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Universidad de Cuenca
Tabla de contenido
RESUMEN.............................................................................. 1
INTRODUCCIÓN.................................................................... 6
1 Descripción del CESEMIN................................................. 7
2 Marco teórico. .................................................................. 19
3 Definiciones ..................................................................... 37
4 Legislación referente a los efluentes ............................... 43
5 Métodos de tratamiento de efluentes Industriales ........... 60
6 Fundamentos sobre los Sistemas de manejo de los
efluentes ............................................................................... 95
7 Costos ambientales ....................................................... 106
8 Propuesta de un sistema de manejo de efluentes para el
CESEMIN ........................................................................... 109
9 Recomendaciones generales ........................................ 172
BIBLIOGRAFÍA................................................................... 198
ANEXOS............................................................................. 204
RESUMEN
En la actualidad los efluentes industriales generados en los
distintos análisis químicos (minerales metálicos, no metálicos,
pastas, vidrios, aguas) realizados en el CESEMIN, no reciben
tratamiento antes de ser desechados, si bien no se trata de
volúmenes comparables a los de una industria, sin embargo
la naturaleza de los residuos que los constituyen es la razón
por la que se considera de suma importancia encontrar la
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Ing. Nube Cecilia Castro de O
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mejor forma de manejo de los efluentes En el caso del
CESEMIN, el agua se emplea como medio de reacción,
solvente, o simplemente se usa en el lavado de los
materiales.
Las
descargas
de
efluentes
industriales,
degradan la calidad del cuerpo receptor, destruyen las redes
colectoras
urbanas
ocasionando
problemas
higiénicos,
económicos, estéticos y. ambientales.
Los efluentes de laboratorio podrían contener metales
pesados, metales de transición, restos de compuestos
orgánicos y otros contaminantes, por lo cual es importante su
caracterización para poder aplicar el tratamiento adecuado.
Se toma como referencia el TULAS, en el Libro VI Anexo 1*:
Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce. Norma de
calidad ambiental y de descarga de efluentes: Recurso agua.
Se aplica tratamiento con hidróxidos, para lo cual se realizan
pruebas de precipitación, y sedimentación. En base a los
resultados respectivos se propone la implementación de un
procedimiento, para lo cual se diseña un tanque de
tratamiento
Además se hacen algunas recomendaciones para el buen
uso del agua, aplicando los principios de las Buenas
Prácticas de laboratorio.
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Ing. Nube Cecilia Castro de O
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UNIVERSIDAD DE CUENCA
MAESTRÍA EN GESTIÓN AMBIENTAL
PARA INDUSTRIAS DE PRODUCCIÓN Y SERVICIOS
Tìtulo:
DISEÑO DE UN SISTEMA DE MANEJO DE LOS
EFLUENTES INDUSTRUALES GENERADOS EN EL
LABORATORIO DEL CESEMIN
Tesis previa a la obtención del título
de Máster en Ciencias en Gestión Ambiental
Autora:
Ing. Quím. Cecilia Castro
Directora:
Ing. Quím. Yolanda Torres
2009
3
Ing. Nube Cecilia Castro de O
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AGRADECIMIENTO
Mi gratitud para todas las personas que han contribuido para
que este trabajo se realizara: a la Dra, Nancy García por su
muy acertada dirección de la Maestría, a la Ing. Yolanda
Torres,
Directora de esta Tesis, por su claridad de
conocimientos y su generosidad al compartirlos, a la Ing.
Catalina Peñaherrera, Directora del CESEMIN, y al personal
de dicho centro por el apoyo brindado.
A mi Dios, pues Èl es quien dispone todo, en favor de las
personas que ama y de sus manos recibimos todo lo que es
trascendente para nuestras vidas.
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Ing. Nube Cecilia Castro de O
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DEDICATORIA
Este trabajo lo dedico con todo mi corazón a mi querida
familia:
A mi esposo Fabián, por compartir mi vida, mis ilusiones, mis
proyectos, por sobrevalorar mi capacidad, por estar a mi lado
aún en los momentos más difíciles, porque su presencia y su
amor le dan relevancia a todo lo vivido.
A mis hijas, María José, Cecilia Estefanía, Lourdes Tatiana y
Sofía Caridad, por haber soportado mis ausencias y
comprendido mis afanes.
A mi madre Chabelita, quien me ha brindado su cariño
incondicional, su apoyo decidido y su confianza en mí en
todos los instantes de mi vida.
De hecho, a mi familia le debo todo lo que soy
.
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INTRODUCCIÓN
El CESEMIN es una dependencia de la Universidad de
Cuenca y de la Facultad de Ciencias Químicas que viene
funcionando desde el año 2002 y ofrece al público diferentes
servicios de análisis de minerales metálicos, no metálicos,
pastas, vidrios, aguas y otras muestras relacionadas, en los
cuales se emplea una diversidad de productos químicos.
Un aspecto de gran importancia en todo laboratorio es la
gestión de sus residuos, por lo cual la Dirección del
CESEMIN se ha empeñado en brindar el apoyo necesario
para la realización del presente trabajo que constituirá un
documento importante para el funcionamiento integral del
centro.
En la actualidad los efluentes industriales generados en los
distintos análisis químicos y otras pruebas no reciben
tratamiento antes de ser desechados si bien no se trata de
volúmenes comparables a los de una industria, sin embargo
la naturaleza de los residuos que los constituyen es la razón
por la que se considera de suma importancia encontrar la
mejor forma de manejo de los efluentes, por una parte para
que se cumpla con la ordenanza municipal en cuanto a los
vertidos
industriales
y
también
para
establecer
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Ing. Nube Cecilia Castro de O
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procedimientos claros y definidos dentro del trabajo que
desempeña el centro, con el propósito de reducir al máximo
la contaminación ambiental debida a dichos efluentes así
como también darle el mejor uso desde un punto de vista
ambiental al recurso invalorable que es el agua.
OBJETIVO GENERAL
Diseñar un sistema de manejo de los efluentes industriales
generados en los diferentes análisis y pruebas que se
realizan en el CESEMIN, con miras a eliminar, minimizar y
dar el tratamiento especifico a los vertidos, antes de su
disposición final.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Realizar un diagnóstico preliminar de las condiciones
actuales en cuanto a la generación de efluentes industriales y
sus volúmenes.
Caracterizar los efluentes (en mezcla o por separado, según
sea necesario)
Elaborar una propuesta de un sistema de tratamiento de los
dichos efluentes
1 Descripción del CESEMIN
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El objeto de estudio del presente trabajo es el Centro de
Servicios de Análisis de Minerales Metálicos y no Metálicos
(CESEMIN), laboratorio especializado en análisis químicos,
técnicos cerámicos y otros aplicables en diferentes campos.
Este centro es una dependencia de la Universidad de Cuenca
y su personal pertenece a la Facultad de Ciencias Químicas.
Su objetivo principal es apoyar a la investigación y prestar
servicios a la zona de influencia de la Universidad, en las
diferentes
actividades
relacionadas
con
los
minerales
metálicos y no metálicos; especialmente las vinculadas con la
industria cerámica, la pequeña y mediana minería, la
metalurgia; así como en otras áreas que el desarrollo de la
comunidad lo exija.1
1.1 Infraestructura
El CESEMIN cuenta con una área de oficinas, una área de
muflas, estufa y hornos, una sala de preparación de las
muestras, una área de ataque químico, la sala en la cual se
encuentra el destilador de agua, el cuarto de la balanza
analítica, el área de absorción atómica, el cuarto de los gases
y una bodega de reactivos y materiales.
1
Tomado del tríptico informativo del CESEMIN.
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Ilustración 1 Plano del CESEMIN (Fuente: Archivos
CESEMIN)
El CESEMIN viene funcionando desde el año 2002 y ofrece
al público diferentes servicios de análisis de minerales
metálicos, no metálicos, pastas, vidrios, aguas y otras
muestras relacionadas, en las cuales se emplean una
diversidad de productos químicos.
Un aspecto de gran importancia en todo laboratorio es la
gestión de sus residuos, por lo cual el CESEMIN está
empeñado en brindar el apoyo necesario para la realización
del presente trabajo que constituirá un documento importante
para el funcionamiento integral del centro.
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En la actualidad los efluentes industriales generados en los
distintos análisis químicos y otras pruebas no reciben
tratamiento antes de ser desechados, si bien no se trata de
volúmenes comparables a los de una industria, sin embargo
la naturaleza de los residuos que los constituyen es la razón
por la que se considera de suma importancia encontrar la
mejor forma de manejo de los efluentes, por una parte para
que se cumpla con la ordenanza municipal en cuanto a los
vertidos
industriales
y
también
para
establecer
procedimientos claros y definidos dentro del trabajo que
desempeña el centro, con el propósito de reducir al máximo
la contaminación ambiental que podrían producir dichos
efluentes.
1.2 Servicios que ofrece
Los servicios que ofrece el CESEMIN son los siguientes:
ANÁLISIS QUÍMICOS:
Minerales no Metálicos:
−
Caolines, arcillas, calizas, yesos, etc.
−
Óxidos de silicio, aluminio, hierro, titanio, magnesio, calcio,
sodio, potasio
−
Pérdidas al Fuego
−
Cementos
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−
Fritas y Vidriados
Minerales Metálicos:
−
Muestras geoquímicas y placeres aluviales
−
Oro, plata, cobre, plomo, hierro, zinc, cadmio, arsénico,
paladio, níquel, platino.
Aguas
−
Plomo, cadmio, mercurio, arsénico.
Fundiciones:
−
Análisis de metales
Aleaciones de metales preciosos:
−
Fineza
ANÁLISIS TECNICOS CERAMICOS:
Análisis Físicos:
−
Granulometría, Porcentaje de humedad, pH, plasticidad,
contracción al secado, contracción a la quema, color a la
quema, absorción de agua, espacio poroso (densidad real
y
aparente),
curvas
de
defloculación
(óptimos
de
barbotinas y esmaltes).
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Análisis Mineralógicos (en función del análisis químico)
Análisis Térmicos:
−
Dilatometría (curvas y coeficientes de dilatación), gradiente
de temperatura, análisis térmico diferencial (DTA), ensayos
de cocción hasta 1650 ºC.
−
Pruebas de Fiabilidad:
−
Resistencia al cuarteado (AUTOCLAVE)
OTROS
−
Contaminación: aire, agua y suelo.
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1.3 Organigrama actual del CESEMIN
Directora
Responsable
de análisis de
Minerales no
Metálicos
Responsable
de análisis de
Minerales
Metálicos
Responsable
de análisis de
Técnicos
Cerámicos
Ayudante
de
Laboratorio
Conserje
Ilustración 2. Organigrama del CESEMIN
1.4 Personal
13
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JORNA
CARGO
RESPONSABIL DA DE
IDAD
GRADO DE
GENE
ESCOLARI
TRABA RO
DAD
Y
JO
PROFESIÓ
Horas
N
/seman
a
Directora
Actividades de
Cuarto
y
Planificación
nivel
Respons
del Centro.
able
de Gestión
Análisis
Recursos
Técnicos
Control
30
F
de
Ing.
química
de
Cerámico Actividades
s
Análisis
Técnicos
Cerámicos
Respons
able
Realizar
los
Cuarto
de análisis
del
nivel
Análisis
área
de
Pruebas
15
de
F
Ing.
química
minerales métodos
Metálicos analíticos
del
14
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área
Apoyo
dirección
o
de
tesis
Proyectos
de
investigación
15
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Responsable Realizar
de
los
Cuarto
Análisis análisis del área
de minerales Pruebas
nivel
de 15
F
no Metálicos métodos
Ing.
Química
analíticos del área
Apoyo o dirección
de tesis
Proyectos
de
investigación
Ayudante de Atención al cliente
Cuarto
Laboratorio
nivel
Colaboración en la
realización
de 40
análisis
las
en
F
Ing.
química
diferentes áreas
Elaboración
de
reportes
Auxiliar
Reducción
de
tamaño
las 40
de
muestras
Limpieza
Segundo
M
Nivel
Bachiller
de
material de vidrio
Limpieza
de
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Laboratorio
Tabla 1. Descripción del personal del CESEMIN
1.5 Clientes
Entre los clientes frecuentes están:
Minerales no metálicos y ensayos técnico cerámicos:
Industria Cerámica
• Dueños de minas de materiales no metálicos.
• Comerciantes de materiales
• Artesanos ceramistas.
• Empresas que hacen tratamiento de minerales.
• Fábricas de fritas
Minerales metálicos:
• Joyeros
• Dueños de concesiones mineras.
• Comerciantes de oro
Otras personas o Instituciones:
• Entidades de Control de la Contaminación
• Comunidades
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• Otras Facultades
• Otras Universidades
• Estudiantes (tesis)
• Proyectos de investigación
1.6 Administración
La administración del CESEMIN no es totalmente autónoma
pues la Universidad de
Cuenca aporta con el pago de los sueldos del personal y de
los servicios básicos, de tal manera que los ingresos del
Centro se destinan a la adquisición de reactivos, materiales,
insumos, al mantenimiento de los equipos e instalaciones y a
la capacitación.
Cabe
recalcar que los trámites relacionados con la
adquisición y venta de bienes y servicios y con la provisión y
control
de
personal,
están
enmarcados
dentro
del
Reglamento de la Universidad de Cuenca a través de las
Direcciones respectivas.
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2 Marco teórico.
2.1 El agua como recurso natural
En los últimos años, se ha incrementado en forma notable la
preocupación de las personas por el buen uso de los
recursos naturales, desde dos puntos de vista muy claros, no
deteriorar su calidad para el uso y no consumirlos excediendo
los límites de lo necesario, en consideración a las
generaciones futuras, quienes necesitarán de un ambiente
sano, que provea los recursos suficientes para un desarrollo
óptimo no solamente en lo material, en cuanto se refiere a la
satisfacción de las necesidades básicas, sino también en
valores humanos que conduzcan a la optimización del uso,
la equidad y la solidaridad entre seres humanos, lo cual es el
fundamento de la ética ambiental
“La ética ambiental se preocupa de la actitud de las
personas hacia otros seres vivos y hacia el medio natural”
La visión ambiental va haciéndose parte del pensamiento de
las personas en las más diversas profesiones, especialmente
en las que tradicionalmente se consideraban totalmente
técnicas
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Ing. Nube Cecilia Castro de O
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“Nosotros los ingenieros y científicos no podemos
escondernos por más tiempo detrás de la tecnología y la
economía;
nuestra
profesión
debe
compartir
la
responsabilidad por los dilemas éticos o hacer frente a las
consecuencias a largo plazo de estos asuntos cuando se den
la vuelta para obsesionamos. La cuestión ética requiere
también que dejemos de lado las visiones nacionalistas por el
beneficio a largo plazo de la población y la ecología global.”
(1)
La contaminación ambiental está ligada a las actividades
humanas ya sea en el campo doméstico o en el campo
industrial pero no siempre se visualiza este aspecto tan
importante, de tal manera que cuando se emprenden los
proyectos, no se toma en cuenta el entorno en el cual se van
a insertar y del cual van a tomar recursos, que hasta ese
momento existían en un equilibrio armonioso entre la
naturaleza y los seres que la habitan.
“El problema de los efluentes industriales y cloacales está
íntimamente relacionado con la contaminación ambiental, ya
que constituye una de sus causas. La denominación de
efluentes industriales se aplica a un conjunto muy variado de
residuos que se obtienen como consecuencia de la actividad
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Ing. Nube Cecilia Castro de O
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industrial. Con el aumento de la población y las necesidades
creadas se fueron multiplicando los problemas que ocasionan
los residuos generales, que lógicamente van en aumento con
aquella. No solo es el incremento lógico de las aguas
cloacales sino también de los residuos industriales, que
puede decirse son el castigo pagado por una nación
industrializada y la consecuencia de la civilización y su
demanda por una alto estándar de vida. Esto no es, por
supuesto, un argumento contra la industrialización, sino una
consecuencia obligada de ella que hay que reconocer, y que
fundamentalmente proviene de la falta de previsión al no
incluir en las inversiones iniciales la planta de tratamiento de
efluentes”. (2), (3)
2.2 Usos del agua
Desde el punto de vista de la sociedad humana, el agua se
utiliza en diferentes roles, principalmente:
• para consumo humano directo (vital).
• para usos domésticos (lavado, sanitario, cocina).
•
para fines de regadío agrícola, en actividad pecuaria,
forestal, etc.
•
como medio para la producción de especies marinas
(peces, algas, moluscos, etc.).
• como recurso para la generación de energía eléctrica.
• como medio recreacional.
21
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
•
como medio receptor de los residuos de la actividad
humana.
•
para usos industriales: como medio térmico, transporte
de materiales
Todos estos usos del agua implican requerimientos de
calidad y cantidad que deben ser mantenidos para garantizar
su consumo sin daños a la salud de las personas y también
un desarrollo económico sustentable. Más aún, algunos de
estos requerimientos implican intervención física directa
sobre los cuerpos de agua, pudiendo modificar drásticamente
su morfología y su caudal, con serias consecuencias para el
equilibrio ecológico en el medio acuático.
En el caso del CESEMIN, el agua se emplea como medio de
reacción, solvente, o simplemente se usa en el lavado de los
materiales que se emplean en los diferentes tipos de análisis.
La relativa escasez de este fluido vital, y su importancia
determinante para el funcionamiento de los ecosistemas
terrestres, motivan que el agua sea uno de los principales
objetivos de protección ambiental de la sociedad moderna.
En la actualidad, en todos los países las regulaciones de
control ambiental establecen límites a las descargas de
residuos líquidos que son vertidos en los cuerpos de agua;
además, fijan estándares de calidad de agua de acuerdo a su
potencial de uso.
