Resumen: Estructura Económica Argentina

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Muestreo, Evaluación y Control Ambiental: Resumen Unidad 8

ME&C

Resumen U8

Métodos analíticos

Oxigeno disuelto (OD)

-       expresada en mg/l

-       evitar aireamiento extra de la muestra

-       registrar temperatura

En caso de imposibilidad de análisis instantáneo, la muestra debe ser tratada para detener actividad biológica: (ventana de 6h)

-       0,7ml de acido sulfúrico concentrado

-       0,1 ml de nitruro de sodio (2g de nitruro de sodio en 100 ml de agua destilada)

-        

Otros compuestos a eliminar:

Compuesto	Método
Nitritos	Alsterberg
Hierro ferroso	Rideal – Stewart
Materia Organica	Theriault
Sulfitos, tiosulfatos, polionatos, Hipoclorito, cloro libre,	Alcali- hipoclorito
Solidos en suspensión	Floculación con alumbre

Demanda inmediata de oxigeno (DIO)

-       en mg/l

-       consumo de oxigeno de un liquido industrial durante un periodo de reacción de 15 min, después de mesclarla con agua destilada saturada de aire.

-       Metodo de determinación implica analizar liquido diluido contra un blanco de agua destilada pura

Demanda bioquímica de oxigeno (DBO)

-       en mg/l

-       oxigeno necesario para oxidar los componentes de las aguas residuales biológicamente.

Clasificación de contaminantes

-       Naturales

o   Lluvias nieve, etc arrastran minerales

-       Vegetales

o   Materia vegetal en descomposición

-       Animales

o   Excreciones

-       Industriales

o   Componentes reductores o bioquímicos

Tipos de reacciones de oxidación

-       compuestos inorgánicos oxidables. Rapidos, DIO

-       reacciones bioquímicas, lentas, en 5 dias 70%

estos 5 dias se denominan de incubación y son los DBO₅

envase limpio y sin aire. Conservación en frío, empaquetada en hielo seco. Para inhibir actividad biológica bajar pH.

Se toma muestra de lodo para cultivo de microorganismos en lab para obtener un valor mejor de DBO.

Demanda química de oxigeno (DQO)

-       en mg/l

-       oxigeno para oxidar componentes de agua residual con reacciones puramente químicas.

-       Dicromato o permanganato de potasio.

Metodo de dicromato de potasio.

Acido sulfúrico + exceso de dicromato

2h

143 ºC

Método del permanganato potásico

Permanganato

4h

27ºC

no son buenos los resultados del DQO, algunos hidrocarburos de cadena recta no se oxida, algunos compuestos de amoniaco y aminas tampoco.

Carbono Orgánico Total (COT)

-       en mg/l

-       cantidad de carbono de materias orgánicas contenido en la muestra.

Se basa en la determinación por medición de CO2 producido en la oxidación.

Hay dos métodos: análisis químico, o reacción con catalizadores comerciales.

Muestreo, Evaluación y Control Ambiental: Resumen Unidad 7

Resumen ME&C

Unidad 7

Evaluación de un problema de contaminación de agua:

Objetivo Principal:

Caracterización de sus efluentes líquidos conocidos.

            Cuantificación de:

                       - Caudal

                       - Composición

propósitos de la caracterización:

1-    Contar con información confiable y representativa para realizar declaraciones a autoridades pertinentes.

2-    Reunir antecedentes suficientes para probar implicancias ambientales de las acciones llevadas a cabo en establecimiento.

3-    Obtener datos para diseñar procesos de tratamiento de efluentes.

Correcta conducta ambiental:

1-    Identificar todas las corrientes de aguas residuales y efluentes liquidos.

2-    Estudiar la fuente

3-    Reducir al mínimo

4-    Reutilizar al máximo

O

5-    Segregarlas y reagruparlas para su posterior tratamiento

En caso de Núcleo Urbano es posible hacer una caracterización relativamente buena con:

1-    Datos bibliográficos

2-    Consumo de agua/habitante*día

3-    Nivel de vida de la población

4-    Situación geográfica

Para efluentes de industrias no, porque sus efluentes son específicos para cada una.

Etapas importantes del estudio de contaminación de medios líquidos:

1-    Definición del problema

2-    Medida de caudales y análisis de muestras

3-    Interpretación de resultados

4-    Presentación de resultados

5-    Segregación de caudales

6-    Ensayos de tratabilidad (eventualmente)

Definición del problema

Definir situación real de la fabrica, internamente y en su zona de influencia, para acotar los límites del estudio y programar el trabajo analítico a realizar.

