánodo-
cátodo). Concluyendo que considerando en su estudio sus variables como caudal, tipo de electrodo,
distancias de los electrodos y voltaje alcanzan en todos sus niveles unpromedio de remoción de 87.74%.
Así mismo, el proceso de remoción de la demanda bioquímica de oxígeno obtuvo un promedio de
64.07%. La prueba de rangos múltiples demostró que el mejor electrodo para la remoción de DBO es el
aluminio. Y con respecto a la demanda química del oxígeno en todas las variables analizadas no muestra
una diferencia significativa, el prototipo de electrocoagulación obtuvo una remoción de 83.21%. Y por
último para tener una mayor influencia enla prueba de electrocoagulación debemos tener en cuenta un
caudal de 50ml/minuto, el aluminio comomejor electrodo, voltaje 30V y una distancia de 1cm.
Así mismo Perozo & Abreu (2017) en su investigación titulada, Evaluación de electrocoagulación
en el tratamiento de agua potable-Venezuela, plantean como objetivo la evaluación de la
electrocoagulación química en el tratamiento del agua cruda de la planta de potabilización a escala de
laboratorio, para ello se realizaron 6 muestreos de 18,5lt de agua cruda y los parámetros a medir fueron:
color, turbidez y sólidos totales. Es por ello, que se implementó una celda de tipo Batch conectada a una
fuente de poder cuya potencia fue de 2 y 4 V, y el tiempo de 1 y 10 min. Por ende, se concluye que la
electrocoagulación es un sistema de tratamiento eficiente en la eliminación de diferentes tipos de
contaminantes en el agua, así mismo el ánodo y el cátodo que presentaron mayores porcentajes de
remoción de color y turbidez tenían la configuración de aluminio y acero inoxidable.
Finalmente, el proceso de electrocoagulación, es una de las alternativas más eficaces en la
remoción de contaminantes, por ende, permitió tratar aguas subterráneas que hayan sido alteradas o
contaminadas, como lo establecen también en sus investigaciones (Arango, 2005; Barrera, 2014;
Carhuancho & Salazar, 2015). Por esta razón se planteó la siguiente interrogante de investigación: ¿De
qué manera afecta el voltaje y tiempo en el proceso de electrocoagulación en concentración de
Escherichia coli y turbiedad de las aguas subterráneas del Paseo de las Aguas, Distrito de Víctor Larco
Herrera - Trujillo?
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2. MATERIALES Y MÉTODOS

2.1 Material de estudio

Población
La población estuvo conformada por los pozos de agua subterránea ubicados en el distrito Víctor
Larco Herrera, provincia de Trujillo, departamento La Libertad, Perú.
Muestra
La muestra estuvo conformada por 20 litros de agua provenientes de uno de los pozos
seleccionados, el cual fue el más accesible y seguro de muestrear, este abastece de agua al denominado
sector parque del Paseo de las aguas. La muestra fue obtenida de acuerdo al protocolo de monitoreo de
la Calidad de los Recursos Hídricos (Resolución Jefatural N°010- 2016-ANA).

Tabla 1
Georreferenciación del punto de muestreo – Distrito Víctor Larco Herrera

Geo referencia
Pozo N° (Coordenadas UTM en metros) Ubicación
X Y

1 715297 9100869 Paseo de las aguas

Muestreo
La recolección de la muestra se obtuvo del mismo pozo de agua seleccionado, donde serecolectó
en 4 envases de plástico de 5 litros, 1 envase de vidrio para muestras microbiológicas de 1 litro
(esterilizados), los cuales fueron llevados a un laboratorio de la UNT y externo para ser analizadas y
aplicarles el tratamiento. En primer lugar, las muestras fueron almacenados y conservados de acuerdo a
la norma, los recipientes que se utilizaron fueron de primer uso, etiquetados, y al momento de muestrear
fueron enjuagados con la misma muestra como especifica el protocolo de monitoreo de la Calidad de
los Recursos Hídricos.
Unidad de análisis
La unidad de análisis estuvo representada por los 8 litros, obtenida de la muestra de aguasubterránea
muestreada, la cual se usó en cada tratamiento experimental en el proceso de electrocoagulación.

