Cloruro de hierro (III) frente a sulfato de aluminio (alumbre) en la coagulación del agua: ¿cómo elegir el coagulante adecuado?
Por فريق Egy Chem Hub
A la hora de elegir un coagulante para una planta de tratamiento de agua o de aguas residuales, siempre surge la misma pregunta: ¿Utilizamos cloruro de hierro (III) (conocido científicamente como cloruro férrico, Iron(III) Chloride o Ferric Chloride) o sulfato de aluminio (alumbre, Alum)? No hay una respuesta única válida para todas las aguas. Sin embargo, conocer las diferencias químicas y operativas entre ambas sustancias acorta el camino antes de iniciar las pruebas de campo y ayuda al comprador a definir las especificaciones que debe solicitar al proveedor.
¿Qué son estas sustancias?
El sulfato de aluminio (Al₂(SO₄)₃) se suministra a menudo en forma de cristales hidrolizados o de solución líquida concentrada.
El cloruro de hierro (III) (la fórmula FeCl₃ corresponde al compuesto anhidro) se utiliza en el tratamiento del agua, normalmente en forma de solución acuosa con una concentración de aproximadamente el 41 % en peso; se trata de una solución de color marrón oscuro y muy ácida.
Ambas sustancias son coagulantes inorgánicos a base de sales metálicas, y ambas se añaden al agua en dosis que se calculan en miligramos por litro.
¿Cómo actúa cada una de ellas?
Al añadirlo, la sal metálica se disuelve en agua y forma un hidróxido poco soluble: hidróxido de aluminio Al(OH)₃ en el caso de la alumbre, e hidróxido de hierro (III) Fe(OH)₃ en el caso del cloruro de hierro (III). Este precipitado neutraliza las cargas de las partículas en suspensión y las retiene en una «floculación» que se sedimenta o se filtra. La hidrólisis produce acidez que reduce el pH del agua y agota su alcalinidad natural, y aquí comienzan las diferencias más importantes entre ambas sustancias.
Diferencias fundamentales en una tabla
| Criterio | Sulfato de aluminio (alumbre) | Cloruro de hierro (III) |
|---|---|---|
| Rango de pH efectivo | Más estrecho, situándose aproximadamente entre 5,5 y 7,5 (las fuentes difieren ligeramente en los límites) | Mucho más amplio, de aproximadamente 4 a 11 |
| Consumo de álcali (como CaCO₃) | Entre 0,45 y 0,50 mg/l por cada 1 mg/l de alumbre | Aproximadamente 0,92 mg/l por cada 1 mg/l de FeCl₃ (calculado como sustancia anhidra) |
| Ion añadido al agua | Sulfato | Cloruro |
| Lodos resultantes | Hidróxido de aluminio | Hidróxido de hierro (III) |
| Corrosión y manipulación | Solución ácida que requiere materiales de almacenamiento adecuados | Altamente corrosivo para la mayoría de los metales |
Advertencia importante al comparar cifras: la dosis de alumbre puede expresarse como sustancia anhidra o como solución con una concentración determinada; del mismo modo, el cloruro de hierro (III) puede expresarse como sustancia anhidra, cristalina o en forma de solución. Por lo tanto, la comparación debe realizarse siempre sobre una misma base antes de calcular el coste.
pH: ¿en qué rango funciona bien cada coagulante?
El rango de eficacia de la alumbre es más estrecho y se extiende desde un medio ligeramente ácido hasta alrededor del punto de equilibrio. Por lo tanto, la planta que lo utilice deberá controlar el pH tras su adición y ajustarlo si se desvía de este rango.
Por su parte, el cloruro de hierro (III) mantiene su eficacia en un rango mucho más amplio, lo cual supone una ventaja cuando el pH del agua bruta fluctúa o cuando es necesario trabajar fuera del rango de la alumbre. Sin embargo, la amplitud del rango no significa que la dosis óptima sea fija, ya que varía en función del tipo de agua.
Alcalinidad: el coste oculto
Todo coagulante mineral consume la alcalinidad del agua. El cloruro de hierro (III) consume aproximadamente el doble de alcalinidad que la alumbre por la misma masa de principio activo. En aguas cuya alcalinidad ya es baja de por sí, esto puede provocar que el pH descienda por debajo del rango requerido, por lo que es necesario añadir cal o carbonato de sodio para compensar la alcalinidad, lo que aumenta el coste de los materiales. Por ello, la alcalinidad del agua bruta debe evaluarse antes de decidir entre ambos coagulantes, y no después.