Naturaleza del cause receptor

a.     Clasificación legal

b.     Fauna ictiológica de la zona

c.      Caudal máximo y mínimo

d.     Situación real del cauce

e.     Caudal y composición del vertido autorizado.

Influencia del vertido

Tener en cuenta efectos del vertido sobre otros usuarios y fauna.

a.     Poder de disolución del cauce

b.     Efectos FQB y estéticos.

Plano del sistema de drenaje de la planta

En plantas (viejas) suele ser desconocido.

Se hace necesaria una investigación de campo. Uso de un trazador colorante resulta útil.

Al fabricar plano, siempre que sea posible detallar:

1.     diámetro

2.     pendiente

3.     conexiones

4.     estado de conservación

5.     grado de utilización para el caudal máximo previsto.

Diagramas de fabricación

Deben indicar:

a.     consumos de agua en cada proceso

b.     materias primas

c.      catalizadores

d.     productos finales

e.     todos los elementos que entran en contacto con agua y son potenciales focos de contaminación.

Es importante que el personal de planta no oculte ni olvide:

a.     rendimientos

b.     perdidas

c.      consumo de agua para limpieza

d.     frecuencia y cuantía de derrames

e.     otros factores importantes específicos de cada caso que sean relevantes.

Estudio del consumo de agua

Minimalización = ahorros directos + reducción del tamaño de planta de tratamiento y volumen de efluente.

Para ello:

a.     Reutilización de efluentes

b.     Circuitos cerrados de refrigeración

c.      Boquillas pulverizadoras para mangueras de limpieza

d.     Evitar “barrer” con la manguera los residuos solidos.

Puntos de muestreo

En base a la información obtenida del diagrama de fabricación se establecen los puntos de muestreo.

Deberán ser:

-       De fácil acceso

-       Representativos

-       No interferir con el ritmo de producción.

Programación de la etapa de ensayos

Con la información obtenida en los pasos anteriores, se realizará el programa de  ensayos, indicando:

1-    parámetros a determinar, cantidad y frecuencia

2-    materiales necesarios

3-    tiempo previsto para el trabajo

4-    personas calificadas que intervendrán

Planes futuros de expansión

Los procesos anteriores darán como resultado un estudio en detalle de la situación actual de la planta. En caso de expansión es necesario conocer en que unidades tendrá lugar. Además si se trata de otros procesos productivos será necesario realizar simulaciones a escala piloto.

En caso de ser imposible la simulación piloto, necesitaremos basarnos en bibliografía y experiencia, pero deben ser tomados con flexibilidad.

Medida de Caudales

Se debe evitar la interferencia con procesos de producción, y reducir el error (que depende del metodo empleado para la medida) lo más posible.

Efluentes no continuos requieren un aparato de medida graficador o integrador. Efluentes continuos no necesariamente.

Factores a considerar al elegir método de medición:

1-    tipo de conducto y accesibilidad

2-    Rango debe cubrir máximos y mínimos. En caso de interferencia fluvial tener en cuenta registros meteorológicos de lluvia en la zona.

3-    Se busca el método más preciso posible, dadas las limitaciones

4-    Se busca el método más económico que se ajuste a los requerimientos

5-    Evaluar reusabilidad

6-    Lugar de medición: In Situ o en panel central

7-    Mínima perdida de carga

8-    Distancia a fuente de energía en el lugar de medición

9-    Maxima sencilles de manejo y lectura

10-Características particulares del efluente a estudiar

11- En caso de compra de aparatos/instrumentos: evaluar experiencia, garantía y servicio post venta del proveedor.

