DETERMINACIÓN DE LA DOSIS ÓPTIMA
DE LA GOMA DE TARA (CAESALPINIA SPINOSA)
CÓMO COADYUVANTE DEL SULFATO DE
ALUMINIO PARA LA REMOCIÓN DE
TURBIDEZ DEL RÍO CAPLINA
DETERMINATION OF THE OPTIMAL DOSE OF TARA
GUM (CAESALPINIA SPINOSA) AS AN ADJUVANT OF
ALUMINUM SULFATE FOR THE REMOVAL OF
TURBIDITY FROM THE CAPLINA RIVER
Gabriela Monje Casas
Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, Perú
Caleb Acero Cutipa
Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, Perú
pág. 5162
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v8i6.15238
Determinación de la Dosis Óptima de la Goma de Tara (Caesalpinia
Spinosa) Cómo Coadyuvante del Sulfato de Aluminio para la Remoción de
Turbidez del Río Caplina
Gabriela Monje Casas
1
gmonjec@unjbg.edu.pe
https://orcid.org/0000-0002-2687-772X
Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann
Perú
Caleb Acero Cutipa
caleba@unjbg.edu.pe
https://orcid.org/0000-0002-9613-4497
Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann
Perú
RESUMEN
El incremento de la turbidez en el agua de los ríos, ocasionado por factores como la erosión, el arrastre
de sedimentos y actividades agrícolas e industriales, representa un problema ambiental significativo.
Actualmente, la Empresa Prestadora de Servicio (EPS) utiliza sulfato de aluminio (Al
2
(SO
4
)
3
) en el
tratamiento de agua potable, aunque su baja biodegradabilidad en altas concentraciones genera lodos
residuales tóxicos. Este estudio tuvo como objetivo determinar la dosis óptima de goma de tara como
coadyuvante del sulfato de aluminio para la remoción de turbidez en el río Caplina. Para ello, se
recolectaron 12 litros de agua del río Caplina, tratándolos con cuatro concentraciones de (Al
2
(SO
4
)
3
) y
goma de tara mediante la prueba de jarras en el laboratorio de química - Universidad Nacional Jorge
Basadre Grohmann (UNJBG). Los resultados indicaron que el tratamiento más efectivo para reducir la
turbidez fue el de 35 mg/L de Al₂(SO₄)₃ y 15 mg/L de goma de tara, con una disminución de 108 NTU
a 4.95 NTU. Este hallazgo sugiere que la goma de tara es un coagulante natural eficaz que, en
combinación con Al
2
(SO
4
)
3
,mejora el proceso de coagulación, contribuyendo a la reducción de la
turbidez del agua.
Palabras clave: coagulación, goma de tara, sulfato de aluminio, turbidez, tratamiento de agua
1
Autor principal
Correspondencia: brielacasas@gmail.com
pág. 5163
Determination of the Optimal Dose of Tara Gum (Caesalpinia Spinosa) as
an Adjuvant of Aluminum Sulfate for the Removal of Turbidity from the
Caplina River
ABSTRACT
The increase in river water turbidity, caused by factors such as erosion, sediment transport, and
agricultural and industrial activities, represents a significant environmental issue. Currently, the Water
Service Provider (EPS) uses aluminum sulfate in drinking water treatment, although its low
biodegradability in high concentrations generates toxic sludge residues. This study aimed to determine
the optimal dose of tara gum as a coagulant aid for aluminum sulfate to remove turbidity in the Caplina
River. To achieve this, 12 liters of water from the Caplina River were collected and treated with four
concentrations of aluminum sulfate and tara gum through jar testing in the chemistry laboratory at the
National University Jorge Basadre Grohmann (UNJBG). The results indicated that the most effective
treatment to reduce turbidity was 35 mg/L of Al₂(SO₄)₃ and 15 mg/L of tara gum, reducing turbidity
from 108 NTU to 4.95 NTU. This finding suggests that tara gum is an effective natural coagulant that,
in combination with aluminum sulfate, improves the coagulation process, contributing to the reduction
of water turbidity.