22
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
2.3 El Agua como Ecosistema
Los ecosistemas de agua se pueden dividir partiendo
desde el punto de vista del movimiento del agua en:
•
Ecosistema léntico: de agua quieta o de escaso
caudal como en los lagos, estanques, pantanos y
embalses.
•
Ecosistema lótico (latín lotus: participio de lavere,
lavar): sistema de agua corriente como en los ríos,
manantiales y arroyos
Para el presente estudio, estamos tratando con el segundo
caso puesto que el cuerpo de agua de descarga directa es
un pequeño arroyo.
El objetivo de este trabajo es conseguir un manejo
adecuado de los efluentes industriales que se producen
debido a las actividades que se desarrollan en el Centro de
Servicios de Minerales (CESEMIN), de tal manera que no
generen un impacto sobre el ecosistema acuático o en
caso contrario, éste sea el mínimo.
2.4 Evaluación de la calidad del agua
En la actualidad el tema de la “Calidad del Agua” reviste
una importancia fundamental en todos los ámbitos en los
cuales se desarrollan las diferentes actividades del ser
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humano y los procedimientos que se emplean en su
evaluación son cada vez más técnicos, exactos y
versátiles, lo cual dista mucho de los primeros métodos,
más simples, a veces puramente subjetivos, destinados a
dar respuestas simples a preguntas como: ¿el agua parece
limpia?, ¿huele bien?, etc.
Si se considera el hecho de que el agua es un solvente tan
eficaz, capaz de contener todo tipo de sustancias,
entonces se entiende que se necesitan métodos de
evaluación más precisos, los cuales se han desarrollado
mediante técnicas de análisis químicos, instrumentales o
mediante técnicas combinadas.
.
A cada parámetro químico se le asocia una norma y el
agua es químicamente analizada como medida rutinaria
para garantizar que reúne los requisitos de calidad para
cada uno de los procesos de consumo.
Los científicos también descubrieron que el control
biológico de los sistemas acuáticos puede ser valioso para
la evaluación de la calidad del agua y la detección de la
contaminación. Los organismos acuáticos muestran una
respuesta duradera a los episodios de contaminación
intermitentes que no siempre se detectan
mediante el
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Ing. Nube Cecilia Castro de O
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control químico rutinario, que sólo muestrea un volumen de
agua relativamente pequeño en un momento dado. (4)
2.5 Contaminación del agua
El agua juega un papel fundamental en el funcionamiento
de la Biósfera. Por sus propiedades es un excelente medio
de transporte de energía y materia. La energía solar
permite mantener un ciclo hidrológico que tiene un efecto
determinante
sobre
todos
los
demás
ciclos
biogeoquímicos.
El agua es un fluido vital, sin el cual la existencia de la
vida, como se manifiesta en la Tierra, no es posible. La
Historia del Hombre nos demuestra que el agua, ha sido
uno de los principales recursos limitantes de su desarrollo
económico y social. Cada vez que la disponibilidad de
agua se redujo más allá de un nivel crítico, sea por razones
climáticas o por acción del hombre, languideció también el
grupo humano que formó su núcleo en torno a dicho
cuerpo de agua.
Un contaminante se define como «una sustancia que
aparece en el ambiente, al
menos en parte, como
resultado de las actividades humanas, y que tiene un
efecto nocivo sobre el entorno» (Moriarty, 1990).
25
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
El término «contaminante» es un término amplio y se
refiere a una gama de
compuestos, desde una
superabundancia de nutrientes que dan lugar a un
enriquecimiento del ecosistema hasta compuestos tóxicos
que pueden ser carcinógenos (causantes de cáncer),
mutágenos (causan daño a los genes) o teratogénicos
(compuestos que causan anormalidades a los embriones
en desarrollo).
Los contaminantes se dividen en dos grandes grupos:
(a)
los que afectan al medio físico
(b)
los
que
son
directamente
tóxicos
a
los
organismos, incluyendo a la humanidad.
Clasificación de los contaminantes
• Contaminantes Líquidos
El efecto de los residuos líquidos sobre los ecosistemas
acuáticos
depende,
entre
otros
factores,
de
su
composición química, de las características físicas y
biológicas del efluente, además de las características del
medio receptor acuático. Los contaminantes en fase
líquida incluyen un amplísimo rango de compuestos
disueltos y suspendidos, orgánicos e inorgánicos.
• Compuestos tóxicos:
Existen otros tóxicos, tales como los metales pesados o
ciertos compuestos orgánicos, cuya toxicidad persiste,
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Universidad de Cuenca
debido a que no son afectados por desactivación
natural. Estos últimos, son los más difíciles de controlar,
ya que por ser no degradables, se acumulan en el
medio receptor y, a pesar de ser desechados a muy
baja concentración, persisten y afectan la vida del
sistema. Por otra parte, los procesos naturales que
ocurren en el medio receptor incrementan la toxicidad
de algunos contaminantes primarios. Por ejemplo, el
mercurio inorgánico es tóxico, pero los compuestos de
organomercurio
generados
a
partir
de
mercurio
inorgánico en las aguas son 10 veces más venenosos.
Muchos de los compuestos tóxicos, no biodegradables,
que se encuentran a muy bajas concentraciones, pueden
ser ingeridos por los organismos vivientes de los diferentes
niveles tróficos, depositándose en sus tejidos y entrando
en la cadena alimenticia. Esto resulta en un aumento de la
concentración del material contaminante a medida que es
transferido a las especies superiores, lo que puede tener
consecuencias para la salud humana.
• Temperatura: Los efluentes calientes pueden alterar
negativamente el ecosistema, ya que la elevación de
la temperatura reduce la solubilidad del oxígeno. Más
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Ing. Nube Cecilia Castro de O
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aún, el metabolismo microbiano aumenta al elevarse
la temperatura (hasta cierto límite).
• pH: Es importante evitar descargar aguas con pH muy
diferente de 7.
La norma que consta en el TULAS presenta como límites
de pH 5 a 9, lo cual de debe a que este es el intervalo de
existencia de vida biológica
Cuando se produce la eutrofización de un cuerpo de agua,
se generan variaciones extremas de pH, las cuales tienen
un efecto negativo sobre muchas especies acuáticas. (5)
2.6 Capacidad de autodepuración del medio acuático
Los contaminantes sufren diferentes transformaciones
físicas, químicas y biológicas que tienen lugar en el medio
acuático.
Como
resultado
de
estos
procesos,
la
concentración del contaminante primario en la columna de
agua tiende a disminuir. La actividad biológica constituye
uno de los mecanismos de mayor importancia en la
autodepuración de los cuerpos receptores hídricos; sus
principales características se presentan a continuación.
28
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
La Tabla 3.7 ilustra algunos valores de constantes
cinéticas de
primer orden
para
varios
compuestos
orgánicos de interés, debido a su alta toxicidad (a modo de
referencia, se presentan los correspondientes valores para
su descomposición en aire).
Tabla 2: Constantes Cinéticas (1er orden) para
Degradación de Compuestos Orgánicos en Agua y en
Aire (6)
2.7 Características de los efluentes industriales
Deben considerarse como efluentes industriales, todas las
descargas
residuales
derivadas
de
los
procesos
industriales, así como también los vertidos originados por
distintos
usos
del
agua
industrial,
como
son
los
provenientes de las purgas de circuitos cerrados o
semicerrados de la refrigeración, de producción de vapor,
29
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
de
recirculación
de
aguas
de
proceso,
aguas
de
condensados, de limpieza de equipos y utensilios, etc.; los
cuales son evacuados a cualquier destino fuera de la
industria.
Las características de estos efluentes difieren de los
cloacales, tanto en cantidad como en calidad. Para una
líquido cloacal, las características determinantes que
definen su calidad son en promedio, las siguientes:
Característica
Val
or
Residuo
total
por
1000
evaporación
mg/l
pH
7
Sólidos suspendidos
350
mg/l
DBO5
250
mg/l
Sulfuros
0.5
mg/l
Grasas
40 mg/l
Tabla 3. Características de un efluente cloacal. (31)
A continuación se anotan algunos ejemplos de las
características de los efluentes en diferentes industrias:
30
Ing. Nube Cecilia Castro de O
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Tipo
de
Característica
de
Residuos
Valor
industria
Lavado
Total
por
50000
lanas
evaporación
mg/l
Industria
pH
2
Industria textil
pH
11
Destilerías
DBO5
20000
Metalúrgica
de
alcohol
mg/l
Mataderos
Sólidos suspendidos
2000
mg/l
Curtiembres
Lavado
de
Sulfuros
30 mg/l
Grasas
15000
lanas
mg/l
Tabla 4. Características de efluentes industriales. (31)
2.8 Contaminación de efluentes industriales en cursos
de agua
Cuando los cuerpos de agua reciben descargas de aguas
servidas urbanas o efluentes de origen industrial, se
degrada la calidad del cuerpo receptor, porque sus
características se han alterado y con ello la posibilidad de
su utilización de una manera segura, es decir que no cause
daño a los seres vivos.
31
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Los efluentes industriales pueden contener sustancias que
interfieren
en
el
proceso
biológico
natural
de
autodepuración en el cuerpo receptor. Así se tiene que:
a) Los compuestos tóxicos, causan el envenenamiento
crónico o agudo de los diferentes organismos
presentes en el agua, entre ellas se ubican los
metales, como el hierro, cromo, níquel, plomo, cadmio,
cinc, mercurio. plaguicidas, tanto fosfatados como los
clorados, los cuales propician una elevada mortandad
de los peces.
b) Los
compuestos
consumidores
de
oxígeno,
desequilibran el balance de oxígeno en el agua, un
ejemplo son los detergentes, aparte de ser tóxicos,
producen reducción de la concentración de oxigeno
disuelto y aumento de DBO.
c) La
contaminación
térmica,
producida
por
las
descargas con alta temperatura, acelera los procesos
de descomposición, el consumo de oxigeno disuelto
es mayor y también disminuye la solubilidad.
d) Sustancias que generan olor, sabor, color o turbiedad
como es el caso de los desagües de la industria
petroquímica, como petróleo, aceites minerales y otras
sustancias insolubles en el agua.
32
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
e) Nutrientes como fosfatos y nitratos, que provocan la
eutrofización de los cuerpos de agua tales como lagos,
lagunas o cursos lentos.
Es importante anotar que desde el punto de vista
bacteriológico, los desagües industriales, son menos
dañinos para el curso de agua, ya que en general no
contienen gérmenes patógenos.
2.9 Perjuicios en redes colectoras urbanas
Las sustancias contaminantes presentes en las aguas
residuales ejercen un deterioro muy significativo en las
redes colectoras de las ciudades, ya sea por efectos
físicos, como por ejemplo la disminución de la capacidad
portante o también por las reacciones químicas que
producen un desgaste en las mismas.
a) Los sólidos incompatibles con la velocidad de auto
limpieza, pueden formar embanques y por lo tanto se
produce una reducción de la sección.
b) La acumulación de grasas, que flotan y se reúnen en la
parte superior del conducto y a la que se adhieren
nuevos sólidos, son causantes de que en definitiva se
disminuya la capacidad portante del conducto.
33
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
c) La presencia de ácidos, que poseen una intensa acción
corrosiva.
También
los
pH
altos
que
producen
precipitación se sales insolubles.
d) La presencia de sulfuros (por ejemplo sulfuro de sodio
de la curtiembre) que en medio acido produce acido
sulfúrico, con el consiguiente problema de corrosión.
e) La concentración de sulfatos, cuando superan 300 mg/l
se puede producir un ataque al hormigón por medio de
los
aluminosilicatos
de
calcio,
formando
sulfoaluminatos, que aumentan de volumen y fisuran el
caño.
f) Otra causa de problemas en las redes colectoras es el
desprendimiento de gases, que pueden dar lugar a
toxicidad, explosiones o asfixia, para la gente que
trabaja en mantenimiento de las redes. Los gases que
se podrían encontrar en los desagües industriales son:
• Acido sulfhídrico (H2S), que causa un fuerte olor en
concentraciones muy bajas. Entre 0.1 a 0.3 % es
mortal. De 4 a 46 % es explosivo.
• Vapor
de
nafta
(Solventes),
provenientes
de
estaciones de servicio.
• Metano(CH4) entre el 5 y 15 % hay peligro de
explosión
34
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
• Acido cianhídrico (HCN). Cuando llega al 1 % en
volumen de aire, comienza la toxicidad y las
concentraciones de 2.5 % se dice que es mortal.
Entre 1.3 a 6% hay peligro de explosión. El HCN se
produce por el ataque de ácidos a los cianuros, por
ejemplo de la industria metalúrgica.
Los problemas de contaminación por efluentes industriales
se agravan por:
a. Falta de tratamiento de los efluentes finales frente a
las condiciones del cuerpo receptor
b. El gran desarrollo industrial acrecienta el efecto de la
contaminación. Hay tendencia al agrupamiento de
industrias (parques industriales) .Por otra parte, la
continua variación tecnológica de los complejos
industriales generan efluentes mas complejos y de
mayor poder de contaminación.
c. Falta de planes reguladores para el establecimiento
de industrias.
La contaminación de las aguas origina problemas que
pueden resumirse, de una manera práctica:
35
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
• Problemas higiénicos: Posibilidad de transmisión de
enfermedades ( aguas de consumo, balnearios,
contaminación de alimentos, etc)
• Problemas
económicos:
Mayor
consumo
de
productos químicos en los tratamientos que se tienen
que realizar en las plantas de potabilización de agua.
Mayor complejidad para el tratamiento de aguas para
la industria. Disminución del valor de las propiedades.
• Problemas
estéticos:
Alteración
del
aspecto
naturalmente agradable del curso de agua y de las
condiciones para el uso con fines recreativos y
deportivos.
• Problemas
ambientales:
Alteración
de
los
ecosistemas, con la consiguiente disminución de la
capacidad
directamente
de
autodepuración,
lo
cual
incide
en el número de especies que se
desarrollan en un determinado medio, así como
también su población. Otro problema lo constituyen
los efectos que produce la toxicidad de algunos
compuestos en el medio y su transmisión a través de
la cadena trófica. Un ejemplo de ello es la destrucción
de los lugares destinados para la pesca. (7)
36
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
3 Definiciones
A continuación se anotan las definiciones de los términos
relacionados con el tema en estudio.
3.1 Residuo
Todo material que no tiene valor de uso directo, y que es
descartado por su propietario. Esta definición implica que
existe el potencial de reciclaje, ya que el residuo es al mismo
tiempo una materia prima, pudiendo ocasionar dificultades de
manejo en caso de tratarse de residuos peligrosos. Por esta
razón, se recomienda considerar al residuo como tal, hasta
su transformación o disposición, ya que de esta manera se
consigue una mayor protección del ambiente, particularmente
cuando la infraestructura de control es limitada.
3.2 Residuo peligroso
Es aquel desecho que, en función de sus características de
corrosividad,
reactividad,
explosividad,
toxicidad,
inflamabilidad y patogenicidad, puede presentar riesgo a la
salud pública o causar efectos adversos al ambiente. No
incluye a los residuos radiactivos. Se ha puesto énfasis en las
características de peligrosidad tal como se utilizan en los
Estados Unidos y en otros países, y se han incluido las
características de explosividad y patogenicidad.
37
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Por otro lado, los residuos radiactivos, aunque en términos
reales presentan un peligro al ambiente, son generalmente
controlados por agencias u organismos diferentes de la
autoridad ambiental. Por lo tanto, su disposición debe ser
realizada en forma separada y según las condiciones de
seguridad necesaria para este tipo de residuo.
3.3 Corrosividad:
(Environmental
Protection
Agency,
1980)
Un residuo es corrosivo si presenta cualquiera de las
siguientes propiedades:
a) Ser acuoso y tener un pH menor o igual a 2 o mayor o
igual a 12.5;
b) Ser líquido y corroer el acero a una tasa mayor que 6,35
mm al año a una temperatura de 55ºC, de acuerdo con
el método NACE (National Association Corrosion
Engineers), Standard TM-01-69, o equivalente.
3.4 Reactividad:
(Environmental
Protection
Agency,
1980)
Un residuo es reactivo si muestra una de las siguientes
propiedades:
a) Ser normalmente inestable y reaccionar de forma
violenta e inmediata sin detonar;
b) Reaccionar violentamente con agua;
38
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
c) Generar gases, vapores y humos tóxicos en cantidades
suficientes para provocar daños a la salud o al ambiente
cuando es mezclado con agua;
d) Poseer, entre sus componentes, cianuros o sulfuros
que, por reacción, libere gases, vapores o humos
tóxicos en cantidades suficientes para poner en riesgo a
la salud humana o al ambiente;
e) Ser capaz de producir una reacción explosiva o
detonante bajo la acción de un fuerte estímulo inicial o
de calor en ambientes confinados.
3.5 Explosividad:
(Environmental
Protection
Agency,
1980)
Un residuo es explosivo si presenta una de las siguientes
propiedades:
a) Formar mezclas potencialmente explosivas con el agua;
b) Ser capaz de producir fácilmente una reacción o
descomposición detonante o explosiva a 25ºC y 1 atm;
c) Ser una sustancia fabricada con el objetivo de producir
una explosión o efecto pirotécnico.
3.6 Toxicidad: (PNUMA, 1989)
Un residuo es tóxico si tiene el potencial de causar la muerte,
lesiones graves, o efectos perjudiciales para la salud del ser
humano si se ingiere, inhala o si entra en contacto con la
piel. La definición de toxicidad es cualitativa y tiene como
39
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
propósito evitar la necesidad de equipos analíticos de
laboratorio altamente sofisticados para la clasificación de los
residuos.