Lodos y sedimentos
Ambos coagulantes dejan un sedimento de hidróxido no disuelto que pasa a formar parte de los lodos; por ello, el coste del tratamiento y la eliminación de los lodos se tiene en cuenta en la comparación. Los lodos de hierro son voluminosos y se sedimentan rápidamente.
En cuanto a cuál de los dos produce lodos más fáciles de deshidratar, las fuentes consultadas no coinciden en una respuesta única. Por ello, no ofrecemos aquí una regla general; lo mejor es medir la capacidad de deshidratación de los lodos en muestras de la propia planta.
Corrosión y manipulación
Esta es la diferencia que se aprecia en la propia planta y no en el laboratorio. La solución de cloruro de hierro (III) es ácida y muy corrosiva para la mayoría de los metales. Para el almacenamiento y el transporte se suelen utilizar materiales no metálicos o revestidos, como la fibra de vidrio (FRP), el polietileno de alta densidad (HDPE), el polipropileno y el PVC, o acero revestido de caucho, asegurándose de respetar la temperatura de funcionamiento indicada por el fabricante del material. Esto implica revisar las líneas de inyección, las bombas y los depósitos antes de pasar a utilizar cloruro de hierro (III). El alumbre líquido también es ácido, por lo que en ambos casos se debe comprobar la compatibilidad de los materiales de manipulación con la ficha de datos de seguridad (FDS).
¿Cuándo se prefiere normalmente cada uno de ellos?
Las siguientes reglas no sustituyen a las pruebas, pero ayudan a establecer prioridades:
- El alumbre suele ser más adecuado cuando el pH del agua bruta se encuentra cerca de su rango y la alcalinidad es suficiente.
- El cloruro de hierro (III) suele ser más adecuado cuando el pH fluctúa o se sale del rango de la alumbre, o cuando la planta puede asumir el coste de la alcalinidad adicional y dispone de materiales de proceso resistentes a la corrosión. Entre sus aplicaciones conocidas en aguas residuales se encuentran la eliminación de materias en suspensión y del fósforo.
- En ambos casos, la viabilidad de la elección se determina mediante una prueba de jarra (Jar Test) con el agua real.
Dosificación: no existe una cifra universal
La dosis óptima depende de la turbidez del agua bruta, de la materia orgánica natural que contenga, de la temperatura y de la alcalinidad. Las dosis publicadas varían considerablemente de un agua a otra, por lo que no indicamos aquí una dosis recomendada. La prueba de jarra compara los coagulantes en condiciones equivalentes y determina la dosis, el mejor pH y la cantidad necesaria de compensación alcalina.
Lista de comprobación para el comprador
- Solicita un análisis del agua bruta: pH, alcalinidad, turbidez y materia orgánica.
- Determina la concentración del producto y la base de expresión de la dosis (solución, anhídrido, hidrato).
- Compruebe los materiales de los depósitos, las bombas y las tuberías de inyección.
- Calcule el coste de la alcalinidad de compensación y de la eliminación de lodos, no solo el precio por tonelada.
- Solicite la ficha de datos de seguridad (FDS) y la ficha técnica antes del suministro.
Solución de cloruro férrico (III) al 40 % de Egy Chem Hub
Egy Chem Hub ofrece una solución de cloruro férrico (III) al 40 % (Ferric Chloride Solution 40 %, nombre comercial ECH-FR4014), una solución acuosa de color marrón rojizo y altamente ácida, que es uno de los coagulantes inorgánicos clasificados dentro de la familia de productos para el tratamiento del agua. Está disponible en grados industrial, técnico y de tratamiento de aguas, y se envasa en contenedores IBC de 1.400 kg y en bidones de HDPE de 280 kg, también está disponible a granel; su origen es Egipto y su vida útil es de 12 meses. Debe conservarse en un lugar fresco, seco y bien ventilado, en su envase original, lejos de metales, álcalis y sustancias reductoras. El producto se fabrica en una planta certificada por la NSF según la norma NSF/ANSI/CAN 60 para el tratamiento de agua potable; en la página del producto se muestran los certificados ISO 9001:2015 e ISO 14001:2015 e ISO 45001:2018, así como el registro REACH; las fichas técnicas (TDS) y de seguridad (SDS) están disponibles bajo petición. Para conocer las propiedades y las aplicaciones industriales y medioambientales, consulte nuestro artículo anterior sobre el cloruro de hierro (III) al 40 %.
Contacto
Para solicitar un presupuesto o las especificaciones técnicas de la solución de cloruro de hierro (III) al 40 %, ponte en contacto con el equipo de Egy Chem Hub y adjunta los datos de tu agua y de tu aplicación para que podamos ayudarte a determinar el producto y el envase adecuados.