Keywords: coagulation, tara gum, aluminum sulfate, turbidity, water treatment
Artículo recibido 02 octubre 2024
Aceptado para publicación: 12 noviembre 2024
pág. 5164
INTRODUCCIÓN
En los últimos años, las actividades humanas han generado un impacto ambiental creciente, lo que ha
aumentado la preocupación sobre la calidad de los recursos hídricos (Anccasi et al., 2022). Este artículo
analiza la turbidez en cuerpos de agua como el río Caplina, ubicado en el sur de Perú, el cual está
influenciado por factores naturales y antropogénicos (Pino et al., 2023)
La turbidez elevada en el río Caplina representa un problema para la calidad del agua, no solo por su
aspecto, sino también porque afecta la disponibilidad para la comunidad local y señala la presencia de
microorganismos patógenos y otros contaminantes (Foraquita et al., 2024). Este desafío requiere
soluciones eficaces para mejorar la calidad del agua.
El tratamiento de agua mediante coagulación-floculación es esencial para reducir la turbidez, ya que
ayuda a agrupar las partículas suspendidas en flóculos que luego se eliminan mediante sedimentación
o filtración (Perez y López, 2017). Mejorar este proceso es clave para garantizar agua potable de calidad
y reducir los riesgos ambientales y de salud.
En este proceso, el Al₂(SO₄)₃ es un coagulante químico común debido a su efectividad y bajo costo .
Sin embargo, cuando se utiliza en altas concentraciones, puede producir lodos residuales con aluminio
tóxico, lo cual afecta la salud humana y el medio ambiente (Azabache et al., 2022).
Investigaciones recientes han explorado el uso de coagulantes naturales para reducir la dosis de sulfato
de aluminio sin comprometer la eficacia del proceso (Pinchi et al., 2022) . La goma de tara es un
polisacárido obtenido del endosperma molido de dichas semillas, se presenta como una alternativa
prometedora por sus propiedades gelificantes y aglutinantes (Valeriano et al., 2019).
Este estudio se lleva a cabo en el contexto del río Caplina, una fuente vital de agua en el sur de Perú
que enfrenta problemas de calidad debido a la contaminación. Las actividades agrícolas, industriales y
las condiciones naturales en la región aumentan la turbidez del río, lo que hace necesario un enfoque
sostenible para su tratamiento.
El objetivo de esta investigación es determinar la dosis óptima de goma de tara como coadyuvante del
sulfato de aluminio para eliminar la turbidez del agua del río Caplina. Se espera que este estudio
contribuya a un tratamiento más sostenible y reduzca la dependencia de los coagulantes químicos.
pág. 5165
METODOLOGÍA
Este estudio adoptó un enfoque cuantitativo, recopilando y analizando datos numéricos para evaluar
cómo la goma de tara contribuye a reducir la turbidez del agua. Este método permitió medir
objetivamente las variaciones en los niveles de turbidez aplicando diversas dosis de goma de tara junto
con sulfato de aluminio. Además, la investigación se clasifica como experimental, ya que se
manipularon variables controladas (dosis de coagulantes) en un entorno de laboratorio para observar
efectos específicos en la coagulación.
Se utilizó un diseño experimental de tipo transversal, en el cual los datos se recopilaron y analizaron en
un único momento, sin seguimiento a largo plazo de los efectos. Este diseño facilitó una evaluación
puntual de la eficacia de la goma de tara como coadyuvante en la coagulación. Al ser un estudio
experimental, se creó un ambiente controlado con diferentes tratamientos, lo que aseguró la
replicabilidad de los procedimientos y la precisión en los resultados obtenidos.