Sin embargo, se debe tener en cuenta que una definición
más exacta requiere la utilización de límites cuantitativos de
contenido de sustancias tóxicas o el uso de definiciones que
establecen LC50 (concentración letal media que mata al 50%
de los organismos de laboratorio) tales como las que se usan
en Estados Unidos (Environmental Protection Agency, 1980)
o en el Estado de Sao Paulo, Brasil (CETESB, 1985).
3.7 Inflamabilidad: (Environmental Protection Agency,
1980)
Un residuo es inflamable si presenta cualquiera de las
siguientes propiedades:
a) Ser líquido y tener un punto de inflamación inferior a
60ºC, conforme el método del ASTM-D93-79 o el
método ASTM-D-3278-78 (de la American Society for
Testing and Materials), con excepción de las soluciones
acuosas con menos de 24% de alcohol en volumen;
b) No ser líquido y ser capaz de, bajo condiciones de
temperatura y presión de 25ºC y 1 atm, producir fuego
por fricción, absorción de humedad o alteraciones
químicas espontáneas y, cuando se inflama, quemar
40
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
vigorosa y persistentemente, dificultando la extinción del
fuego;
c) Ser un oxidante que puede liberar oxígeno y, como
resultado, estimular la combustión y aumentar la
intensidad del fuego en otro material. (8)
Según el TULAS (LIBRO VI),
se anotan una serie de
definiciones relacionas con el manejo de efluentes.
Contaminante: Cualquier elemento, compuesto, sustancia,
derivado
químico
o
biológico,
energías,
radiaciones,
vibraciones, ruidos, o combinación de ellos; que causa un
efecto adverso al aire, agua, suelo, recursos naturales, flora,
fauna, seres humanos, a su interrelación o al ambiente en
general.
Almacenamiento:
Acción
de
guardar
temporalmente
desechos en tanto se procesan para su aprovechamiento, se
entrega al servicio de recolección, o se disponen de ellos.
Confinamiento Controlado o Relleno de Seguridad: Obra
de ingeniería para la disposición final de desechos peligrosos
que garanticen su aislamiento definitivo y seguro.
Desechos: Son las sustancias (sólidas, líquidas, gaseosas o
pastosas) u objetos a cuya eliminación se procede, se
propone proceder o se está obligado a proceder en virtud de
lo dispuesto en la legislación nacional vigente.
41
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Desechos Peligrosos: Son aquellos desechos sólidos,
pastosos, líquidos o gaseosos resultantes de un proceso de
producción, transformación, reciclaje, utilización o consumo y
que contengan algún compuesto que tenga características
reactivas, inflamables, corrosivas, infecciosas, o tóxicas, que
represente un riesgo para la salud humana, los recursos
naturales y el ambiente de acuerdo a las disposiciones
legales vigentes.
Disposición Final: Es la acción de depósito permanente de
los desechos en sitios y condiciones adecuadas para evitar
daños a la salud y al ambiente.
Manejo: Se entiende por manejo las operaciones de
recolección, envasado, etiquetado, almacenamiento, re uso
y/o reciclaje, transporte, tratamiento y disposición final de los
desechos, incluida la vigilancia de los lugares de disposición
final.
Re uso: Proceso de utilización de un material recuperado en
otro ciclo de producción distinto al que le dio origen o como
bien de consumo.
Tratamiento: Acción de transformar los desechos por medio
de la cual se cambian sus características.
42
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
4 Legislación referente a los efluentes
La preocupación por el tema ambiental en nuestro país se
presentó desde hace mucho tiempo, tal como lo revela el
siguiente texto, en el cual se destacan algunos temas
relacionados con el manejo de los efluentes.
4.1 Acerca de las descargas de aguas residuales en
cuerpos de agua.
En
la
LEY
DE
PREVENCION
Y
CONTROL
DE
CONTAMINACION AMBIENTAL., Decreto Supremo No. 374.
RO/ 97 de 31 de Mayo de 1976, en el CAPITULO VI se lee:
De la Prevención y Control de la Contaminación de las Aguas
Art.
16.- Queda prohibido descargar, sin sujetarse a
las correspondientes normas técnicas y regulaciones, a
las redes de alcantarillado, o en las quebradas, acequias,
ríos, lagos naturales o artificiales,
marítimas,
así
como
infiltrar
o
en
en terrenos,
las
aguas
las
aguas
residuales que contengan contaminantes que sean nocivos a
la salud humana, a la fauna y a las propiedades.
Art.
17.-
El
Instituto
Ecuatoriano
de
Recursos
Hidráulicos (INERHI), en coordinación con los Ministerios
de Salud y Defensa, según
el
caso,
elaborarán los
proyectos de normas técnicas y de las regulaciones para
43
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
autorizar las descargas de líquidos residuales, de acuerdo
con la claridad de agua que deba tener el cuerpo receptor.
Art.
18.-
El Ministerio de Salud fijará el grado de
tratamiento que
deban
tener
los
residuos
líquidos
a
descargar en el cuerpo receptor, cualquiera sea su origen.
Art. 19.- El Ministerio de Salud, también, está facultado
para supervisar
la
construcción
de
las
plantas de
tratamiento de aguas residuales, así como de su operación y
mantenimiento, con el propósito de lograr los objetivos de
esta Ley.
Esta
preocupación
involucra
la
participación
de
las
Universidades, como se puede observar el CAPITULO IV en
donde se habla de los Organismos Ejecutivos, en el literal i).
i) Universidades
y
escuelas
concerniente a investigaciones
politécnicas,
sobre
en
lo
contaminación
ambiental en cuanto dispongan de medios técnicos y
científicos apropiados para ello.
Se contempla también los límites de descarga, lo cual
consta en el TULAS, como se puede ver en el LIBRO VI,
ANEXO 1.
En la norma
de Calidad ambiental y de descarga de
efluentes -. Recurso agua en el numeral 4.2.2.3 se enuncia
44
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
que “Toda descarga al sistema de alcantarillado deberá
cumplir,
al
menos,
con
los
valores
establecidos
a
continuación:
Parámetros
Aceites y grasas
Expresado Unid Límite máximo
como
ad
permisible
Sustancias
solubles en mg/l
100
hexano
Alkil mercurio
NO DETECTABLE
mg/l
Acidos o bases
que puedan
mg/l
Cero
causar
contaminación,
sustancias
explosivas o
inflamables.
Aluminio
Al
mg/l
5,0
Arsénico total
As
mg/l
0,1
Bario
Ba
mg/l
5,0
Cadmio
Cd
mg/l
0,02
CO3
mg/l
0,1
Carbonatos
45
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Expresado Unid Límite máximo
Parámetros
como
Caudal máximo
ad
l/s
permisible
1.5 veces el
caudal promedio
horario del
sistema de
alcantarillado.
Cianuro total
CN-
mg/l
1,0
Cobalto total
Co
mg/l
0,5
Cobre
Cu
mg/l
1,0
Extracto
mg/l
0,1
Cl
mg/l
0,5
Cr+6
mg/l
0,5
Compuestos
Expresado
mg/l
0,2
fenólicos
como fenol
Demanda
D.B.O5.
mg/l
250
D.Q.O.
mg/l
500
Cloroformo
carbón
cloroformo
(ECC)
Cloro Activo
Cromo
Hexavalente
Bioquímica
de
Oxígeno (5 días)
Demanda
46
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Expresado Unid Límite máximo
Parámetros
como
Química
ad
permisible
de
Oxígeno
Dicloroetileno
Dicloroetilen mg/l
1,0
o
Fósforo Total
P
mg/l
15
Hierro total
Fe
mg/l
25,0
TPH
mg/l
20
Manganeso total
Mn
mg/l
10,0
Materia flotante
VISIBLE
Mercurio (total)
Hg
mg/l
0,01
Níquel
Ni
mg/l
2,0
N
mg/l
40
Plata
Ag
mg/l
0,5
Plomo
Pb
mg/l
0,5
Hidrocarburos
Totales
de
Petróleo
Nitrógeno
Total
AUSENCIA
Kjedahl
Potencial
de
pH
5-9
hidrógeno
Sólidos
ml/l
20
Sedimentables
47
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Expresado Unid Límite máximo
Parámetros
como
Sólidos
ad
permisible
mg/l
220
mg/l
1 600
Suspendidos
Totales
Sólidos totales
Selenio
Se
mg/l
0,5
Sulfatos
SO4=
mg/l
400
Sulfuros
S
mg/l
1,0
o
Temperatura
Tensoactivos
C
< 40
mg/l
2,0
Tricloroetile mg/l
1,0
Sustancias
activas al
azul de
metileno
Tricloroetileno
no
Tetracloruro
de Tetracloruro mg/l
carbono
Sulfuro
de carbono
de Sulfuro de
mg/l
1,0
Concentraci mg/l
0,05
carbono
Compuestos
carbono
organoclorados
(totales)
1,0
ón de
organoclora
48
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Expresado Unid Límite máximo
Parámetros
como
ad
permisible
dos totales.
Organofosforados Concentraci mg/l
y carbamatos
(totales)
0,1
ón de
organofosfor
adosy
carbamatos
totales.
Vanadio
V
mg/l
5,0
Zinc
Zn
mg/l
10
Tabla 5. Límites de descarga al sistema de alcantarillado
público
Como dice el numeral 4.2.3.7 toda descarga a un cuerpo de
agua dulce, deberá cumplir con los valores establecidos en
la tabla 12.
Parámetros
Expresad Unida
o como
Aceites y
Sustancia
Grasas.
s solubles
d
Límite máximo
permisible
0,3
mg/l
49
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Parámetros
Expresad Unida
o como
Límite máximo
d
permisible
en hexano
Alkil mercurio
NO DETECTABLE
mg/l
Aldehídos
mg/l
2,0
Aluminio
Al
mg/l
5,0
Arsénico total
As
mg/l
0,1
Bario
Ba
mg/l
2,0
Boro total
B
mg/l
2,0
Cadmio
Cd
mg/l
0,02
Cianuro total
CN-
mg/l
0,1
Cloro Activo
Cl
mg/l
0,5
Cloroformo
Extracto
mg/l
0,1
carbón
cloroformo
ECC
Cloruros
Cl-
mg/l
1 000
Cobre
Cu
mg/l
1,0
Cobalto
Co
mg/l
0,5
Coliformes
Nmp/100
Fecales
2
ml
2
Remoción > al
99,9 %
Aquellos regulados con descargas de coliformes fecales menores o iguales a 3 000, quedan exentos de tratamiento.
50
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Parámetros
Expresad Unida
o como
Color real
d
Límite máximo
permisible
Color real unidad * Inapreciable en
es de
dilución: 1/20
color
Compuestos
Fenol
mg/l
0,2
Cr+6
mg/l
0,5
D.B.O5.
mg/l
100
D.Q.O.
mg/l
250
Dicloroetil
mg/l
1,0
Sn
mg/l
5,0
Fluoruros
F
mg/l
5,0
Fósforo Total
P
mg/l
10
Hierro total
Fe
mg/l
10,0
TPH
mg/l
20,0
fenólicos
Cromo
hexavalente
Demanda
Bioquímica de
Oxígeno (5
días)
Demanda
Química de
Oxígeno
Dicloroetileno
eno
Estaño
Hidrocarburos
51
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Parámetros
Expresad Unida
Límite máximo
o como
d
permisible
Mn
mg/l
2,0
Totales de
Petróleo
Manganeso
total
Materia
Visibles
Ausencia
flotante
Mercurio total
Hg
mg/l
0,005
Níquel
Ni
mg/l
2,0
Expresado
mg/l
10,0
mg/l
15
mg/l
0,05
mg/l
0,1
Nitratos +
Nitritos
como
Nitrógeno
(N)
Nitrógeno
N
Total Kjedahl
Organoclorado Concentra
s totales
ción de
organoclor
ados
totales
Organofosfora Concentra
dos totales
ción de
52
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Parámetros
Expresad Unida
o como
Límite máximo
d
permisible
organofosf
orados
totales.
Plata
Ag
mg/l
0,1
Plomo
Pb
mg/l
0,2
Potencial de
pH
5-9
hidrógeno
Selenio
Se
Sólidos
mg/l
0,1
ml/l
1,0
mg/l
100
mg/l
1 600
Sedimentables
Sólidos
Suspendidos
Totales
Sólidos totales
Sulfatos
SO4=
mg/l
1000
Sulfitos
SO3
mg/l
2,0
Sulfuros
S
mg/l
0,5
Temperatura
oC
Tensoactivos
Sustancia
< 35
mg/l
0,5
s activas
al azul de
53
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Parámetros
Expresad Unida
o como
Límite máximo
d
permisible
mg/l
1,0
mg/l
1,0
mg/l
5,0
mg/l
5,0
metileno
Tetracloruro
Tetraclorur
de carbono
o de
carbono
Tricloroetileno Tricloroetil
eno
Vanadio
Zinc
Zn
* La apreciación del color se estima sobre 10 cm de
muestra diluida.
Tabla 6. Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce
5.1 En cuanto a la Contaminación Ambiental, los aspectos
legales se detallan en el “REGLAMENTO A LA LEY DE
GESTION AMBIENTAL PARA LA PREVENCION Y
CONTROL DE LA CONTAMINACION AMBIENTAL” que
dice en el capítulo I, sección I
Art. 41.- ÁMBITO
54
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
b) Las normas técnicas nacionales que fijan los límites
permisibles de emisión, descargas y vertidos al ambiente; y,
c) Los criterios de calidad de los recursos agua, aire y
suelo, a nivel nacional.
Art. 43.- REGULADOS AMBIENTALES
Son personas naturales o jurídicas, de derecho público o
privado, nacionales o extranjeras, u organizaciones que a
cuenta propia o a través de terceros, realizan en el territorio
nacional y de forma regular o accidental, cualquier actividad
que tenga el potencial de afectar la calidad de los recursos
agua, aire o suelo como resultado de sus acciones u
omisiones.
Art. 45.- Principios Generales
Toda acción relacionada a la gestión ambiental deberá
planificarse y ejecutarse sobre la base de los principios de
sustentabilidad, equidad, consentimiento informado previo,
representatividad
validada,
coordinación,
precaución,
prevención, mitigación y remediación de impactos negativos,
solidaridad, corresponsabilidad, cooperación, reciclaje y
reutilización de desechos, conservación de recursos en
general, minimización de desechos, uso de tecnologías más
limpias,
tecnologías
alternativas
ambientalmente
55
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
responsables y respeto a las culturas y prácticas tradicionales
y posesiones ancestrales. Igualmente deberán considerarse
los
impactos
ambientales
de
cualquier
producto,
industrializados o no, durante su ciclo de vida.
En el CAPITULO II, se habla del MARCO INSTITUCIONAL Y
COMPETENCIAS
Art. 47.- Marco Institucional
El marco institucional en materia de prevención y control de
la
contaminación
ambiental
consta
de
los
siguientes
estamentos:
a) Consejo Nacional de Desarrollo Sustentable (CNDS).
b) Ministerio del Ambiente (MAE) o Autoridad Ambiental
Nacional (AAN).
c) Sistema Nacional Descentralizado de Gestión Ambiental
(SNDGA);
LIBRO VI 218
i Reguladores ambientales por recurso natural,
ii Reguladores ambientales sectoriales; y,
iii Municipalidades y/o Consejos Provinciales.
Art. 121.- e) Los métodos de medición y control, las que
corresponderán, en caso de existir, a aquellas elaboradas por
el Instituto Nacional de Normalización Ecuatoriano (INEN). En
caso de no existir normas de medición y control a escala
nacional deberán adoptarse las normas de Sociedad
56
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Americana para Ensayos y Materiales (ASTM) o de la
Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos de
América (USEPA).
En el CAPÍTULO III, Sección I, Artículo 160 se especifica
sobre quienes recae la responsabilidad
concretas que
y las acciones
se deben desarrollar en el manejo de
desechos peligrosos.
Art. 160.- “Todo generador de desechos peligrosos es el
titular y responsable del manejo de los mismos hasta su
disposición final, siendo su responsabilidad:
a. Tomar medidas con el fin de minimizar al máximo la
generación de desechos peligrosos.
b. Almacenar los desechos en condiciones ambientalmente
seguras, evitando su contacto con el agua y la mezcla
entre aquellos que sean incompatibles.
c. Disponer de instalaciones adecuadas para realizar el
almacenamiento
temporal
de
los
desechos,
con
accesibilidad a los vehículos recolectores.
d. Realizar la entrega de los desechos para su adecuado
manejo, únicamente a las personas autorizadas para el
efecto por el MA o por las autoridades secciónales que
tengan la delegación respectiva.
57
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
e. Inscribir su actividad y los desechos peligrosos que
generan,
ante
la
STPQP
o
de
las
autoridades
secciónales que tengan la delegación respectiva, el cual
remitirá la información necesaria al MA.
f. Llevar en forma obligatoria un registro del origen,
cantidades producidas, características y destino de los
desechos peligrosos, cualquiera sea ésta, de los cuales
realizará una declaración en forma anual ante la
Autoridad Competente; esta declaración es única para
cada generador e independiente del número de
desechos y centros de producción. La declaración se
identificará
con
un
número
exclusivo
para
cada
generador. Esta declaración será juramentada y se lo
realizará de acuerdo con el formulario correspondiente,
el generador se responsabiliza de la exactitud de la
información
declarada,
la
cual
estará
sujeta
a
comprobación por parte de la Autoridad Competente.
g. Identificar
generados,
y
caracterizar
de
acuerdo
los
a
desechos
la
peligrosos
norma
técnica
correspondiente.