Métodos:

Método	Rango de Aplicación	Costo relativo	Facilidad de instalación	Exactitud	Utilización
Contador de agua	amplio	Barato	Regular	Excelente	En Tuberías
Tiempo de rellenado	Caudales Pequeños	Barato		Buena	Final de tubería
Curva característica de la bomba	Amplio	Barato		Buena	Final de tubería
Medida de la velocidad	Caudales Medios	Barato		Regular	Canal abierto
Colorantes	Caudales Medios	Barato		Regular	Tuberías y canales
Dilución	Caudales medios	Barato		Regular	Tuberías y canales
Calorimétrico	Caudales Medios	Medio	Regular	Regular	Tuberias
Diafragma	Todos	Medio	Regular	Excelente	Tuberías
Vertedero	Todos	Medio	Dificil	Buena	Canales
Canal Parshall	Todos	Caro	Dificil	Buena	Canales
Venturi	Amplio	Caro	Regular	Buena	Tuberías
Magnético	Amplio	Caro	Regular	Buena	Tuberías
Tubo Pitot	Canales Medios	Medio	Regular	Buena	Tuberías
Rotámetro	Caudales Medios	Medio	Regular	Excelente	Tuberías

Determinación del caudal en líneas de presión

Métodos dinámicos, aplican Bernoulli entre dos puntos, entre los cuales se soloca una estrangulación.

Q= Caudal

a= Coeficiente experimental (corrección)

Dh= lectura del manometro diferencial

A1= área del conducto

A2=área en el estrechamiento

a:

1.     imperfecciones,

2.     rozamiento,

3.     turbulencia causada por estrechamiento.

Fuentes de estrechamiento:

1.     Placas perforadas o de orificio

2.     Tubos Venturi

3.     Boquillas o toberas

Placas perforadas

a: 0,61

Pros: Bajo costo y fácil instalación

Contras: perdida de carga considerable (30% de Dh)

Conecciones del manometro: (D es el diámetro del conducto.)

1.     Inmediata (0,5 D; 0,5 D)

2.     Intermedia (D; 0,5 D)

3.     Lejana (2,5 D; 8D)

Evitar si: Liquido arrastra solidos

Tubo Venturi

a: 0,98

Pros: de los sistemas más precisos. Baja perdida de carga (10-15% de Dh)

Contras: No se usa en aguas residuales por su costo.

Dos secciones, A1(tubería, al final y al principio) y A2(garganta), separadas por una parte conica convergente de angulo 20º, y luego una parte divergente de angulo 14º. Tomas del manometro: A1 y A2.

Boquillas o Toberas

a: 0,98

Intermedios entre placa orificio y tubo venturi.

Pros: análogos al Tubo Venturi. Más baratas y de simple montaje.

Contras: Perdida de carga 20-25% de Dh. Requiere tramo horizontal de 10D.

Tomar en cuenta elevación del eje de tubería y altura de conección de manómetro.

Curva Característica de la Bomba

Es posible determinar el caudal producto de equipos de bombeo si se conoce curva característica de la bomba. Cuidad con bomba gastada, variación de condiciones de trabajo.

Aforo de Recipientes

Usado en procesos no continuos. Se calcula tomando tiempo de descarga y midiendo volumen del reactor/tanque/etc. Es importante anotar la cantidad de veces que se vacía por día. +Volumen=+ Exactitud

Tiempo de Llenado

Ideal para caudales pequeños. Consiste en determinar tiempo de llenado de un recipiente previamente aforado.

Tiempo >15s.

Cuidado con golpes al recipiente que pudieran alterar su volumen.

Flotadores

Usado en canales abiertos. Muy simple.  Basado en Q=V*A

Condiciones:

-       Geometria del canal conocida y constante

-       Tramo horizontal, libre de perturbaciones

-       Sin sedimentos ni cuerpos flotantes ni espuma

-       Viento calmo

Flotador de Superficie

Inexacto, afectado por el viento. V superficial =(aprox) 1,25 V real del liquido.

Q=0,8vA

Flotador Sumergido

Cuerpo grande sumergido, de densidad levemente mayor al agua.

Q=VA

Flotador Vertical

Cilindro metalico lastrado en un extremo. Flota verticalmente.

Q=VA (el mejor metodo de flotación)

Medidor de Velocidad

Basado en Q=VA pero V se mide con un aparato basado en rotación. Sea h la altura del canal, se mide a 0,6h medido desde arriba. En caso de ser posible se toma tmb en 0,2h y 0,8h.

Dilución

Se basa en un punto A donde se le agrega un compuesto soluble al agua, y un punto B donde se detecta su presencia, aguas abajo. Se mide el tiempo que tarda en detectarse en B para establecer la V.

Compuestos solubles usados:

1-    Sales inorgánicas

2-    Colorantes

3-    Isotopos radioactivos de vida corta (⁸²Br o ¹³¹I)

Dosificación instantanea

Se aplica en el centro del canal, 1 vez.