Recolección de muestra
La recolección de muestras de agua del rio Caplina fue en la parte baja de Tacna. Cuyas coordenadas
son de ESTE (379014.2) y NORTE (8022552,79). Se recolectaron 12 litros en total, de los cuales se
utilizaron 8 litros en el experimento. La recolección de muestras de agua fue siguiendo el Protocolo
Nacional para el Monitoreo de la calidad de los recursos hídricos superficiales garantizando la validez
y uniformidad de los datos obtenidos (ANA, 2016).
Materia prima
Se recolectaron 50 gramos de semillas de tara (Caesalpinia spinosa), de los cuales, se seleccionaron y
procesaron únicamente 3 gramos de estas semillas, a partir de ello se retira el endospermo de la cáscara.
Finalmente, se muele el endosperma hasta obtener la goma de tara, obteniendo 1 gramo de ello.
Dosificación del coagulante
Se realizó un diseño experimental de 4 tratamientos, donde se evaluó la influencia de la dosis del
coagulante (0, 15, 15, 15 mg/L) con sulfato de aluminio (45, 45, 35, 30 mg/L), con un tiempo de
agitación (5 segundos, 40 minutos y 20 minutos) sobre la turbidez del agua.
pág. 5166
Tabla 1 Dosificación de los coagulantes
Tratamientos
Sulfato de aluminio (mg/L)
Goma de tara (mg/L)
T1
45
0
T2
45
15
T3
35
15
T4
30
15
Proceso de coagulación
Para el experimento, se utilizó la prueba de jarras en el laboratorio de aguas de la Escuela Profesional
de Ingeniería Ambiental de la UNJBG. Se añadió goma de tara en concentraciones de 0, 15, 15 y 15
mg/L y sulfato de aluminio en concentraciones de 45, 45, 35 y 30 mg/L a las muestras de agua del río
Caplina, manteniendo en condiciones controladas de temperatura a 20°C y aplicando tiempos de
agitación de 5 segundos, 40 minutos y 20 minutos. Este procedimiento promovió la aglomeración y
sedimentación de partículas en suspensión, mejorando la claridad del agua. Además, se realizaron
análisis para medir la turbidez antes y después del tratamiento, junto con evaluaciones fisicoquímicas
del agua tratada, incluyendo el pH.
Análisis estadístico
Para el análisis estadístico de los parámetros fisicoquímicos se realizó la prueba de normalidad (Shapiro
Wilk) y la prueba de homogeneidad de varianzas (Levene) para justificar la aplicación de pruebas
paramétricas. Además se realizó un análisis de varianza (ANOVA) y se complementó con la prueba de
contraste múltiple de Tukey (p<0,05) utilizando el programa IBM SPSS Statistics 25 (Gonzales y
Martinez, 2012) para procesar los resultados del diseño experimental aplicado. De tal manera, que el
ANOVA permitió comparar las varianzas entre las medias de diferentes grupos experimentales e
identificar si el factor y/o su interacción fue significativa en el proceso y así analizar e interpretar su
efecto sobre la variable dependiente de la investigación. Además, se calculó el coeficiente de
variabilidad (CV) para analizar las desviaciones de los datos con respecto a la media y conocer el nivel
de confiabilidad de los datos.
pág. 5167
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Características fisicoquímicas del agua del río Caplina
En la tabla 2 se observa los parámetros fisicoquímicos iniciales de la muestra del agua del río Caplina.
Tabla 2 Parámetros fisicoquímicos iniciales del agua del río Caplina
Muestras
pH
M1
4,22
M2
4,08
M3
4,05
Promedio
4,12
Dosis óptima de la combinación de sulfato de aluminio y goma de tara
En la tabla 3 se observa los resultados obtenidos en la reducción de la turbidez del agua del rio Caplina
tras aplicar el tratamiento.