En la Sección II se habla DEL MANEJO DE LOS
DESECHOS
PELIGROSOS,
RECOLECCION, se lee en el
en
lo
referente
a
Art. 163.- Dentro de esta
etapa de la gestión, los desechos peligrosos deberán ser
58
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
envasados, almacenados y etiquetados, en forma tal que no
afecte la salud de los trabajadores y al ambiente, siguiendo
para el efecto las normas técnicas pertinentes establecidas
por el Instituto Ecuatoriano de Normalización (INEN) o, en su
defecto por el MA (Ministerio del Ambiente) en aplicación de
normas internacionales validadas para el país.
Los envases empleados en el almacenamiento deberán ser
utilizados únicamente para este fin y ser construidos de un
material resistente, tomando en cuenta las características
de peligrosidad y de incompatibilidad de los desechos
peligrosos con ciertos materiales.
Art. 164.- Los lugares para el almacenamiento temporal
deben cumplir con las siguientes condiciones mínimas:
a) Ser lo suficientemente amplios para almacenar y
manipular en forma segura los desechos y cumplir todo lo
establecido en las normas INEN.
b) El
acceso
a
estos
locales
debe
ser
restringido
únicamente para personal autorizado provisto de todos
los implementos determinados en las normas de
seguridad industrial y contar con la identificación
correspondiente a su ingreso.
c) Poseer equipo y personal adecuado para la prevención y
control de emergencias. (9)
59
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5 Métodos de tratamiento de efluentes Industriales
5.1 Factores específicos de contaminación.
Ilustración 3 Factores específicos de contaminación
5.2 Clasificación de los contaminantes según los
métodos de tratamiento
Las aportaciones significativas de contaminación que se
enumeran seguidamente, se han clasificado en función de los
métodos de tratamiento que se pueden aplicar en cada caso.
a)
Elementos insolubles separables físicamente con o sin
floculación:
materias
grasas,
flotantes
(grasas,
hidrocarburos alifáticos, alquitranes, aceites orgánicos,
60
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etc.).
Materias
sólidas
en
suspención
(arenas,
óxidos,
hidróxidos, pigmentos, azufre coloidal, látex, fibras, etc.).
b)
Elementos
orgánicos
separables
por
adsorción:
colorantes, detergentes, compuestos macromoleculares
diversos, compuestos fenolados.
c)
Elementos separables por precipitación: metales tóxicos
y metales pesados, como son , Fe, Cu, Zn, Ni, Be, Ti,
Al, Pb, Hg, Cr, los mismos que pueden precipitar en una
cierta zona de PH, por adición de Ca2+.
Elementos que pueden precipitar en forma de sales
insolubles de hierro o de complejos: sulfuros, fosfatos,
cianuros, sulfocianuros.
d)
Elementos separables por desgasificación o stripping:
H2S, NH4, alcoholes, fenoles y sulfuros.
e)
Elementos que necesitan una reacción de oxidaciónreducción:
cianuros,
cromo
hexavalente,
sulfuros,
cromo, nitrito.
f)
Ácidos y bases: ácido clorhídrico, nítrico, sulfúrico y
fluorhídrico; bases diversas.
g)
Elementos que pueden concentrarse por intercambio
iónico o por ósmosis inversa: radionucleidos tales como
iodo, Mo, Cs; sales de ácidos y de bases fuertes;
compuestos orgánicos ionizados, los cuales pueden ser
61
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separados
por
intercambio
iónico,
compuestos
orgánicos no ionizados, a los cuales se les puede
aplicar ósmosis inversa.
h)
Elementos que se adaptan a un tratamiento biológico:
todos los elementos biodegradables por definición; por
ejemplo, azúcares, proteínas, fenoles. Los tratamientos
biológicos pueden aplicarse también, después de su
aclimatación, a compuestos orgánicos tales como el
formol, la anilina y ciertos detergentes.
5.3 Tratamientos
Se entiende por “Tratamiento” la
modificación de las
características físicas, químicas o biológicas de cualquier
residuo, de modo tal que se eliminen sus propiedades
nocivas, se reduzca su volumen o simplemente se lo haga
susceptible de recuperación.
Con los diferentes tipos de tratamiento se logra la reducción
de la toxicidad y de los componentes peligrosos en el
desecho para minimizar los impactos potenciales en la salud
humana y el ambiente. La elección del tratamiento apropiado
depende
fundamentalmente
de
la
naturaleza
de
los
contaminantes, de su concentración, del grado de eliminación
que se desea lograr, del espacio requerido, de los costos, de
la disponibilidad de soporte técnico, etc.
62
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Universidad de Cuenca
En el laboratorio del CESEMIN se realizan operaciones
caracterizadas por el uso de un número relativamente amplio
y variable de productos químicos en cantidades reducidas, no
comparable con las cantidades que se requieren en una
industria. Sin embargo
habrá que decidir si son o no
peligrosos; para ello se debe efectuar la recolección de
efluentes durante un período determinado, su caracterización
y posteriormente su verificación teniendo como referencia
las leyes vigentes.
Según los resultados obtenidos se escogerá el tratamiento
adecuado.
Los principios básicos en que se fundamenta el manejo de
residuos químicos son:
a) la minimización de los mismos
b) la separación de los residuos generados
c) el tratamiento de los residuos que sean peligrosos.
Si el residuo no es peligroso, se puede descartar por el
desagüe, siempre y cuando cumpla las normas de vertido y
los que son peligrosos deben tratarse adecuadamente, con
miras a su inertización, a su reciclado, su recuperación en los
casos en que sea posible y a su disposición final.
La aplicación de todo tratamiento deberá basarse en:
•
el conocimiento de los diversos contaminantes;
•
la caracterización de los efluentes;
63
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•
la separación de los efluentes
En ciertos casos resulta conveniente aislar los efluentes y
someterlos a un tratamiento específico, esto se aplica por
ejemplo en el caso de los compuestos inorgánicos y los
orgánicos, debido no solamente a sus características
particulares, a los volúmenes generados que son variables,
sino también a su diferente grado de peligrosidad.
5.4 Tratamientos preliminares.
Se puede realizar la regulación del caudal hidráulico y de la
carga contaminante, que puede llevarse a cabo mediante el
empleo de depósitos de homogeneización, en los que se
almacena durante algunas horas, e incluso por espacio de
varios días, la totalidad de los efluentes producidos.
Algunas veces es necesario realizar operaciones previas de
neutralización, de oxidación y de reducción, para tratar
efluentes concentrados o muy tóxicos.
Un criterio muy general que se aplica para el tratamiento de
efluentes líquidos y desechos sólidos es el siguiente:
a) Tratamiento físico (primario): en esta denominación
podemos citar la eliminación de aceites en emulsión y
de materias diversas en suspensión.
b) Tratamiento biológico (secundario): Clarificación con
reducción simultánea de D.B.O. coloidal y de la D.Q.O.
correspondiente.
64
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La posibilidad de recurrir a tratamientos biológicos, es decir, a
una
depuración
de
tipo
biológica
depende
de
la
biodegradabilidad de los efluentes. Cuando no se conocen
exactamente
las
características
de
los
fangos,
es
indispensable realizar ensayos previos.
Estos dos tipos de tratamiento se aplican por ejemplo a los
efluentes industriales que provienen de las industrias de
alimentos.
c) Tratamiento químico (terciario): Este es el caso del
CESEMIN, debido a que el tipo de muestras que se
procesan son casi en su totalidad de origen inorgánico.
Este último tratamiento implica la necesidad de mantener una
zona de PH definida, y, según la naturaleza del proceso
(precipitación, cristalización, adsorción o floculación), puede
realizarse en reactores-decantadores o clarificadores.
La depuración fisicoquímica puede ir precedida o seguida de
uno de los procesos siguientes:
•
Neutralización;
•
Oxidación o reducción;
•
Desgasificación o stripping.
Sólo se requiere de una filtración en caso de normas de
vertido muy estrictas relativas a la materia en suspensión y a
los metales totales.
65
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5.5 Contaminación con metales pesados
Algunos de los metales pesados están entre los más dañinos
de los contaminantes elementales y son de particular interés
debido a su toxicidad para los humanos. Estos elementos
son, en general, los metales de transición, así como algunos
elementos representativos, como el plomo y el estaño. Los
metales pesados incluyen a elementos esenciales como el
hierro y también a metales tóxicos como el cadmio y el
mercurio. La mayoría de ellos tiene una marcada afinidad por
el azufre evitando la función de las enzimas y formando
enlaces con ellas a través de sus grupos con azufre. El grupo
carboxílico de las proteínas (-CO2H) y los grupos amino (NH2) también se enlazan químicamente con los metales
pesados. Los iones de cadmio, cobre, plomo y mercurio se
unen a las membranas celulares, impidiendo los procesos de
transporte a través de la pared celular. Los metales pesados
también pueden precipitar biocompuestos de fosfato o
catalizar su descomposición. (10)
Metales tóxicos son aquellos cuya concentración en el
ambiente puede causar daños en la salud de las personas.
Los términos metales pesados y metales tóxicos algunas
veces se usan como sinónimos pero sólo algunos de ellos
pertenecen a ambos grupos.
66
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Algunos
metales
son
indispensables
en
bajas
concentraciones, para el normal desarrollo de los procesos
biológicos, ya que forman parte de sistemas enzimáticos,
como el cobalto, zinc, molibdeno, o como el hierro que forma
parte de la hemoglobina. Su ausencia podría ser la causa de
diversas enfermedades.
Estos metales pueden introducirse a los organismos vivos a
través de los alimentos o como partículas que se respiran y
se van acumulando con el paso del tiempo, hasta llegar a
límites de toxicidad. Si la incorporación es lenta se producen
intoxicaciones crónicas, que dañan los tejidos u órganos en
los que se acumulan.
Como constituyentes importantes de muchas aguas podemos
encontrar un número importante de metales pesados aunque
su cuantificación sea a niveles de traza. Sin embargo cuando
se trata de las aguas residuales se puede encontrar gran
número de metales pesados diferentes. Entre ellos se puede
destacar: Arsénico (As), Cadmio (Cd), Cobalto (Co), Cromo
(Cr), Cobre (Cu), Hierro (Fe), Manganeso (Mn),Mercurio (Hg),
Níquel (Ni), Plomo (Pb), Estaño (Sn) y Cinc (Zn).
Todos ellos se encuentran catalogados en la Directiva
Europea 96/61/CE IPPC (Ley 16/2002) como sustancias
contaminantes que deben tenerse obligatoriamente en
consideración para fijar valores límites de emisiones. (11)
67
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Las fuentes habituales de aguas residuales que contienen
grandes cantidades de metales como el cromo, cadmio,
cobre, mercurio, plomo y zinc proceden, principalmente, de
limpieza de metales, recubrimientos, curados, refino de
fosfato y bauxita, generación de cloro, fabricación de baterías
y teñidos.
Los efectos que provocan sobre el medio
ambiente son los siguientes: mortalidad de los peces, y
moluscos,
envenenamiento
de
ganado,
mortalidad
de
plancton, acumulaciones en el sedimento.
Otra serie metales como el hierro, calcio, magnesio o
manganeso también están presentes en aguas residuales de
las industrias de metalúrgica, fabricación de cemento y
cerámicas. Sus efectos, menos peligrosos que los anteriores,
principalmente son el cambio en las características del agua:
color, dureza, salinidad e incrustaciones.
Debido a su toxicidad, la presencia de cualquiera de ellos en
cantidades excesivas interferirá en gran número de los usos
del agua. El BOCM (Boletín Oficial de la Comunidad de
Madrid) nº269 (1993) sobre vertidos líquidos industriales al
Sistema Integral de Saneamiento establece los valores
límites de los siguientes metales: (12)
Cromo Total : Cromo
5 mg/L
Hexavalente:
3
68
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mg/L
Bario: 20 mg/L Cadmio: 0,5 mg/L
Cobre: 3mg/L
Hierro: 10 mg/L
Manganeso: 2 Mercurio: 0,1 mg/L
mg/L
10 Plomo: 1 mg/L
Níquel:
mg/L
Zinc: 5 mg/L
Tabla 7. Límites de metales para vertidos industriales
En la tabla 8 se recogen las EC50 de algunos de los
anteriores metales obtenida mediante diferentes ensayos de
Ecotoxidad con microorganismos de referencia:
Metal
Organismo
EC50 (µ
µg/L)
Cadmio P.subcapitata 65-74
V.fisheri
Referencia
Guéguen y col.,2004
17-452
USEPA,2001
7965
Guéguen y col.,2004
16500
Blaise y col.,1994
Cromo
P.subcapitata 40-900
Guéguen y col.,2004
IV
V.fisheri
13756
Guéguen y col.,2004
16000
Blaise y col.,1994
Cobre
P.subcapitata 12-19
V.fisheri
Guéguen y col.,2004
12-917
USEPA,2001
580
Guéguen y col.,2004
69
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Plomo
Zinc
150
Blaise y col.,1994
500
Utgikar y col.,2004
P.subcapitata 1900-4600
USEPA,2001
V.fisheri
122
Guéguen y col.,2004
160
Blaise y col.,1994
Guéguen y col.,2004
P.subcapitata 55-79
V.fisheri
45-2600
USEPA,2001
488
Guéguen y col.,2004
1200
Blaise y col.,1994
1480
Utgikar y col.,2004
Tabla 8. EC50 de algunos metales.
Debido a esta naturaleza tóxica, algunos metales pesados
causan impacto negativo sobre los tratamientos biológicos
convencionales, así como sobre los ecosistemas receptores.
En la tabla 9 se muestran los límites de concentración de
algunos metales que inhiben el tratamiento biológico:
Sustancia
Concentración de
inhibición (mg/L)
Cadmio (Cd2+)
2-5
Bicromato
3-10
(CrO42-)
Cobre (Cu2+)
1-5
70
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Niquel (Ni2+)
2-10
Zinc (Zn2+)
5-20
Tabla 9. Límites de concentración de metales que inhiben el
tratamiento biológico.
Es por ello que a menudo resulta conveniente medir y
controlar las concentraciones de estas substancias. Las
cantidades
de
muchos
de
estos
metales
pueden
determinarse, a concentraciones muy bajas, empleando
métodos
instrumentales
entre
los
que
destacan
la
espectroscopía de emisión de plasma con detención óptica o
con detención de masas y la espectroscopía de absorción
atómica. Este último método se aplica en la mayor parte de
análisis que se efectúan en el CESEMIN.(13)
5.6 Tratamientos aplicables para la eliminación de
metales pesados
5.6.1 Precipitación química
Las operaciones de precipitación y sedimentación química,
llevadas a cabo de manera independiente o en combinación
con
reacciones
de
oxidación-reducción,
se
utilizan
ampliamente para la eliminación de metales.
Los agentes de precipitación habitual son: cal, sosa cáustica
y sulfuros. En la tabla 9 se recogen sus características:
71
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Sosa
Cal, Ca(OH)2
Reactivo
NaOH
cal
Genera
grandes Genera
volúmenes
cal
menos Tratamiento eficaz
de volúmenes
lodos
lodos básicos
lodos
aplicables
recuperación
suelos
FeS
más Más cara que la Más cara que la
barato
Los
Cáustica, Sulfuros, NaSH y
son
a
la
de
de a
bajas
concentraciones
Lodo aplicable a la Lodo aplicable a la
recuperación
suelos
de recuperación
de
suelos
Tabla 10. Características de los precipitantes
También se emplean carbonatos de sodio y de calcio cuando
su solubilidad correspondiente, dentro de un intervalo de pH,
no es la suficiente para acudir a este tratamiento.
El gráfico 1 muestra la solubilidad de varios hidróxidos y
sulfuros metálicos en diferentes condiciones de pH.
72
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Gráfico 1. Solubilidad de hidróxidos y sulfuros metálicos
según el pH
Una variante de la operación de precipitación es la
precipitación electrostática, la cual se encuentra en vías de
implantación a escala industrial.
La sedimentación puede ser sustituida por una filtración
dependiendo del metal a tratar, así para el caso de retirar
73
Ing. Nube Cecilia Castro de O
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zinc, la precipitación química con cal se acompaña de una
filtración en lechos de arena.
Para retirar cadmio, níquel o plomo suele adicionarse en la
etapa de precipitación con cal un agente de captación para
estos compuestos que está formado de silicatos, carbonatos
y fosfatos de metales alcalinos.
Esta adición además de
obtener mayores rendimientos favorece la decantación.
Para retirar Zinc, Hierro, Cobre o Manganeso la cal empleada
en la precipitación se puede sustituir por óxido de magnesio.
El método usado más común para quitar los iones solubles
del metal es precipitar el ion como hidróxido metálico. El
proceso puede ser automatizado y controlado fácilmente por
un controlador simple del pH. Elevando el pH de la solución
con un material alcalino común tal como cal o hidróxido del
sodio, los compuestos metálicos se convierten en insolubles
y son precipitados en la solución. En el siguiente gráfico se
presenta la curva de solubilidad de los metales, que muestra
la solubilidad de los hidróxidos metálicos en relación con el
pH.
74
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Gráfico 2. Precipitación de Metales
Por ejemplo, el cobre: A un pH de 6.0, el cobre (Cu) tiene una
solubilidad de 20 mg/l y en un pH de 8.0 la solubilidad es 0.05
mg/l. El níquel tiene una curva similar pero ocurre en 3
puntos de pH más altos. Es decir, en un pH de 8.0 el níquel
(Ni) tiene una solubilidad de 70 mg/l y en un pH de 10.2 la
solubilidad es 0.1 mg/l.