2.2 Métodos

Diseño de investigación

Según el tipo de diseño corresponde a una investigación experimental (Hernández et al., 2014).
Proceso Experimental
Construcción de la celda electrolítica
La celda estuvo conformada por una cuba de vidrio de dimensiones de 0.22x0.32x0.25 m3, con un
volumenaproximado de 17.5 litros, dos electrodosde aluminio de y hierro de dimensiones 20x18 cm2 de
área, una fuente de poder de 30 V.
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Figura 1: Dimensiones de la celda electrolítica

Determinación del nivel de turbidez (NTU)

La turbidez hace referencia al material que se encuentra suspendido en el agua, que varíanen tamaño
desde dispersos coloidales hasta partículas, gruesas, etc., los valores de turbidez sirven para determinar
el tipo de tratamiento que se le va a dar a una fuente de agua cruda, en este caso agua subterránea. El
equipo utilizado para realizar dicha medición en un Turbidímetro.
Determinación Echerichia Coli (UFC/mL)
Para determinar la Echerichia coli se utiliza el Agar MacConkey, se funde y finalmente se
esteriliza en una autoclave a 121°C durante 15 minutos.
El método de siembra por incorporación es el que se utilizará para realizar la siembra, cabe recordar que
los materiales deben estar previamente esterilizados.
Luego de realizar la siembra se llevan las placas a incubación a 35 ± 2 °C durante 18 a 24 horas. Las
colonias de Echerichia coli serán reconocidas por crecer en colonias de color rosa o roja.
Se utilizó un diseño experimental bifactorial, empleándose la prueba paramétrica del análisis de
covarianza.
Variables
- Voltaje (voltios): 10, 15
- Tiempo en minutos de agitación: 15, 20, 25Al combinar ambos factores (T y P), se tiene:
2 x 3= 6 unidades muestrales.
Se trabajó con 3 repeticiones, es decir se muestreo 3 veces, por lo tanto: 3 x 2 x 3 = 18 unidades
muestrales
2.3 Análisis estadístico de los datos
Se realizo un análisis exploratorio de los datos, obteniéndose que tienen un comportamiento que
se ajustaba a la distribución normal, por lo tanto, se trabajó con la prueba paramétrica del análisis de
covarianza (ANCOVA) para el análisis estadístico. Los datos fueron procesados con el software
estadístico Rstudio versión 3.4.4.
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3. RESULTADOS

Se reporta los resultados de la turbiedad (en NTU) y contenido de Echerichia coli (en UFC/mL)
de las muestras de agua subterránea del pozo del sector parque del Paseo de las aguas (8 litros) obtenidos
después del tratamiento de electrocoagulación, utilizando voltajes de 10 V y 15 V durante tiempos de
10, 15 y 20 minutos.

3.1 Caracterización de la muestra

Tabla 2
Parámetro físico y microbiológico de las variables de estudio

Parámetro físico LMP

Solid. Totales Disueltos (ppm) 0.98 1 000
Temperatura (°C) 22.60 -
pH 7.10 6.5 – 8.5
Oxígeno Disuelto (mg O2/L) 7.65
Turbidez (NTU) 26.80 5
Cond. Eléctrica (µS/cm) 8920 1 500
Parámetro microbiológico
Echerichia coli (UFC/100 mL) 44.5°C 25 0
Bacterias heterotróficas (UFC/mL) 37 500
35°C

3.2 Resultados de Turbidez

Tabla 3
Resultados de la turbidez del agua (NTU) según tiempo y voltaje: 10 voltios

Turbidez (NTU)
Tiempo (min) M1 M2 M3
0 29.60 26.30 24.60
15 3.18 2.85 1.65
20 0.25 0.14 0.08
25 0.03 0.07 0.00

Tabla 4
Resultados de la turbidez del agua (NTU) según tiempo y voltaje: 15 voltios

Turbidez (NTU)
Tiempo (min) M1 M2 M3
0 29.60 26.30 24.60
15 0.25 1.95 1.90
20 0.08 0.03 0.03
25 0.00 0.00 0.00
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3.3 Resultados de Escherichia Coli

Tabla 5
Resultados del Echerichia coli (UFC/100 mL 44.5 °C) según tiempo y voltaje: 10 voltios
Echerichia coli (UFC/100 mL 44.5 °C)
Tiempo (min) M1 M2 M3
0 24 19 32
15 14 12 22
20 8 6 10
25 0 0 4

Tabla 6
Resultados del Echerichia coli (UFC/100 mL 44.5 °C) según tiempo y voltaje: 15 voltios
Echerichia coli (UFC/100 mL 44.5 °C)
Tiempo (min) M1 M2 M3

0 24 19 32
15 12 9 26
20 5 2 9
25 0 0 2

3.4 Análisis de covarianza

Tabla 7
Resultados del ANCOVA para determinar relación entre el tiempo de agitación y el volta-je en el
porcentaje de remoción de la turbiedad del agua y el Echerichia coli (UFC/100 mL44.5 °C)