Tabla 3 Turbidez después del tratamiento
Tratamientos
Sulfato de aluminio
(mg/L)
Goma de tara
(mg/L)
Turbidez (NTU)
Promedio de
turbidez (NTU)
T1
45
0
7,31
8,42
7,63
7,79
T2
45
15
7,21
6,11
6,93
6,75
T3
35
15
5,20
6,18
3,46
4,95
T4
30
15
6,64
6,96
7,45
7,02
pág. 5168
Se observó que el mejor resultado para disminuir la turbidez es con el tratamiento T3, del cual fue de
35 mg/L del sulfato de aluminio y 15 mg/L de goma de tara como coadyuvante. En definitiva, al utilizar
solo el sulfato de aluminio sin coagulante se reduce a 7,79 NTU; sin embargo, al agregar goma de tara,
esta bajó aún más, disminuyendo la turbidez del agua a 4,49 UNT. Esto evidencia que la goma de tara
tiene una gran potencial como coadyuvante en la coagulación para reducir la turbidez del agua del río
Caplina, lo cual se refleja en los resultados obtenidos.
Por otro lado, con respecto al ph en la tabla 4 se observa los resultados del pH del agua del río Caplina
después del tratamiento.
Tabla 4 Valores de pH después del tratamiento
Tratamientos
Sulfato de aluminio
(mg/L)
Goma de tara
(mg/L)
pH
Promedio de pH
T1
45
0
4,10
3,55
3,55
3,73
T2
45
15
4,06
4,03
4,01
4,03
T3
35
15
4,11
4,10
4,08
4,10
T4
30
15
4,15
4,10
4,09
4,11
Análisis estadístico para la turbidez
En la tabla 5 se observa que los datos que se integraron la turbidez en función a distintas dosis de sulfato
de aluminio y goma de tara siguen una distribución normal, ya que la sig. es mayor a 0,05. Lo afirma
con un 95 % de confianza.
pág. 5169
Tabla 5 Prueba de normalidad con respecto al parámetro de la turbidez
Kolmogorov-Smirnov
Shapiro-Wilk
Estadístico
gl
Sig.
Estadístico
gl
Sig.
T1: sulfato (45 mg/L) + tara (0 mg/L)
0,275
3
.
0,944
3
0,542
T2: sulfato (45 mg/L) + tara (15 mg/L)
0,290
3
.
0,926
3
0,473
T3: sulfato (35 mg/L) + tara (15 mg/L)
0,240
3
.
0,975
3
0,695
T4: sulfato (30 mg/L) + tara (15 mg/L)
0,222
3
.
0,986
3
0,770
En la tabla 6 se observa que los datos que se integraron la turbidez en función a distintas dosis de sulfato
de aluminio y goma de tara tienen varianzas homogéneas, pudiendo afirmar ello con un 95 % de
confianza.
Tabla 6 Prueba de homogeneidad de varianzas para turbidez
Estadístico de
Levene
gl1
gl2
Sig.
Turbidez
Se basa en la media
2,027
3
8
0,189
Se basa en la mediana
0,870
3
8
0,496
Se basa en la mediana y con gl ajustado
0,870
3
4,178
0,524
Se basa en la media recortada
1,932
3
8
0,203
En la tabla 7 se observa que al tener una significancia menor a 0,05, se concluye que hay diferencias
significativas en la turbidez entre los diferentes tratamientos, pudiendo afirmar ello con un 95 % de
confianza.
Tabla 7 Análisis de varianza de la remoción de turbidez
FV
SC
GL
CM
F
P-valor
Tratamientos
13,006
3
4,335
6,382
0,016
Error
5,435
8
0,679
Total
18,441
11
pág. 5170
En la tabla 8 se evidencia que el tratamiento 3 (T3) tiene una turbidez significativamente menor que los
demás tratamientos. Por otro lado, no hay diferencias significativas entre los tratamientos T2 y T4 para
la obtención de turbidez. pudiendo afirmar ello con un 95 % de confianza
Tabla 8 Prueba de Tukey para la turbidez
Tratamientos
n
Subconjuntos
1
2
T3: sulfato (35 mg/L) + tara (15 mg/L)
3
4,9467
T2: sulfato (45 mg/L) + tara (15 mg/L)
3
6,7500
6,7500
T4: sulfato (30 mg/L) + tara (15 mg/L)
3
7,0167
7,0167
T1: sulfato (45 mg/L) + tara (0 mg/L)
3
7,7867
Sig.