Varios metales tales como cromo y zinc son anfóteros o sea
que son solubles en las condiciones alcalinas y ácidas. El
cromo alcanza su menor solubilidad teórica de 0.08 mg/l a un
pH de 7.5. Si el cromo y el níquel están presentes en una
misma solución, debe ser elegido un mismo valor de pH que
precipite ambos iones. Es común utilizar un pH de 9.0 - 9.5
para precipitar ambos metales. (15)
75
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Stanley E. Manahan en su libro “Introducción a la Química
Ambiental” en las páginas 69 a 71, se refiere a los Diagramas
pE y pE-pH y realiza una deducción de fórmulas en la cual se
llega a los límites de pH para precipitación de metales,
llegando al valor de 8.95, muy cercano al rango que se
mencionó anteriormente: 9.0 - 9.5.
Dicha deducción se transcribe a continuación:
“Un concepto muy útil en la química de oxidación-reducción
acuática es el de pE, el cual es análogo al pH y está definido
conceptualmente como el logaritmo negativo de la actividad
(a) del electrón:
1
2
Valores altos de pE (relativamente positivos) en el agua
indican la presencia de especies oxidantes, mientras que
valores bajos de pE (relativamente negativos) reflejan la
presencia de especies reductoras en el equilibrio. Por
ejemplo, una muestra de agua que contenga principalmente
formas oxidadas de carbono, nitrógeno y azufre, tales como
CO2, NO3- y SO42-, respectivamente, tendrá un valor de pE
relativamente alto. Una muestra de agua que contenga las
76
Ing. Nube Cecilia Castro de O
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formas reducidas de estos elementos, como por ejemplo
CH4, NH3+ y H2S, tendrá un valor bajo de pE.
En química acuática, en lugar de usar E y E0, generalmente
es más conveniente usar pE y pE0 que, matemáticamente, se
calculan según
3
4
Diagramas de pE-pH
A menudo es útil construir diagramas pE-pH para describir
las especies que pueden esperarse en el agua bajo
diferentes condiciones de actividad de los electrones
(condiciones oxidantes o reductoras) y pH (actividad alta o
baja del ion H+). Estos diagramas muestran las regiones de
estabilidad y las líneas límite de existencia para las distintas
especies en el agua. Debido a las numerosas especies que
pueden formarse, estos diagramas pueden llegar a ser
sumamente
complicados.
Por
ejemplo,
si
se
está
considerando un metal, atendiendo las diferentes regiones
descritas por el diagrama de pE-pH, éste puede existir en
diferentes
estados
de
oxidación
formando
complejos
77
Ing. Nube Cecilia Castro de O
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hidróxidos, así como diferentes formas sólidas de óxido o
hidróxido del metal. La mayoría de las aguas contienen
carbonatos y muchas contienen sulfatos y sulfuros en
diferentes regiones del diagrama. Para ilustrar los principios
involucrados, se considera a continuación un diagrama del
pE-pH simplificado.
El diagrama pE-pH para el hierro puede construirse
suponiendo una concentración máxima de hierro en solución,
en este caso 1.0 x 10-5 M. Se consideran los siguientes
equilibrios:
5
6
7
8
9
Las constantes Kps y K’ps se derivan de los productos de
solubilidad de Fe(OH)2 y Fe(OH)3, respectivamente y están
expresadas en función de [H+] para facilitar los cálculos. Debe
notarse que no se considera la formación de especies como
Fe(OH)2, Fe(OH)3 y FeCO3 o FeS sólidos, aún cuando todas
78
Ing. Nube Cecilia Castro de O
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ellas podrían ser de importancia en un sistema acuático
natural.
Para construir el diagrama de pE-pH deben considerarse
varios límites. Los dos primeros son los límites oxidante y
reductor del agua. En el extremo alto de pE, el límite de
estabilidad del agua se define por el equilibrio entre la forma
oxidada de O, O2 gaseoso a la presión de 1 atm (Manahan,
2000) y el O en H2O, dado por la semi-reacción escrita para 1
electrón como
10
Y descrita por la ecuación de Nernst:
11
12
Para un pH dado, cuando el pE es mayor que el valor
obtenido por la ecuación anterior, el agua se descompone
para dar O2. El límite inferior del pE se define por la semireacción.
13
79
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Que expresa la condición límite
14
Para un pH dado, cuando el pE es menor que el valor dado
por la ecuación anterior, el agua se descompone para dar H2.
El
diagrama
de
pE-pH
construido
para
el
sistema
correspondiente al hierro debe estar dentro de los límites
definidos por las ecuaciones 12 y 14
Por debajo de pH=3, el Fe3+ puede existir en equilibrio con el
Fe2+. La línea límite que separa esas dos especies, donde
[Fe3+] = [Fe2+], está dada por el siguiente cálculo:
15
16
17
A un valor de pE mayor que 13,2 al aumentar el pH desde
valores muy bajos, el Fe(OH)3 precipita de una solución de
Fe3+. El pH al que ocurre la precipitación depende, por
supuesto, de la concentración de Fe3+. En este ejemplo, se
80
Ing. Nube Cecilia Castro de O
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ha escogido una concentración máxima de hierro soluble de
1.00x10-5 M, por lo que, en el límite de Fe3+/Fe(OH)3, [Fe3+] =
1.00x10-5 M. Ka sustitución de estos valores en la ecuación
16.9 da:
18
19
De manera similar, puede definirse el límite entre el ión Fe2+
y el Fe(OH)2 sólido, suponiendo que, en el límite, [Fe2+] =
1.00x10-5 M (concentración máxima de hierro soluble
especificada al inicio de este ejercicio) y la Ecuación 16.7
20
21
Dentro de un amplio intervalo de pE-pH, la especie Fe2+ es
la especie predominante de hierro soluble en equilibrio con el
óxido hidratado sólido de hierro (III), Fe(OH)3. El límite entre
esas dos especies depende tanto del pE como del pH. Al
sustituir la ecuación 18 en la ecuación 15 se obtiene:
22
81
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
23”
La solubilidad teórica generalmente no existe en la práctica.
El coagulante metálico tal como cloruro férrico, sulfato de
aluminio, se utiliza generalmente para acelerar la coagulación
y la precipitación de los metales pesados. El hidróxido férrico
y/o el hidróxido de aluminio precipitan y tienden a formar el
coprecipitado con el níquel y el cromo.
A un valor de pH de 9 - 9.5 precipitarán generalmente ambos
iones a su nivel requerido por las normas. Si el cromo se
debe precipitar a un nivel menor de 0.5 mg/l el pH se debe
operar en 7.0-8.0. Si el níquel esta presente debe ser
precipitado como ion metálico de sulfuro. El cromo no forma
precipitados insolubles de sulfuro y se debe precipitar como
hidróxido entre pH 7.0 - 8.0.
Ciertos iones de metal, sobre todo de cobre, zinc y cadmio
forman fácilmente complejos metálicos con amoníaco. El
complejo de amoniaco de metal permanece soluble en
valores de pH más altos que impiden la precipitación del
hidróxido
metálico.
Hay
varios
métodos
usados
convencionalmente para destruir el complejo de amonio y
para precipitar este ion metálico.
El ion del amoníaco se puede destruir por la oxidación con
cloro u ozono. La eliminación del amoníaco destruye el
82
Ing. Nube Cecilia Castro de O
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complejo. Sin embargo, el costo es muy alto, comparado a
otros métodos. La adición de ión ferroso soluble como el
sulfato ferroso o cloruro ferroso coprecipitará el ion metálico
con el hidróxido del hierro.
El método más económico es agregar iones solubles de
sulfuro y romper el complejo de amoniaco precipitando los
compuestos metálicos. El siguiente gráfico muestra la
solubilidad de los compuestos. El sulfuro de cobre, por
ejemplo, es un compuesto muy insoluble y la presencia de
solubles precipitados de cobre disocia del complejo de
amoniaco. Al final, el cobre es removido del complejo y se
precipita como sulfuro de cobre. El amoníaco permanece en
la solución
83
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Gráfico 3 Solubilidad de los Compuestos
La precipitación del sulfuro se puede lograr con un sulfuro
inorgánico o varios compuestos orgánicos ricos de sulfuro.
El pH de la solución remanente deberá cumplir el valor que
indica la normativa para su descarga. (16)
5.6.2 Intercambio Iónico
Para la eliminación de metales pesados en disoluciones
diluidas resultan aplicables los sistemas de intercambio
iónico.
Las resinas que se emplean son resinas de
intercambio catiónico, que se clasifican en fuertemente o
débilmente ácidas.
84
Ing. Nube Cecilia Castro de O
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Las resinas fuertemente ácidas presentan las siguientes
selectividades en orden decreciente de preferencia hacia los
diferentes cationes: bario, plomo, calcio, níquel, cadmio,
cobre, zinc, magnesio, potasio, amoniaco, sodio e hidrógeno.
La Ultrafiltración es utilizada como pre-tratamiento de
sistemas de ósmosis inversa para la desalinización de agua
de mar ya que aporta un beneficio económico considerable.
Las dosis de coagulantes disminuyen, generando una baja en
el consumo de químicos de limpieza. El tiempo de parada del
sistema para el mantenimiento es menor. La utilización de
cartuchos de filtración también disminuye obteniendo como
resultado global un aumento de la vida útil de las membranas
de ósmosis inversa, una baja en el costo operativo y un
menor impacto ambiental.
5.6.3 Ósmosis inversa
Constituye una alternativa para la eliminación de metales de
corrientes residuales de bajo caudal, debido a su capacidad
de retención de sales, lo cual supera a otros procedimientos
encaminados a la separación.
85
Ing. Nube Cecilia Castro de O
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Ilustración 4 Esquema de filtración para diferentes
dimensiones de partícula
“Los procedimientos avanzados de filtración que utilizan
membranas semipermeables (microfiltración, ultrafiltración,
nanofiltración y ósmosis inversa), constituyen un grupo de
tecnologías limpias, de característica modular, con bajos
requerimientos energéticos que preservan la calidad y la
funcionalidad de los productos a separar o concentrar.” Trejo
Valencia, Radamés (2008)
Los resultados de la investigación realizada por este autor se
han recopilado en la tabla 9:
Filtro Ultrafiltració Ösmosi Membran
de
n
s
a en línea
aren
%
inversa
%
86
Ing. Nube Cecilia Castro de O
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a %
%
Cloruros
2,91
39,01
93,61
95,94
Sulfatos
3,02
46,31
97,93
98,82
Sodio
6,17
56,05
Plomo
4,36
30,25
45,11
59,63
Níquel
12,57 55,18
72,53
84,58
Cadmio
6,18
37,00
58,83
72,15
Zinc
9,00
34,93
66,48
75,81
Cromo
4,46
14,71
35,60
41,80
Hierro
22,56 47,00
29,57
40,32
Manganes
o
2,50
17,46
Tabla 11. Procedimientos avanzados de filtración (17)
5.6.4 Oxidación-Reducción
Las reacciones químicas de oxidación-reducción se emplean
para reducir la toxicidad o la solubilidad, o para transformar
una sustancia en otra más fácilmente manipulable. Como se
ha visto con anterioridad esta operación mayoritariamente se
combina con la precipitación química.
Las
reacciones
químicas
de
reducción
se
emplean
principalmente para el tratamiento de corrientes que contiene
cromo
hexavalente,
mercurio
y
plomo.
Los
agentes
87
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
reductores más comunes son el dióxido de azufre, sales de
sulfitos y sales de hierro.
Los procesos de reducción y precipitación de corrientes
residuales que contienen cromo involucran una reducción del
cromo hexavalente al estado trivalente en condiciones
ácidas, pH ≤ 3, empleando dióxido de azufre como agente
reductor,
seguida
de
una
precipitación
con
cal,
en
condiciones básicas, con pH entre 8 y 9:
H2Cr2O7 + 3SO2 → Cr2(SO4)3 + H2O
Cr2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 →2Cr(OH)3+3CaSO4
(18)
5.7 Control de pH de efluentes
El pH de los efluentes es otro factor de gran importancia,
tanto para el medio ambiente afectado, como también para
las instalaciones del laboratorio
5.7.1 Neutralización de aguas alcalinas con CO2
La neutralización de aguas alcalinas con CO2 ofrece
importantes ventajas a los usuarios, debido a la versatilidad y
fácil control. En relación a los procesos que utilizan ácido
sulfúrico, clorhídrico o acético, el CO2 no sólo puede llegar a
reducir el coste de explotación, sino que también elimina los
riesgos inherentes a la utilización de estos ácidos.
El dióxido de carbono o gas carbónico se combina con el
agua para formar ácido carbónico según la reacción:
CO2 + H2 O ó H2 CO3
88
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
El ácido carbónico reacciona con las bases según la
reacción:
H2 CO3 + B- ó HCO3- + HB
Primera acidez (pK2 = 6,4)
HCO3 - + B- ó CO3 2- + HB
Segunda acidez (pK1 = 10,3)
Siendo B- = OH- , NH3, etc.
Las propiedades químicas del ácido carbónico, siempre y
cuando se trata de no conseguir pH muy bajos, pueden ser
utilizadas en la misma medida que las de los ácidos
minerales.
Grafico 4. Curva de neutralización. Solución alcalina de
NaOH (1N)
Ventajas comparativas en la utilización del CO2
89
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
CARACTERISTICAS
PUREZA > 99,9%
CONSECUENCIAS
El No
es
necesaria
protección
químicamente individual de seguridad (botas,
CO2 es
inerte antes de combinarlo gafas, equipos de lavado).
con
el
No
siendo es necesaria balsa de retención
agua,
mínimos los costes de alrededor
del
depósito,
ni
de
los mantenimiento alguno por parte
equipos empleados.
del utilizador. No hay corrosión
mantenimiento
o
envejecimiento
de
la
instalación
Seguridad de dosificación. El
El ácido carbónico no tratamiento con ácidos minerale
puede existir, a la presión s (H2SO4 ClH, etc.) necesita de
atmosférica,
a
pH controles estrictos, siendo en
inferiores a 6. Por ello, la muchos
neutralización
es
casos
auto- presencia
de
necesario
operarios
la
que
limitante, evitando pasar a regulen el sistema. El gasto de
pH ácido
mano de obra es un capítulo
importante en el costo de la
neutralización.
El CO2 se suministra en No es necesario maquinaria
fase líquida en recipientes (bomba
o
compresor)
adecuados a 20 bares de vehicular el reactivo.
para
Posible
90
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
presión
y
luego
vaporiza
antes
se distanciamiento
de
su almacenamiento
utilización.
entre
y
utilización
(presión transporte gratuita)
El CO2 una vez disuelto No se añaden, por lo que no se
en
agua
como
liberando
se
comporta produce
ácido
polución−iones
débil, extraños al agua (SO4=, Cl
sucesivamente secundaria
iones
, Solubilización de los carbonatos
respectivamente−carbonat
o
salina.
en bicarbonatos para pH: 8,3,
y que participan en el equilibrio
bicarbonato, CO3= y CO3
químico del medio receptor.
H
(20)
5.7.2 Neutralización de aguas ácidas
En los procesos industriales en los cuales se dispone de
efluentes ácidos y alcalinos es de utilidad mezclarlos para
producir un efluente neutro. Puede utilizarse CaCO3
la
misma que se da en forma natural como piedra caliza; la
disolución del carbonato genera alcalinidad. Los lechos
pueden ser tanto de flujo ascendente como descendente.
Si hay ácido sulfúrico, la concentración de ácido no debiera
exceder un 0,6% de H2SO4 para no formar una capa
excesiva de CaSO4 (no reactiva) y se debe vigilar que la
91
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
evolución de CO2 no sea excesiva (pues produce un efecto
tampón)
Mezcla de ácidos con cal. Se suele llamar "cal" al hidróxido
de calcio. El diseño depende de la curva de titulación de
la cal a utilizar. El problema suele presentarse en el manejo
de los lodos, que se presentan en cantidades relativamente
grandes. Este inconveniente se puede evitar con el uso de
NaOH, sin embargo es más caro que la cal y es un reactivo
controlado por el CONSEP, a diferencia de la cal que es un
producto de venta libre.
5.8 Tratamientos avanzados para efluentes industriales
y desechos peligrosos
5.8.1 Bio-Remediación
Se define BIO- REMEDIACIÓN como la utilización dirigida
de bacterias para la descontaminación de ambientes
naturales.
Se pueden emplear las siguientes estrategias para ayudar a
un ecosistema a remediarse:
a) Adición de nutrientes para estimular las poblaciones
naturales y aumentar su actividad
b) Introducir
microorganismos
exógenos
dentro
del
Ecosistema (21)
92
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
5.8.2 Oxidación supercrítica del agua
También conocido como oxidación hidrotérmica (HTO), es
una tecnología aplicable para diferentes efluentes industriales
o lodos por medio de la cual los compuestos orgánicos
tóxicos y peligrosos se descomponen en CO2 y H2O, en
condiciones determinadas de presión (250-300 bar) y de
temperatura ( 500-600 ºC). Modell et al., 1975
Conforme la densidad y constante dieléctrica disminuye, la
solubilidad de los compuestos orgánicos aumenta y la
solubilidad de las sales disminuye.
Bajo condiciones supercríticas el agua se comporta como un
solvente orgánico y es termodinámicamente estable.
Entre otras se pueden citar las ventajas: con este método se
logra la completa destrucción de compuestos orgánicos
tóxicos, además se alcanza un alto rendimiento (la oxidación
ocurre en segundos, reacción en fase homogénea).
La materia orgánica se transforma en CO2 y H2O, no existe
producción de óxidos de nitrógeno, los hetero-átomos son
mineralizados, se favorece la transferencia de masa.
5.8.3 Sistema de conversión a plasma (PCS)
El plasma se considera “el cuarto estado de la materia”. Se
denomina “Plasma” a un gas que puede conducir la
93
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
electricidad, para lo cual la conductividad eléctrica se
suministra a través de la ionización del gas.