Tipo III de suma

de cuadrados
Origen Variable dependiente gl Media cuadrática F Sig.
Modelo corregido PorcRemTurb 231,045a 5 46,209 13,366 ,000
PorcRemEscheri 231,045a 5 46,209 13,366 ,000
Intersección PorcRemTurb 170755,836 1 170755,836 49391,288 ,000
PorcRemEscheri 170755,836 1 170755,836 49391,288 ,000
Tiempo PorcRemTurb 205,485 2 102,742 29,718 ,000
PorcRemEscheri 205,485 2 102,742 29,718 ,000
Voltaje PorcRemTurb 10,718 1 10,718 3,100 ,104
PorcRemEscheri 10,718 1 10,718 3,100 ,104
Tiempo * voltaje PorcRemTurb 14,841 2 7,421 2,146 ,160
PorcRemEscheri 14,841 2 7,421 2,146 ,160
Error PorcRemTurb 41,486 12 3,457
PorcRemEscheri 41,486 12 3,457
Total PorcRemTurb 171028,367 18
PorcRemEscheri 171028,367 18
Total corregido PorcRemTurb 272,531 17
PorcRemEscheri 272,531 17
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La prueba estadística es altamente significativa, es decir que el tiempo de agitación del agua contribuye
significativamente al porcentaje de remoción de la turbiedad del agua y porcentaje de remoción de
Echerichia coli.

Prueba post ANCOVA

Tabla 8
Resultados prueba post ANCOVA para determinar el mayor porcentaje de remoción de la turbiedad
del agua y el Echerichia coli (UFC/100 mL 44.5 °C)

Comparaciones múltiples
HSD Tukey
Diferencia de Intervalo de confianza al
medias (I-J) 95%
Variable (I) (J) Error Sig. Límite Límite
dependiente Tiempo Tiempo estándar inferior superior
PorcRemTurb 15 20 -7,0100* 1,07350 ,000 -9,8740 -4,1460
25 -7,3150* 1,07350 ,000 -10,1790 -4,4510
20 15 7,0100* 1,07350 ,000 4,1460 9,8740
25 -,3050 1,07350 ,957 -3,1690 2,5590
25 15 7,3150 * 1,07350 ,000 4,4510 10,1790
20 ,3050 1,07350 ,957 -2,5590 3,1690
PorcRemEscheri 15 20 -7,0100* 1,07350 ,000 -9,8740 -4,1460
25 -7,3150* 1,07350 ,000 -10,1790 -4,4510
20 15 7,0100* 1,07350 ,000 4,1460 9,8740
25 -,3050 1,07350 ,957 -3,1690 2,5590
25 15 7,3150* 1,07350 ,000 4,4510 10,1790
20 ,3050 1,07350 ,957 -2,5590 3,1690
Se puede observar e n l a t a b l a 8 , que a 25 minutos de agitación del agua se obtiene mayor
porcentaje deremoción de turbulencia y mayor porcentaje de remoción de Echerichia coliFigura 2

Figura 2
Comparación del porcentaje de remoción de la turbiedad del agua según tiempo y voltaje
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Figura 3
Comparación del porcentaje de remoción del Echerichia coli según tiempo y voltaje

Observando las dos variables en estudio, se puede observar que a un voltaje de 15 voltios y a 25 minutos
de agitación del agua, se obtiene mayor porcentaje de remoción de turbulencia y deEcherichia coli.

4. DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Analizando de los resultados se puedo comprobar que el voltaje y tiempo de agitación influyen
significativamente en el porcentaje de remoción de turbiedad de aguas subterráneas del distrito de Víctor
Larco Herrera y el Echerichia coli con un mayor porcentaje de remoción de turbiedad de agua y de
Echerichia coli con 15 voltios de voltaje y 25 minutos de agitación de agua; el cual se puede constatar
con los estudios realizados por Barboza (2011), donde obtuvo resultadosmuy favorables con respecto a
la remoción de turbidez con un valor de 65.1% con un tiempo de 25 minutos y con un voltaje (21-23 V)
concluyendo que el proceso de electrocoagulación es unatécnica sencilla y que a su vez remueve grandes
concentraciones de contaminantes.

5. CONCLUSIONES

- El tiempo de agitación del agua contribuye significativamente al porcentaje de remoción de laturbiedad

del agua y porcentaje de remoción de Echerichia coli.

- El tiempo a 25 minutos de agitación del agua se obtiene mayor porcentaje de remoción deturbulencia
y mayor porcentaje de remoción de Echerichia coli.

- Se obtiene mayor porcentaje de remoción de turbulencia y de Echerichia coli a un voltaje de 15 voltios

y a 25 minutos de agitación del agua.
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6. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
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