0,060
0 ,459
Esto sugiere que el tratamiento con 35 mg/L de sulfato de aluminio y 15 mg/L de goma de tara es el
más efectivo en reducir la turbidez en comparación con los otros tratamientos analizados.
Análisis estadístico para el pH
En la tabla 9 se observa que los datos que se integraron en pH en función al tratamiento 1 de sulfato de
aluminio y goma de tara no sigue una distribución normal. Se afirma con un 95 % de confianza.
Tabla 9 Prueba de normalidad de pH
Kolmogorov-Smirnov
Shapiro-Wilk
Estadístico
gl
Sig.
Estadístico
gl
Sig.
T1: sulfato (45 mg/L) + tara (0 mg/L)
0,385
3
.
0,750
3
0,000
T2: sulfato (45 mg/L) + tara (15 mg/L)
0,219
3
.
0,987
3
0,780
T3: sulfato (35 mg/L) + tara (15 mg/L)
0,253
3
.
0,964
3
0,637
T4: sulfato (30 mg/L) + tara (15 mg/L)
0,328
3
.
0,871
3
0,298
En la tabla 10 se evidencia que los datos que integraron el pH en función a los tratamientos no tienen
varianzas homogéneas, pudiendo afirmar ello con un 95 % de confianza.
pág. 5171
Tabla 10 Prueba de homogeneidad de varianzas para pH
Estadístico de
Levene
gl1
gl2
Sig.
pH
Se basa en la media
13,378
3
8
0,002
Se basa en la mediana
0,831
3
8
0,513
Se basa en la mediana y con gl ajustado
0,831
3
2,041
0,585
Se basa en la media recortada
10,567
3
8
0,004
En la tabla 11 se observa que al tener una significancia mayor a 0,05, se concluye que no hay diferencias
significativas en el pH entre los diferentes tratamientos, pudiendo afirmar ello con un 95 % de
confianza.
Tabla 11 Análisis de varianza del pH
FV
SC
GL
CM
F
P-valor
Tratamientos
0,283
3
0,094
3,671
0,063
Error
0,205
8
0,026
Total
0,488
11
En la tabla 12 se evidencia que no hay diferencias significativas entre los tratamientos en relación al
pH. pudiendo afirmar ello con un 95 % de confianza
Tabla 12 Prueba de Tukey para el pH
Tratamientos
n
Subconjunto
1
T1: sulfato (45 mg/L) + tara (0 mg/L)
3
3,7333
T2: sulfato (45 mg/L) + tara (15 mg/L)
3
4,0333
T3: sulfato (35 mg/L) + tara (15 mg/L)
3
4,0967
T4: sulfato (30 mg/L) + tara (15 mg/L)
3
4,1133
Sig.
0,076
En el ensayo de prueba de jarras se comprobó que la goma de tara tiene una notable capacidad como
coadyuvante de coagulación para reducir la turbidez en el agua del río Caplina, reflejándose esto en los
resultados obtenidos. Al emplear 35 mg/L de sulfato de aluminio y 15 mg/L de goma de tara (T3) la
turbidez se redujo a un promedio de 4,95 NTU, mientras que, con la adición de 45 mg/L de sulfato de
pág. 5172
aluminio y 0 mg/L de goma de tara, el nivel de turbidez disminuyó a 7,79 NTU. Estos valores se
encuentran dentro del rango de la investigación realizada por Aguilar (2010), quien logró resultados de
turbidez residual con el uso de la goma de tara como ayudante de coagulación valores de 1,5 UNT, con
una dosis de sulfato de aluminio de 5 mg/L, para una muestra de 390 UNT. Esto confirma la eficacia
de la tara como auxiliar de coagulación para la clarificación de aguas turbias.