Cuando la materia se somete a cambios de presión y/o
temperatura puede transformarse de sólido (hielo) a líquido
(agua) y finalmente a gas (vapor de agua). Al aplicar muy
altas temperaturas y presiones ese vapor de agua puede
ionizarse o transformarse en el estado denominado plasma.
El plasma se genera al pasar aire u otros gases a través de
un arco eléctrico (iones y electrones) (Startech Env.)
Amandla Int.
Se le conoce con este nombre a la tecnología que puede
convertir materiales de desecho en un gas rico en energía
(plasma), cuyo principio es la generación de un campo
altamente energético que se utiliza para romper las
moléculas que entran en el campo en sus componentes
elementales.
Los sólidos remanentes se ligan formando un residuo no
lixiviable
que
puede
ser
dispuesto
en
un
relleno
sanitario.(Reducción de volumen de 300: 1)
El fundamento del PCS es la generación de un arco continuo
(descarga de electricidad) usando una antorcha de plasma
(T>20,000 ºC).
94
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
La temperatura se controla en un espacio confinado,
disociando los contaminantes en sus átomos, iones y
electrones.
5.8.4 Detoxificación Solar
Este método está teniendo un desarrollo considerable en
estos últimos años, debido al fuerte atractivo medioambiental
que posee y al progreso tecnológico experimentado como
fruto de una serie de proyectos industriales, es aplicable al
tratamiento de aguas contaminadas con compuestos no
biodegradables y plaguicidas. Estos métodos están basados
en procedimientos catalíticos y fotoquímicos y se han
denominado procesos avanzados de oxidación (AOPs, del
inglés "Advanced Oxidation Processes").
La utilización del catalizador en suspensión implica que ha de
ser
recuperado,
bastando
para
ello
un
proceso
de
decantación y posterior microfiltrado del lodo obtenido (22)
6 Fundamentos sobre los Sistemas de manejo de los
efluentes
6.1 Gestión de residuos químicos
Los residuos generados en los laboratorios presentan en
general
unas
características
de
gran
variedad,
alta
peligrosidad y escaso volumen que hace que su gestión
presente una problemática distinta a la de los residuos de
origen industrial.
95
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Por todo ello, se considera necesario establecer en el
laboratorio un plan de gestión de residuos que permita una
adecuada protección de la salud y del medio ambiente.
Un residuo es un material sólido, pastoso, líquido así como
los gaseosos contenidos en recipientes, que siendo el
resultado de un proceso de producción, transformación,
utilización o consumo su productor destina al abandono.
Se entiende también por residuos, aquellos materiales o
productos
que
quedan
inservibles
tras
realizar
una
determinada operación. Los residuos de laboratorio pueden
dividirse en dos grandes grupos:
a) Restos de material fungible, entre los que se
encuentran fragmentos de vidrio roto, frascos vacíos,
papel filtro y restos de material de plástico.
b) Residuos químicos, que pueden presentarse como
restos de reactivos no utilizados durante la operación y
que no deben devolverse al envase original para no
contaminar su contenido y reactivos caducados.
Tomando en cuenta únicamente los residuos químicos,
conviene precisar que la Unión Europea define tres líneas
maestras de actuación que deben seguirse para su adecuado
tratamiento y que básicamente son:
a) Minimizar la generación de residuos en su origen.
Esta es una acción
preventiva es decir, está
96
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
encaminada a evitar que se lleguen a producir. Se debe
actuar sobre el consumo, procurando utilizar únicamente
la cantidad de producto requerida para el trabajo a
desarrollar.
b) Reciclado. Pretende reutilizar el residuo generado, en
el mismo o en otro proceso, en calidad de materia prima
c) Eliminación segura de los residuos no recuperables.
Debe llevarse a cabo siguiendo las indicaciones de la
ficha de seguridad o, en caso de duda, las indicaciones
del fabricante y siempre a través de un gestor
autorizado. Como paso previo a la eliminación es
esencial que los residuos se clasifiquen, segreguen y
depositen en contenedores apropiados.
Los procedimientos para el manejo de los residuos son varios
de tal manera que la elección del más apropiado para su
aplicación depende de factores como el volumen de residuos
generados, periodicidad de generación, posibilidad de su
recuperación, del reciclado, costo del tratamiento, etc
Los procedimientos para la eliminación–recuperación más
utilizados son los siguientes:
•
Vertido: Recomendable para residuos no peligrosos y
para peligrosos, una vez reducida su peligrosidad
mediante neutralización o tratamiento adecuado.
97
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
•
Recuperación: Este procedimiento consiste en efectuar
un tratamiento al residuo que permita recuperar algún o
algunos elementos o sus compuestos cuya elevado
valor o toxicidad hace aconsejable no eliminar.
•
Reutilización – reciclado: Una vez recuperado un
compuesto, la solución ideal es su reutilización o
reciclado.
•
Regeneración: Es el tratamiento al que es sometido un
producto usado con el fin de devolverle las cualidades
originales que permitan su reutilización. El mejor
ejemplo en este caso lo constituyen los diferentes tipos
de tratamiento del agua.
6.2 Consideraciones generales sobre residuos químicos
•
Como principio básico, los residuos químicos generados
en el laboratorio no deben eliminarse por el desagüe sin
inertizarlos, aunque sea en pequeñas cantidades. Este
principio debe observarse especialmente cuando se
trate de sustancias que reaccionan violentamente con el
agua, como los metales alcalinos; las sustancias
tóxicas, incluyendo los derivados de metales pesados;
los reactivos corrosivos, como ácidos y álcalis fuertes;
las cancerígenas y mutágenas, y las no biodegradables
y peligrosas para el medio ambiente acuático.
98
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
•
Si se trata de residuos ácidos o alcalinos, pueden
eliminarse por el desagüe una vez neutralizados, y
realizada la caracterización de los mismos de tal manera
que se cumpla con las normas de vertido en vigencia.
6.2.1 Manejo de residuos químicos en caso de derrame o
vertido.
A continuación, se recomiendan las medidas a tomar para el
tratamiento de algunos productos químicos de uso más
frecuente
Ácidos: Neutralizar con carbonatos o hidróxido de calcio,
diluir con agua y recoger con aserrín.
Álcalis: Neutralizar con ácido acético o productos específicos
comercializados al efecto, diluir con agua y recoger con
serrín.
Líquidos inflamables: Recoger preferentemente con tierra
de diatomeas o carbón activo.
Mercurio: Recoger con azufre o polisulfuro cálcico. Si se ha
depositado en ranuras, aspirar y recuperar el metal.
Otros líquidos no corrosivos ni inflamables: Recoger con
serrín.
99
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
6.2.2 Recomendaciones de carácter general sobre
residuos
a)
Disponer de información e instrucciones para el manejo
adecuado de los residuos generados en el laboratorio.
b)
No guardar botellas vacías destapadas que contengan
restos de reactivos químicos.
c)
No tirar productos químicos a las papeleras, ni papeles
o restos de telas impregnados de tales productos.
d)
No acumular residuos de ningún tipo en lugares
diferentes a los destinados a este fin.
e)
Los residuos peligrosos que no se puedan inertizar
deberán ser retirados por un gestor autorizado. o en
recipientes especiales, evitando eliminar en forma
conjunta reactivos químicos incompatibles.de acuerdo
con las disposiciones legales vigentes. (Véase Anexo 7
“Incompatibilidad de reactivos químicos”)
f)
Se debe contar con
instrucciones de trabajo que
expliquen con claridad la correcta manipulación de
productos
químicos,
de
la
misma
manera,
la
información sobre los productos disponibles en el
laboratorio, debe estar disponible en las llamadas fichas
de seguridad. .
100
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
En general, una ficha de seguridad debe proporcionar la
siguiente información:
a) Identificación del preparado y del responsable de su
comercialización.
b) Composición/información sobre los componentes.
c) Identificación de los peligros.
d) Primeros auxilios.
e) Medidas de lucha contra incendios.
f) Medidas que deben tomarse en caso de vertido
accidental.
g) Manipulación y almacenamiento.
h) Controles de exposición/protección individual.
i) Propiedades físicas y químicas.
j) Estabilidad y reactividad.
k) Informaciones toxicológicas.
l) Informaciones ecológicas.
m)
Consideraciones sobre la eliminación.
n) Informaciones relativas al transporte.
o) Informaciones reglamentarias.
p) Otras informaciones. (21)
Otro de los aspectos importantes en el manejo de efluentes
es el buen uso del agua, es esa la razón por la cual muchos
laboratorios han optado por la implementación de un sistema
101
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
de Buenas Prácticas de Laboratorio, para optimizar el uso de
este importante recurso.
6.2.3 Buenas prácticas de laboratorio para el manejo del
agua
Las buenas prácticas para el manejo del agua constituyen un
conjunto
de
herramientas
que
tienen
por
objeto
la
optimización en el uso de este importante recurso. Su
aplicación está muy difundida debido a su probada eficiencia.
Entre los Beneficios ambientales que se obtienen se puede
citar:
• Disminución del consumo de agua y otros recursos
naturales.
• Mayor protección del ambiente gracias a un mejor manejo
de efluentes.
• Reducción de los riesgos ambientales en caso de
accidente.
• Disminución de la contaminación ambiental por una mejora
continúa de la eficiencia de los procesos y de los
productos en la empresa.
Entre los Beneficios económicos se tiene:
102
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
• Aumento de la productividad mediante la mejora de la
eficiencia gracias a una mejor comprensión de los
procesos y actividades que se realizan en el laboratorio.
• Mejor aprovechamiento de los insumos, materiales y
reactivos en los procedimientos de análisis.
• Reducción
de
aguas
residuales
que
requieren
un
tratamiento posterior.
• Mejora de la imagen pública mediante la comunicación a
clientes,
contratistas,
proveedores,
autoridades,
inversionistas, vecinos y el público en general.
• Reducción de riesgos, lo que implica costos financieros
inferiores como, por ejemplo, primas de seguros más
bajas.
Los beneficios para la organización son de muchas maneras:
• Reducción de los riesgos de incumplimiento legal.
• Reducción de futuras responsabilidades.
• Condiciones de trabajo más seguras.
• Condiciones de trabajo más higiénicas.
• Transparencia sobre riesgos para la salud y el ambiente.
• Reducción de los riesgos en caso de accidente o
situaciones de emergencia.
• Aumento de la motivación del personal.
103
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
A
continuación
se
presenta
un
esquema
de
la
implementación de un sistema de Buenas Prácticas para el
manejo de agua.
Las cuatro fases están divididas en 12 pasos:
I.
Preparar
1. Inicio del ciclo.
2. Descripción de la situación actual.
3. Chequeo Inicial.
II.
Analizar
4. Esquematización de los procesos.
5. Balance de materiales.
6. Análisis de datos.
III.
Crear
7. Generación de opciones.
8. Selección de opciones.
IV.
Aplicar
9. Plan de implementación
10.
Seguimiento del plan
11.
Los resultados
12.
Nuevo inicio del ciclo
104
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
El concepto de mejores prácticas en el manejo del agua en
las empresas prioriza las acciones orientadas inicialmente a:
rechazar o evitar el uso de prácticas y materias innecesarias
en el proceso productivo, reducir el consumo de materiales y
recursos, reutilizar toda el agua que pueda ser reintroducida
en el proceso productivo y reciclar el agua que sea apta para
tal efecto.
De esta forma se logran cerrar los subciclos de producción.
Se inicia el proceso de disminución del consumo de materia
prima virgen y se reduce aún más el costo de producción
unitario.
Continuando con la misma línea de pensamiento, al
implementar cambios que busquen recortar el consumo de
agua y otros recursos, se disminuirá de la misma manera, la
cantidad de desechos que se generan y, por tanto, bajará el
costo por disposición y tratamiento volumétrico de estos.
Diagrama Orden de Prioridad
1. Rechazar o evitar
2. Reducir
3. Reusar
105
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
4. Reciclar
5. Tratar
6. Disponer
Ilustración 5. Diagrama de un Proceso general.
7 Costos ambientales
Los costos ambientales son aquellos en que la empresa tiene
que incurrir y que están relacionados con los impactos
negativos al ambiente así también los gastos que se hacen
para evitar los impactos negativos al ambiente.
Los siguientes son algunos ejemplos de los costos en que
una empresa tiene que incurrir para mantener su operación
vigente y todos los permisos sanitarios y ambientales al día:
los costos de pérdida de materia prima que escapan con las
aguas residuales, costos de energía p.e. para el de bombeo
de agua que se usa excesivamente, los costos de una planta
de tratamiento de aguas, los costos del manejo de los
desechos ordinarios, los costos de multas por incumplimiento
de la legislación ambiental, entre otros.
106
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Inclusive, en algunas empresas es necesario contar con un
gestor ambiental y otro personal dedicado exclusivamente a
este tema.
Referencias en Manual
Una vez definido claramente el problema, se puede dar una
orientación a la solución as utilizando los conceptos de
producción más limpia. Dicha orientación se
concentra
principalmente en cinco puntos principales: cambios en
materias primas, cambios de tecnología, buenas prácticas de
manufactura,
cambio
de
productos
y
programas
de
reutilización.
7.1 Cambios en materias primas
Algunas opciones generadas tienen que ver con cambios en
las materias primas que permiten el uso de materiales más
limpios y amigables con el ambiente o que reducen el riesgo
de los empleados, generan menos desechos o producen
algún ahorro de costo energético o de agua.
7.2 Cambios en tecnología
Otras opciones generadas tienen que ver con cambios de
tecnología que modifican equipos o procesos de producción.
Estos cambios pueden aumentar la capacidad de producción,
reducir el consumo de materias primas, disminuir la cantidad
107
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
de desechos generados o hacer un uso más eficiente de la
energía o agua. Estos cambios pueden requerir desde
pequeñas hasta grandes inversiones.
7.3 Mejores prácticas de trabajo.
Las mejores prácticas de trabajo consisten en realizar
mejoras al proceso actual, o sugerir nuevas y mejores formas
de hacerlo que aumentarían en gran medida el desempeño
ambiental de la empresa.
7.4 Cambios de productos
Se sugiere cambiar productos que elabora la empresa, en el
caso de que estos cambios reduzcan la cantidad de residuos,
las emisiones, la cantidad de energía o agua consumida, los
riesgos laborales o el impacto ambiental, entre otros.
7.5 Programas de reutilización
Es posible iniciar programas de reciclaje, reutilización o
reproceso en el laboratorio, que pueden involucrar las
materias primas, el producto en proceso, el agua, los
“desechos” o la energía, entre otros.
Mediante la aplicación de B P L, se pueden obtener
beneficios como, por ejemplo, ahorros de agua y energía y
consumo de materiales. Esto se puede lograr mediante
108
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
acciones
concretas,
las
cuales
se
exponen
a
continuación.(30)
8 Propuesta de un sistema de manejo de efluentes para
el CESEMIN
8.1 Diagnóstico
8.1.1 Procesos del CESEMIN
En el CESEMIN se llevan a cabo tres tipos de procesos:
a) Procesos de Dirección
b) Procesos de Realización de los Análisis
c) Procesos de Apoyo
a) Procesos de Dirección: Entre ellos están Gestión de
recursos, tales como las compras de equipos, material de
vidrio, reactivos, materiales de oficina, gases que se utilizan
en los espectrofotómetros de Absorción Atómica, gas
doméstico, usado como combustible en el calentador de
agua.
Los
departamento
procedimientos
están
vinculados
Financiero
están
enmarcados
y
con
el
en
el
reglamento de la Universidad de Cuenca.
109
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Atención al Cliente, involucra la emisión de facturas, entrega
de los resultados y asesoría, en los casos en los que el
cliente lo solicita.
Logística, se refiere a la recepción de la muestra, acuerdos
sobre la fecha de entrega de la muestra, la forma de envío, el
medio de transporte, la fecha y forma de envío de los
resultados.
Almacenamiento
de las muestras, de los restos de los
materiales o productos analizados, de los materiales,
reactivos e insumos que se utilizan en los análisis.
Embalaje, en caso de que lo pida el cliente, los restos de
materiales o productos analizados son empacados y
devueltos.
b) Procesos de Realización de los Análisis: Preanálisis,
Análisis y Postanálisis.
Los procesos de preanálisis están relacionados con la
recepción de la muestra que trae el cliente, su identificación
y su preparación para dar inicio al análisis.
El Análisis involucra los procedimientos específicos que se
desarrollan según la naturaleza de la muestra y el pedido del
cliente.
Los procesos de postanálisis son: los cálculos de los
resultados, elaboración de reportes.
110
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
c) Procesos de Apoyo: Mantenimiento Preventivo y
Recursos Humanos.
Mantenimiento Preventivo de los equipos de análisis, como la
balanza analítica , los equipos de A.A., etc así como otros
entre los cuales se puede citar el destilador de agua, las
planchas de calentamiento, las campanas de extracción. Se
realiza también el mantenimiento de la infraestructura en
general y de los equipos de computación.
Recursos Humanos: Todo lo relacionado a los Recursos
Humanos sigue los procedimientos generales que constan
en los reglamentos de la Universidad de Cuenca.
111
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
8.1.2 Diagrama de flujo de realización de los análisis
Recepción e
Identificación de la
Muestra
Análisis
Químicos
Técnicos
Cerámicos
Preparación de
la muestra
Minerales
no Metálicos
Minerales
Metálicos
Aguas
Otros
Reducción de
tamaño
Ensayos en
los equipos
Secado (Analizador
de Humedad)
Tratamiento
Químico
Determinación
Gravimétrica
Determinación
Volumétrica
Determinación
por Generación
Determinación por
Absorción Atómica
De Hidruros - AA
Procesamiento de datos
y reporte de resultados
112
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
En el gráfico anterior se presenta un diagrama de flujo de las
actividades generales que se cumplen en el CESEMIN,
desde el momento en que la muestra llega al centro de
análisis, hasta cuando se le entregan al cliente los resultados
obtenidos a través del proceso de análisis que se requiere
para cada caso particular, para lo cual se siguen métodos
estandarizados internos, cuyas referencias constan en los
registros correspondientes.