Dosificación  continua

Caso 1: El canal ya contiene el agente trazador.

QaCa=carga antes de agregar trazador

QbCb=carga agregada

QcCc=carga total medida aguas abajo

Caso 2: canal no contiene agente trazador

distancia entre pto de aplicación y de medición no debe ser > a 350m

Vertederos

Para canal abierto. No funciona con solidos en suspensión.

-       Cresta: borde superior con contacto con el agua

-       Altura de la cresta: Distancia del fondo del canal a la cresta (min. 2,5-3H)

-       Contracción de superficie: forma curva del liquido sobre la cresta

-       Carga del vertedero (H)= dist. Del fondo del canal a la superficie (4H aguas arriba, para evitar error con cont. de sup.) – Altura de la cresta.

Determinando H se puede establecer el caudal Q.

Para mayor precisión en la medición de H se puede usar un pozo adjunto al canal por un orificio piezometrico a 3H o 4H de la cresta.

Tipos de vertederos:

1-    Triangulares o en V de 30º, 60º y 90º

a.     100-120 m³/h

b.     mas altura que rectangulares

c.     

2-    Rectangular extendido

a.     No acosejable para caudales pequeños

b.     Cresta a lo largo de todo el canal.

c.    Q=0,0496 H^2,5

3-    Rectangular contraído

a.     Extremos>2H Longitud> 3H Altura cresta> 3H altura extremos>4H

b.     Q=6,62(L-0,1n H) H^1,5 (n=numero de contracciones)

4-    Trapezoidal o Cipoletti

a.    Q=6,69 L H^1,5

b.     Pendiente 4:1

Canal Parshall

Para acequias, aguas residuales industriales, funciona a pesar de presencia de solidos en suspensión.

-       Seccion de entrada= paredes verticales convergentes, fondo a nivel

-       Garganta= Estrechamiento. Paredes paralelas, fondo descendente

-       Sección de salida= paredes divergentes, fondo ascendente

Ventajas de canales prefabricados (acero o plástico) vs canales construidos en obra civil.

-       Precisión

-       Resistencia a químicos

-       Ligeros

-       Recuperables

-       Minima obra civil

Pozos auxiliares conectados por orificios piezométricos se usan para determinar dif. De alturas. Se coloca uno a la entrada (2/3 A, desde entrada de garganta) y uno en la salida de la garganta.

Flujo libre:

Importante para economizar, si no lo es se dice que hay flujo sumergido y se necesitan hacer 2 medidas.

Es flujo libre si es Hb/Ha (alt. En garganta/alt. En zona de conv.) es 0,7 para canales > a 1pie, y 0,6 para menores.

Q= K₁ W (Ha)^a

a=K_^b

b_

para canales de 9” y Q entre 40 y 720 expresado en m³/h

Q= 1,82 (Ha)^1,5

 

 

Medición continua de altura

-       Barquilla: Flotador en forma de barquito conectado a travez de un brazo con un aparato que una vez calibrado, traduce la medición en caudal.

-       Flotador: flotador conectado a travez de un cable a un tambor que gira según diferencia de altura.

-       Burbujeo: se basa en el aumento de presión en el fondo del pozo debido al aumento del nivel de agua. El medidor mide el aumento de fuerza que debe ejercer para empujar el volumen de agua desde dentro del tubo con aire. A más esfuerzo, mayor nivel, que luego de calibrado es traducido a unidades de caudal.

Toma de muestras

Objetivos:

1-    registrar datos

2-    Presentar reporte a autoridades

3-    Diseñar e implementar metodo de tratamiento

4-    Controlar eficiencia

Aspectos clave de la toma de muestras correcta:

Frecuencia de muestreo

Debido a variaciones en procesos productivos es útil el empleo de muestras compuestas con submuestras tomadas cada 8, 16 o 24 horas. Un programa de muestreo es aquel que dure unos 10 dias o más.

Representatividad de la muestra

Es necesario prevenir errores en los resultados tomando muestras en lugares y condiciones atmosféricas adecuadas.

La cantidad de muestra a tomar depende de:

-       caudal

-       variabilidad de procesos

-       extensión del programa

Preservación de la muestra

Algunas variables de una muestra pueden variar mientras se toma la muestra, en su traslado y si hay demora en el análisis.

En estos casos es necesario estabilizar las muestras.

Cianuros, fenoles y nitrógeno son ejemplos de estas variables.