Otros investigadores que emplearon también coagulantes naturales, por ejemplo, Córdova (2019)
usando una mezcla de nopal (Opuntia ficus indica) y sulfato de aluminio logró una remoción de turbidez
del 85,76 % resultando en 12,10 NTU. Shahriari et al. (2011) usando mezclas de Plantago ovata y
cloruro férrico llegaron a reducir la turbidez hasta en 1 NTU. De igual manera, Laines et al (2007)
usando almidón de plátano y sales de aluminio redujeron la turbidez en un 98,6 % para una turbidez
inicial de 126 NTU. En sintonía con Solís et al (2012) que usando una mezcla de almidón de yuca y
sulfato de aluminio, alcanzó una reducción de la turbidez de 97,9 % para una turbidez inicial de 70 NTU
con un valor final de 1,47 NTU.
Perez y Linkolk (2017) presentaron resultados similares, señalando que este biopolímero mejora la
aglutinación de las partículas suspendidas. De manera similar, Trujillo et al. (2014) indicaron en su
estudio que el polvo de tara es un gran auxiliar en el proceso de coagulación, destacando su capacidad
para acelerar la formación de flóculos sin generar volúmenes significativos de lodo. Por otro lado,
estudios de Vela (2016) afirman que el sulfato de aluminio es un coagulante efectivo para eliminar
diversas sustancias presentes en el agua; sin embargo, este autor advierte que un uso incorrecto, como
una dosificación excesiva, puede complicar la clarificación. Además, existe evidencia de que este
reactivo podría estar relacionado con la enfermedad de Alzheimer debido a residuos de aluminio en el
agua tratada (Choque et al., 2018). Por esta razón, actualmente se investigan varias especies vegetales,
incluyendo Caesalpinia spinosa, como alternativas o complementos en procesos de coagulación. Es
importante destacar que el uso de goma de tara ha sido aprobado por el Servicio de Salud Pública
Europeo para el tratamiento de agua potable, junto con otros coagulantes como el alumbre (sulfato de
aluminio y potasio) y el sulfato de aluminio, siendo este último el más común en plantas de tratamiento
de agua.
pág. 5173
La reducción de la turbidez mediante el uso de goma de tara se alinea con lo señalado por Bolto et al.
(2007), quienes indican que el mecanismo de floculación de partículas se basa en la formación de
puentes poliméricos. Los polímeros, debido a sus largas cadenas, permiten que los iones de aluminio se
adhieran a su superficie y neutralicen la carga de los coloides. Este proceso facilita la formación de
flóculos de mayor tamaño, los cuales se sedimentan más fácilmente.
CONCLUSIÓN
Los resultados obtenidos en este estudio confirman la efectividad de la goma de tara (Caesalpinia
spinosa) como ayudante del sulfato de aluminio en el proceso de coagulación para reducir la turbidez
del agua. Gracias a sus propiedades de polisacárido, específicamente los galactomananos, la goma de
tara actúa como un coagulante natural eficiente, permitiendo una disminución significativa de la
turbidez en el agua del río Caplina. Los datos muestran que la combinación de 35 mg/L de sulfato de
aluminio con 15 mg/L de goma de tara logra una remoción óptima de turbidez, alcanzando valores de
4.95 NTU, lo cual se encuentra dentro de los Estándares de Calidad Ambiental (ECA) para agua en la
Categoría 1, Subcategoría A2 (aguas que pueden ser potabilizadas con tratamiento convencional).
Es importante considerar que el pH de la muestra fue de 4.12 durante el experimento, lo que pudo haber
influido en la eficiencia del proceso de coagulación. Estudios anteriores, como el de Vilavila (2018),
indican que realizar el tratamiento en condiciones de pH neutro podría mejorar aún más los resultados
de remoción de turbidez. Esto sugiere que, si el pH del agua del río Caplina hubiera estado más cerca
de 7, la eficacia del proceso de coagulación podría haber sido mayor.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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