En las fotografías se presentan algunas de las actividades
que se llevan a cabo en el CESEMIN para la realización de
los diferentes análisis.
Reducción de tamaño en
chancadora.
Reducción en molino de
martillos
113
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Tratamiento térmico de la
muestra
Tratamiento químico
Análisis Instrumental
114
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
8.1.3 Demanda de análisis
Desde su inicio el CESEMIN ha ofrecido su servicio de
análisis y su oferta se ha ampliado cada año, con nuevos
tipos de análisis dentro de cada categoría, como se
demuestra en los gráficos que se exhiben a continuación.
Análisis 2003
0%
24%
26%
Metálicos
No metálicos
Varios
Aguas
50%
Análisis 2004
0%
25%
Metálicos
43%
No metálicos
Varios
Aguas
32%
Análisis 2005
0%
26%
41%
Metálicos
No metálicos
Varios
Aguas
33%
115
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Análisis 2006
2%
15%
Metálicos
No metálicos
26%
57%
Varios
Aguas
Análisis 2007
36% Metálicos
36%
No metálicos
Varios
Aguas
11%
17%
Análisis 2008
18%
26%
Metálicos
No metálicos
Varios
Aguas
27%
29%
Gráfico 5. Demanda de Análisis
(La gráfica muestra datos tomados hasta agosto de 2008)
Junto
con
la
demanda
de
análisis,
también
se
ha
incrementado el consumo de reactivos, lo cual se puede
apreciar en los siguientes gráficos.
116
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Consumo de los ácidos más utilizados
10
9
8
7
HCl
6
5
HF
4
HNO3
3
CH3COOH
2
1
0
2004
2005
2006
2007
2008
Gráfico 6. Consumo de Ácidos
Mediante
la revisión de documentos relacionados con la
infraestructura del CESEMIN se obtuvo el plano del local, el
cual consta en la parte introductoria; no se dispone de ningún
plano hidrosanitario que pudiera ser de utilidad para conocer
el movimiento de los efluentes, sin embargo se ha observado
que:
a) Tanto las aguas lluvias como los efluentes domésticos e
industriales se unen y son trasladados por medio de una
tubería de 6 pulgadas hasta un pozo de revisión situado
en la esquina izquierda de la parte frontal de la
construcción, dicho pozo tiene una profundidad de un
metro
117
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
b) Después de pasar por el pozo de revisión las aguas son
descargadas a un pequeño canal que atraviesa un
terreno perteneciente a la Universidad de Cuenca y
luego se conecta con otro canal que descarga en el río
Tomebamba.
y que va paralelo a la calle Rafael
Fajardo.
Es necesario conocer la composición de los mismos, y
compararlas con las concentraciones permitidas, para
asegurarse de que los efluentes no estén causando daño al
ambiente o en caso contrario implementar un sistema de
tratamiento adecuado, de tal manera que se pueda trabajar
sin dañar en entorno natural, dando también cumplimiento a
la normativa vigente.
8.2 Diagramas de entradas y salidas
A continuación se presentan los diagramas de entradas y
salidas para cada uno de los procedimientos de análisis que
actualmente se llevan a cabo en el CESEMIN y que
involucran la generación de efluentes, sin considerar los
posibles
residuos
sólidos
que
pudieran
producirse
adicionalmente. Los cuales deberán ser objeto de un
tratamiento adecuado a su estado físico.
118
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Para proporcionar una fácil comprensión de los diagramas,
se debe tomar en cuenta lo siguiente:
• Para designar los procedimientos que se realizan con
intervención de calor se usan cuadros de color naranja
• Los efluentes están escritos en rojo, cuando son de
carácter mineral
• Los efluentes están escritos en lila cuando contienen
compuestos orgánicos.
8.2.1 Análisis de oro en muestras minerales
METODO: DISGREGACION ACIDA Y EXTRACCION CON
DIBK
CESEMIN 001-M001
ALCANCE: Este método se emplea para la determinación de
oro en muestras de minerales, mediante disgregación ácida y
extracción con diisobutil cetona (DIBK) más Aliquat 336 al
1%, y lectura en el equipo de Absorción Atómica.
119
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
HCl conc.
HNO3 conc.
muestra
Extracción
con ácidos
Á.Tartárico 30%
Fenolftaleína en
alcohol
NaOH 30%
NaCN 10%
DIBK + Aliquat
Extracción con
DIBK
Extracto ácido
Extracto orgánico
para lectura en A.A.
Fase acuosa para
deshechar
Extracto ácido
8.2.2 Análisis de oro en aleaciones (fineza)
METODO: COPELACION
CESEMIN 003-M005
ALCANCE: Este método permite la determinación del
contenido de oro en una aleación.
Plomo metálico
Plata metálica
muestra
Copelación
HNO3 conc.
H2O destilada
Virutas de oro
oscuras
Disolución
Quema en la mufla
Botón para
disolución
AgNO3 en solución
virutas de oro oscuras
virutas de oro para pesar
120
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
8.2.3 Análisis de metales base 1
METODO: DISGREGACION ACIDA-AA.
CESEMIN 004-M003
ALCANCE:
Este método describe la determinación de metales como: Ag,
Pb, Zn, Cu, Mo, y otros; mediante disolución de la muestra
en medio ácido previo a la determinación del elemento
correspondiente por absorción atómica.
• HCl conc
• HNO3
• H2O destilada
• muestra
• Extracto
ácido
• H2O
destilada
Extracción
Extracto ácido
Dilución, aforo y
homogenización
Soluciones diluidas
para lectura en A.A.
8.2.4 Análisis de metales base 2
METODO: DISGREGACION ACIDA ABIERTA-AA.
CESEMIN 005-M004
121
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
ALCANCE:
Este método describe la determinación de metales como: Cu,
Fe, Pb, Zn, Ni, Cr, Co, Cd, Ni, Mo; además Ca, Mg, Na, Al.
entre otros,
mediante disolución de la muestra en medio
ácido previo a la determinación del elemento correspondiente
por absorción atómica.
HCl conc.
HF conc.
HNO3 conc.
HCLO4 conc.
muestra
Extracción
Extracto
ácido
Dilución, aforo y
homogenización
H2O destilada
Extracto ácido
Soluciones diluidas
para lectura en A.A.
8.2.5 Análisis de minerales no metálicos
METODO: FUSION CON CARBONATOS.
CESEMIN 041-N001
ALCANCE:
Este procedimiento se usa para determinar Si, Al, Fe, Ca,
Mg, y otros elementos
en caolines, feldespatos, talcos,
122
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
arcillas, etc., por medio de la formación de silicatos alcalinos
solubles en HCl.
K2CO3
Na2CO3
Muestra
calcinada
Muestra
fundida
HCl 1:1
Fusión
Muestra fundida
Disolución, lavado
del crisol
Solución ácida
Evaporación a
sequedad
Silicatos solubles
y otras sales
H2O destilada
Solución ácida
Silicatos solubles
y otras sales
HCl 1:1
Ag NO3 2%
H2O destilada
Solución de sales
Solución de La 5%
Solución de KCl 10%
H2O destilada
Disolución
Filtración, lavado
del filtro, aforo y
homogenización
Dilución, aforo y
homogenización
Precipitado de sílice
para pesar
Solución de sales
Solución de las
pruebas de cloruros
Soluciones
diluidas para
lecturas en A.A.
8.2.6 Determinación de Na y K
METODO: ATAQUE ACIDO.
CESEMIN 042-N002
123
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
ALCANCE: Este método se aplica a muestras de caolines,
arcillas, silicatos, etc.
muestra
HC104
HF
Extracto ácido
HCl 1: 1 (V/V)
Sol.acomp.de Ca
AgNO3 2%
Digestión
Disolución
Filtración, lavado
del filtro, aforo y
homogenización
Solución ácida
HCl 1: 1 (V/V)
Sol.acomp.de Ca
AgNO3 2%
H2O destilada
Dilución, aforo y
homogenización
Extracto ácido
Solución ácida
Solución de las
pruebas de cloruros
Soluciones para leer
en A..A.
8.2.7 Análisis de minerales no metálicos
MÉTODO: FUSIÓN CON HIDRÓXIDOS
CESEMIN 043–N003
ALCANCE:
124
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Este método se usa para determinar sílice y los metales
base, excepto Na y K, para muestras de arcillas, feldespatos,
sílice y otras.
Fusión
Muestra
NaOH o KOH
Mezcla
fundida
H2O destilada
HCl 25%
Solución ácida
Silicatos solubles
y otras sales
HCl 1:1
Ag NO3 2%
H2O destilada
Disolución
lavado
del crisol
Evaporación
a sequedad
Disolución
Filtración, lavado
del filtro, aforo y
homogenización
Solución de sales
Solución de La 5%
Solución de KCl 10%
H2O destilada
Dilución, aforo y
homogenización
Mezcla fundida
Solución ácida
Silicatos solubles
y otras sales
Precipitado de sílice
Para calcinación
Solución de sales
Solución de las
pruebas de cloruros
Soluciones
diluidas para
lecturas en A.A.
125
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
8.2.8 Determinación de CaC03 y MgO en una caliza.
METODO: DETERMINACION VOLUMÉTRICA
CESEMIN 047–N007
ALCANCE:
Este método se aplica a las muestras de calizas y mármoles,
para determinar su riqueza en CaC03 y MgO..
HCl conc
H2O destilada
muestra
Ataque ácido
Solución ácida
NH4OH
Buffer pH 10
Indicado
EDTA disódico
Titulación de
Calcio y Magnesio
Solución titulada
Solución ácida
KOH
Indicador
EDTA
Titulación de
Calcio
Solución titulada
solución ácida
8.2.9 Análisis de cemento
MÉTODO: EXTRACCION CON HCl Y FUSIÓN CON
CARBONATOS
126
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
CESEMIN 048-N008
ALCANCE:
Este método describe la determinación de aluminio, calcio,
hierro, magnesio, manganeso, potasio y sodio, en cemento
Portland, usando un procedimiento de extracción ácida. La
determinación de SiO2 se realiza por el método de fusión con
carbonatos CESEMIN 041-N001 y SO3 por el método
CESEMIN 049-N009.
HCl conc
H2O destilada
Muestra
calcinada
Extracto ácido
HCl 1%
H2O destilada
Solución ácida
para realizar
diluciones
8.2.10
Digestión
Extracto ácido
Filtración, lavado
del filtro, aforo y
homogenización
Solución ácida para
realizar diluciones
Dilución, aforo y
homogenización
Soluciones
diluidas para
lecturas en A.A.
Análisis gravimétrico de sulfatos
127
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
METODO: PRECIPITACION CON BaCl2
CESEMIN 049-N009
ALCANCE:
Este método describe la determinación de sulfatos por
precipitación en forma de sulfato de bario. Se utiliza para
muestras de yeso y otras que tienen un contenido
considerable de sulfato.
Muestra
H2O destilada
Solución de rojo
de metilo
HCl 1:1(V/V).
Extracto ácido
Solución de
BaCl2 10%
Solución ácida
sobrenadante
BaSO4
Ag NO3 2%
8.2.11
Calentamiento
a ebullición
Precipitación
en caliente
Filtración, lavado
del filtro, prueba
de cloruros
Extracto ácido
Solución ácida
sobrenadante
precipitado
BaSO4
Solución ácida
Aguas de lavado
Solución de las
pruebas de cloruros
Análisis de sulfatos en aguas
METODO: PRECIPITACION Y LECTURA EN A.A.
CESEMIN 050-N010
ALCANCE:
128
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Este método describe la determinación indirecta de sulfato en
un rango de concentraciones entre 0 – 100 µg/ ml. Se
adiciona un exceso de BaCl2, exactamente medido a la
solución de sulfato y el exceso de Bario que no ha
reaccionado se determina por absorción atómica. Este
método se utiliza para muestras de aguas.
Muestra líquida
Estándares
de
sulfato
H2O destilada
HCl conc
KCl 5%
200µg/ml de Ba
Extracto ácido
KCl 5%
H2O destilada
8.2.12
Precipitación y
aforo
Aforo y
homogenización
Extracto ácido
Precipitado de
BaSO4
Solución para leer
Ba por emisión
Análisis de cloruros
METODO: DETERMINACION VOLUMÉTRICA CON AgNO3
CESEMIN 051-N011
129
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
ALCANCE:
Este método se usa para determinar cloruros, presentes
como impurezas en muestras de minerales, aguas y otros,
por titulación con AgN03 0.01 N.
muestra
H2O destilada
Ag NO3 2%
Disolución
Filtración, lavado
del filtro, aforo y
homogenización
Solución de
cloruros
AgNO3 0.01N
K2CrO4 10 %
8.2.13
Titulación
Solución de
cloruros
Solución de las
pruebas de cloruros
Solución titulada
Análisis de aguas 1
METODO: DIGESTION EN MEDIO ACIDO-AA.
CESEMIN 010-A001
ALCANCE:
Este método describe la determinación de metales en aguas
relativamente limpias o con material fácilmente oxidable.
130
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
digestión
Muestra
HNO3
Muestra
digerida
Aforo y
homogenización
H2O destilada
8.2.14
Muestra digerida
Solución para lectura
en A.A.
Análisis de aguas 2
METODO: DIGESTION EN MEDIO ACIDO-AA.
ACIDO NITRICO-ACIDO CLORHIDRICO
CESEMIN 011-A002
ALCANCE:
Este método describe la determinación de metales en aguas
con material fácilmente oxidable.
131
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Muestra
HNO3
digestión
Muestra digerida
Filtración, aforo y
homogenización
Solución para
lectura en A.A.
HCl 1:1
Muestra
digerida
H2O destilada
8.2.15
Determinación de metales base en alcohol
METODO: POR DIGESTION ACIDA y LECTURA EN A.A.
CESEMIN 046 –V001
ALCANCE:
Este método se aplica a muestras de alcoholes con
contenidos de azúcares. Se procede por digestión con HNO3.
132
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Evaporación
a sequedad
Muestra
HNO3
calcinación
Muestra seca
Muestra
calcinada
HNO3
8.2.16
Disolución
en caliente
Muestra seca
Muestra calcinada
Solución para
lectura en A.A.
Análisis de vegetales
MÉTODO: CALCINACIÓN SECA
CESEMIN 052-V002
ALCANCE:
Este método puede usarse en la preparación de la muestra
para la determinación de sodio, potasio, calcio, magnesio,
cobre, hierro, manganeso, en tejidos de plantas. Puede ser
también aplicable a otros elementos.
133
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Muestra
calcinada
Disolución en
caliente
HCl 20%
Muestra
digerida
H2O destilada
HCl 20%
Disolución
Filtración, lavado
del filtro, aforo y
homogenización
Solución de
metales
Dilución, aforo y
homogenización
Soluciones
diluidas para
lecturas en A.A.
Solución de
metales
HCl 1: 1 (V/V)
Sol. acomp. de Ca
Sol. de La
Sol. de KCl 10%
H2O destilada
8.2.17
Muestra digerida
Determinación de la riqueza de cinc como ZnO
METODO: TITULACION CON EDTA (SAL DISODICA)
CESEMIN 006-N001
ALCANCE:
Este método describe la determinación de la riqueza de óxido
de zinc como óxido de zinc, mediante titulación con sal
disódica de EDTA (valorada), en medio básico.
134
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Muestra
HNO3 conc
H2O destilada
muestra solubilizada
NH4OH.
buffer pH 10
H2O destilada
Eriocromo negro T
EDTA 0.01N valorada.
8.2.18
Disolución, aforo y
homogenización
Muestra
solubilizada
Titulación
Solución titulada
Determinación de plomo y cadmio en ZnO
METODO: DIGESTION ACIDA-AA.
CESEMIN 007-N002
ALCANCE:
Este método describe la determinación de plomo y cadmio
contenido en muestras de óxido de zinc en polvo, mediante
ataque ácido de la muestra y posterior lectura en el equipo de
Absorción Atómica.
135
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Muestra
solubilizada
Muestra
HNO3 conc
Disolución
Muestra
solubilizada
H2O destilada
Aforo y
homogenización
8.2.19
Solución para leer
en A.A.
Vajillas: determinación de solubilidad de plomo
y cadmio
METODO: ABSORCION ATOMICA
CESEMIN 014-V002
ALCANCE:
Este procedimiento describe la determinación de plomo y
cadmio
extraído
de
superficies
cerámicas
vitrificadas,
utilizando ácido acético y leyendo Pb y Cd por absorción
atómica. Es aplicable tanto a vajilla vitrificada como a vajilla
semivitrificada y no vitrificada.
No se aplica a vajillas de
vidrio ni a vajillas metálicas con esmalte de porcelana.
136
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Muestra
Acido acético 4%
8.2.20
disolución
Solución para leer
en A.A.
Baldosas: determinación de solubilidad de
plomo y cadmio
METODO: ABSORCION ATOMICA
CESEMIN 015-V003
ALCANCE:
Este procedimiento describe la determinación de plomo y
cadmio extraído de la superficie de las baldosas cerámicas
vidriadas, utilizando una solución de ácido acético al 4% y
leyendo Pb y Cd por absorción atómica
Muestra
Acido acético 4%
8.2.21
disolución
Solución para leer
en A.A.
Análisis de plomo en pinturas
137
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
METODO: ABSORCION ATOMICA
CESEMIN 016-V004
ALCANCE:
Este procedimiento describe la determinación de plomo total
en pinturas y productos afines que tienen un contenido
mínimo de 0.001% de plomo y que sean calcinables hasta un
máximo de 450
0
C mediante ataque de la muestra con
HNO3.
Muestra
calcinada
HNO3 conc
Disolución en
caliente
Muestra
solubilizada
Muestra
solubilizada
H2O destilada
Lavado del crisol,
aforo y
homogenización
Solución para leer
en A.A.
8.2.22
Análisis de plomo en gasolina
METODO: ABSORCION ATOMICA
CESEMIN 018-V006
ALCANCE:
138
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Este método describe la determinación de plomo en gasolina.
Los compuestos alquílicos del plomo son estabilizados por
reacción con yodo y una sal de amonio cuaternaria (Aliquat
336: tricapril 1 metil cloruro de amonio).
Las muestras son mezcladas con MIBK y dejadas para que
reaccionen
con
una
solución
de
yodo
(3%
(p/v)
yodo/benceno) y una solución de Aliquat 336/MIBK, al 1%
(v/v).
Muestra
MIBK
yodo al 3%
1% de Aliquat
336/MIBK
8.2.23
Disolución y
aforo
Solución para leer
en A.A.
Análisis de arsénico en aguas naturales y de
beber
METODO: GENERACIÓN DE HIDRUROS
CESEMIN 020-V007
ALCANCE:
139
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Este método describe la determinación de As en agua en
concentraciones sobre 1 ug/litro, independientemente
del
estado de valencia del As en la muestra.
Muestra
HCl al 32%
KI al 10%.
homogenización
Solución para
lectura en A.A.
9.3 Efluentes
Los efluentes de laboratorio están formados por:
• restos de reactivos
• restos de patrones
• restos de disoluciones
• productos intermedios
• derrames
Para la realización del presente trabajo se recolectaron los
extractos que proceden de la aplicación de los diferentes
métodos de análisis a las muestras que entrega el cliente,
separándolos en:
140
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
1. Efluentes minerales
2. Efluentes del Espectrofotómetro de Absorción Atómica
3. Efluente de nitrato de plata
4. Efluentes orgánicos
1. Efluentes minerales: están formados por los extractos que
se producen durante los análisis, los cuales a su vez
pueden contener ácidos y metales; así como también
puede haber restos de reactivos y soluciones, y se
designan como M1, M2, M3, en relación con su muestreo.
2. Efluentes del equipo del Espectrofotómetro de Absorción
Atómica: el frasco recolector del equipo de Absorción
atómica puede contener una mezcla de: agua destilada,
ácido Nítrico, ácido Clorhídrico, sales de diversos metales,
se designan como M4, M5, M6, respectivamente, en forma
similar al caso anterior
Los elementos existentes en estos efluentes, provienen
tanto de las muestras como de los patrones que se
utilizan en las determinaciones
3. Efluente de nitrato de plata: proveniente del Análisis de
oro en aleaciones (FINEZA, CESEMIN 003-M005)
141
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
4.
Efluentes orgánicos: los compuestos orgánicos usados
en este centro son: ácido acético en las pruebas de Plomo y
Cadmio (CESEMIN 014-V002); di-isobutilcetona (DIBK) en la
determinación de contenido de oro (CESEMIN 001-M001), y,
en un volumen mínimo etanol, el cual se utiliza como solvente
en la preparación de algunos reactivos e indicadores.
8.3 Caracterización de los efluentes
En
el
CESEMIN
se
producen
aguas
residuales
procedentes de los análisis y del lavado de materiales,
las mismas que presenta una gran variación tanto en su
cantidad como en su composición química, esto se debe
a que se emplean diferentes técnicas de análisis según
el requerimiento del cliente, la naturaleza de la muestra,
así como también el uso que, según la composición
química, se le dará al mineral.
En
consecuencia
es
imprescindible
realizar
la
caracterización de los efluentes por separado, pues si
bien una industria que tiene sus procesos definidos y
sus efluentes poseen características dentro de ciertos
límites de acuerdo con dichos procesos, en los efluentes
del CESEMIN se podría encontrar alguno que esté
142
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
dentro de los límites de descarga permitidos, siendo
innecesario someterlo a ningún tratamiento, lo cual evita
que al mezclarlo con el resto de efluentes se tenga que
trabajar con un volumen mayor de líquido residual.
Se realizó el muestreo por tres ocasiones, y se obtuvo los
siguientes efluentes:
Muestreo
No 1
Extractos de
M1
análisis
Recolector
M4 del E.A.A
Recolector
Muestreo
No 2
Extractos de
M2
análisis
del E.A.A
M5
Recolector
Muestreo
No 3
Extractos de
M3
análisis
del E.A.A
M6
Se caracterizó también un efluente que se había recolectado
durante los años anteriores, el cual proviene de los análisis
de fineza (CESEMIN 003-M005), este líquido contiene nitrato
de plata en medio nítrico.
M7
AgNO3
143
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Finalmente, en el laboratorio existe un efluente que contiene
restos de compuestos líquidos orgánicos, los cuales se
originaron en los análisis de oro por extracción y en
los
análisis de plomo y cadmio (CESEMIN 014-V002).
M8
Orgánicos
8.3.1 Temperatura
La temperatura a la cual se descargan los efluentes del
CESEMIN es la temperatura ambiente puesto que dentro de
los diferentes procedimientos de análisis, los extractos son
aforados, luego se realizan diluciones, las mismas que se
utilizan para efectuar las lecturas en el Espectrofotómetro de
Absorción atómica, después de que se realizan los cálculos y
se entrega los resultados al cliente, se guardan los extractos
durante cuarenta y ocho horas, transcurrido este tiempo son
desechadas.
Los
efluentes
de
los
frascos
recolectores
de
los
espectrofotómetros de A.A. también presentaron valores
similares a la temperatura del laboratorio.
La temperatura promedio de los efluentes es 14 ºC, lo cual
significa que no existe contaminación en cuanto a este
parámetro.
144
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Temperatura
Volumen
MUESTRA ºC
(l)
M1
12
25
M2
15
25
M3
17
25
M4
11
23
M5
13
23
M6
15
23
Promedio 14
8.3.2 Análisis químicos
Para la caracterización de los efluentes se tomó en cuenta
los reactivos que se emplean en los procedimientos de
análisis. En los resultados que se muestran en la tabla 11, se
señalan los elementos que están fuera de los límites de
descarga a un cuerpo de agua dulce.
MUESTRAS
ELEMENTOS mg/l
Al
M1
As
Au
37,40 0,008 0,20
Ca
Cd
Co
25,00
0,020 <
Cr
Cu
Fe
<
0,045 5,97
145
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Hg
<
Universidad de Cuenca
0,05
0,1
0,001
<
M2
26,65 0,395 15,01 607,50 0,080 0,655 0,1 0,465 986,00 0,008
<
M3
56,98 0,026 0,36
M4
5,03
M5
1,43
M6
0,98
0,365 0,03
0,380 0,05
0,052 0,08
58,00
18,00
11,00
11,00
<
0,110 0,05
0,1 0,145 4,96
0,004
<
<
<
0,038 0,05
0,1 4,150 1,64
0,001
<
<
<
0,038 0,05
0,1 0,195 5,63
0,001
<
<
<
0,1 0,230 9,52
0,001
<
<
<
0,038 0,05
MUESTR ELEMENTOS mg/l
AS
K
Li
Mg
Mn Mo Na
Ni
<
13,0
M1
0
229,
M2
45
<
0,0 <
6,72 1,21 1
Pb Zn
2360,
0.3 00
0,0
0,86 5
0,10
18,5 3,4 2,5 148,5 12,0 2,6 124,
0,09 0
49,4 11,3
3
8
8
0,1 <
M3
5
0,70 5
M4
51,9 1,69 0,62 0,0 <
0
346,0
0.3 0
0
6
00
5,9 92,5
1,35 9
26,00 3,02 <
0
16,8
146
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
5
3
0.3
0,0 0
5
53,8
M5
0
6,30 0,5
MUESTRAS
<
0,0 0,5
0,0
5,01 0,92 1
<
M6
<
3
38,50 0,13 5
5,63
<
<
0,0 0,2
0,0
0,99 1
0
7,00
0,08 5
Cloruros Sulfatos Nitratos Fluor
0,51
pH
g/l
mg/l
mg/l
mg/l
M1
54,332
0
3,75
1,86
1,74
M2
51,629
2800
6,67
1.70
1,55
M3
76,226
300
6,69
1,76
1,62
M4
12,434
140
6,85
1,89
1,95
M5
14,867
12
7,11
1,88
1,99
M6
5,406
25
7,07
0,33
1,88
Como se ve todas las muestras presentan algunos resultados
fuera de la norma, por esta razón se decidió mezclarlos para
formar un efluente general
147
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Resultados del análisis del efluente general (mg/l)
Al
As
Au
Cd
Co
Cr
Cu
Fe
Hg
29,00 0.20 2.62 0.07 0.11 <0,1 1,20 157,00 0.004
K
Li
Mg
4
4.14 7
Mn
Mo
Ni
Pb
SO4 =
Zn
0.61 1.10 3.47 1.45 49,5
2250
Tabla 12 . Resultados de los Análisis Químicos
No existen límites establecidos para oro, calcio, magnesio,
litio, sodio, potasio y
molibdeno, sin embargo,
importante conocer si en las condiciones
es
en que se
realizan los tratamientos propuestos es posible removerlos
de los efluentes.
Se comparan los resultados de los análisis químicos con
los límites señalados por la norma.
Límites
Elemento
Símbolo
de
la Efluente
norma* general
mg/l
Aluminio
Al
5
29,00
Arsénico total
As
0,1
0.20
Bario
Ba
2
148
Ing. Nube Cecilia Castro de O
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Boro total
B
2
Cadmio
Cd
0,02
0.07
Cloruros
Cl-
1000
53,858
Cobre
Cu
1
1,20
Cobalto
Co
0,5
0.11
hexavalente
Cr+6
0,5
<0,1
Estaño
Sn
5
Fluoruros
F
5
Hierro total
Fe
10
157,00
Manganeso total Mn
2
0.61
Mercurio total
Hg
0,005
0.004
Níquel
Ni
2
3.47
Cromo
Expresado
Nitratos + Nitritos
como
Nitrógeno
10
(N)
Plomo
Pb
0,2
1.45
hidrógeno
pH
5-9
1.17
Selenio
Se
0,1
Potencial
de
Sólidos totales
1600
149
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Sulfatos
SO4=
1000
2800
Temperatura
oC
< 35
14
Zinc
Zn
5
49,5
Tabla 13. Comparación con los límites de descarga.
(TULAS. Libro VI Anexo 1* Límites de descarga a un
cuerpo de agua dulce
Norma de calidad ambiental y de descarga de efluentes:
Recurso agua)
8.4 Tratamiento
El pH del efluente general fue 1.17, se tomaron alícuotas
de 100 ml y se aplicaron pruebas para el tratamiento por
precipitación química usando Ca(OH)2
y NaOH como
reactivos precipitantes (Ver 4.6.1).
Primera precipitación: se agrega Ca(OH)2 incrementando
su peso de 1g a 3g
Peso
Ca(OH)2 pH
1
1,78
150
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
2
4,37
3
11,07
Gráfico 7. Primera precipitación con Ca(OH)2
Segunda
precipitación:
se
agrega
Ca(OH)2
incrementando su peso en 0.5 g
Peso
Ca(OH)2
g
pH
0,5
1,33
1
1,71
1,5
3,94
2
4,82
2,5
10,28
151
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
3
11,18
3,5
11,23
4
11,24
4,5
11,25
5
11,26
Gráfico 8. Segunda precipitación con Ca(OH)2
Tercera precipitación: se agrega Ca(OH)2 con un peso
en 5 g en una sola vez
Se llega a un pH de 11.28.
Cuarta precipitación: se agrega NaOH
1N con
incrementos de1 ml. hasta el volumen de 52.2 ml con el
cual se alcanza un valor de pH = 11
152
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Quinta precipitación: se agrega NaOH
1N con
incrementos de1 ml. hasta el volumen de 73.3 ml con el
cual se alcanza un valor de pH = 12
Volumen
NaOH
Volumen
pH
ml NaOH
NaOH
Volumen
pH
ml NaOH
NaOH
pH
ml NaOH
1
1,23
27
2,48
52,2
11,01
2
1,25
28
2,85
53,2
11,19
3
1,27
29
3,29
54,2
11,38
4
1,28
30
3,62
55,2
11,45
5
1,3
31
3,84
56,2
11,51
6
1,31
32
3,99
57,2
11,56
7
1,33
33
4,11
58,2
11,6
8
1,34
34
4,22
59,2
11,64
9
1,36
35
4,31
60,2
11,67
10
1,38
36
4,39
61,2
11,7
11
1,4
37
4,48
62,2
11,73
12
1,42
38
4,56
63,2
11,76
13
1,45
39
4,64
64,2
11,78
14
1,47
40
4,72
65,2
11,81
15
1,5
41
4,81
66,2
11,82
16
1,53
42
4,9
67,2
11,84
153
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
17
1,57
43
5
68,2
11,86
18
1,6
44
5,11
69,2
11,88
19
1,65
45
5,25
70,2
11,9
20
1,69
46
5,41
71,2
11,91
21
1,74
47
5,64
72,2
11,92
22
1,81
48
6,25
73,2
11,94
23
1,88
49
7,02
74,2
11,96
24
1,97
50
9,05
75,2
11,98
25
2,09
51
10,47
76,2
11,99
26
2,24
52
10,97
77,3
12
Gráfico 9. Precipitación con NaOH
154
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Los líquidos tratados de esta manera se dejaron decantar
durante 60 horas luego de lo cual se tomó una muestra del
líquido sobrenadante y se realizaron los análisis cuyos
resultados se exhiben a continuación.
Tratamien ELEMENTOS mg/l
to
Al
As
Au
Cd
Co
Cr
Cu
Fe
Hg
<0.00
1
0,42 5
1.81 0.04 0.42 <0,1
0,24 0,80
<0.00
2
0,76 5
0.001
<0.00
1.91 0.04 0.38 <0,1
0,16 0,54
1
1.83 0.04 0.33 <0,1
0,20 0,74
0.001
1.05 0.01 0.07 <0,1
0,50 1,20
0.001
<0.00
3
1,08 5
26,7 <0.00
4
6
5
26,6 <0.00
5
6
5
<0.00
1.92 0.01 0.11 <0,1
0,30 0,64
1
Efluente
sin
29,0
0.11
tratar
0
0.20
Límite
5
0,1
2.62 0.07
0,02 0,5
157,0
<0,1
1,20 0
0.004
0,5
1
0,005
10
x
Tratamien
to
K
1
1,90
Li
Mg
Mn
Mo
Ni
Pb
Zn
1.34 0,22 0.04 <0.3 0.56 0.53 0,34
155
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
2
1,80
1.41 0,18 0.04 <0.3 0.53 0.53 0,28
3
1,70
1.45 0,22 0.04 <0.3 0.59 0.51 0,68
<0.0 <0.3
4
1,46
0.81 0,18
3
0.14 <0.5 0,88
<0.0 <0.3
5
1,44
0.70 0,12
3
0.12 <0.5 11,82
Efluente
2,904
sin
tratar
4
4.14
Límite
7
0.61 1.10
2
2
1.45 49,5
2
0.2
5
Tabla 14. Resultados de los análisis de los efluentes
tratados.
Los tratamientos 1, 2, 3 corresponden a los líquidos
sobrenadantes de las precipitaciones con Ca(OH)2 y los
restantes, a las precipitaciones con NaOH
Se realizaron por separado las pruebas para sulfatos
dando los siguientes resultados:
TRATAMIENTO
Sulfatos
mg/l
Efluente sin tratar
2250
156
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Efluente general con (CaOH)2 y pH 11
Líquido del tratamiento anterior
2250
con 950
Na(OH) y pH 12
Observaciones
• Por los resultados de los análisis se concluye que el
tratamiento por precipitación con hidróxido de calcio o
cal, resulta adecuado para la remoción de los siguientes
elementos: aluminio, arsénico, cobre, hierro, mercurio,
magnesio, manganeso y zinc.
• La mayor precipitación se nota en aluminio. Hierro y
zinc.
• Debe realizarse a pH= 11
• El tratamiento con hidróxido de sodio es adecuado para
arsénico, cadmio, cobalto, cromo, hierro, mercurio,
potasio, litio, magnesio, manganeso y plomo.
• Debe realizarse a un pH= 12
• El resultado bajo del efluente sin tratar en el cobalto se
debe a que “Un exceso de algunos elementos de
transición y metales pesados
deprimen la señal del
157
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
cobalto,” según se explica en el Manual “Analitical
Methods” de Perkin-Elmer.1996 p 66.
• Para
el
plomo
el
límite
de
detección
en
el
Espectrofotómetro A Analyst 100 del CESEMIN es de
0.5 mg/l
• Para eliminar sodio y potasio en los casos en que el
efluente tratado en se vaya a reutilizar en otros
procedimientos de análisis, debería usarse ósmosis
inversa.
8.5 Recomendaciones para el tratamiento
En vista de que ninguno de los reactivos propuestos elimina
todos los elementos, se recomienda realizar en primer lugar
el tratamiento con hidróxido de calcio y luego del análisis
químico del líquido tratado, si es necesario, el efluente que
queda debe precipitarse con hidróxido de sodio a un pH entre
11 y 12; de esta manera se podrá conseguir el efluente tenga
las características aceptadas por la norma, para ser
descargado.
Se sugiere la construcción de tanque de fibrocemento con su
fondo cónico para favorecer la sedimentación de los lodos
que se forman en los procesos de precipitación química.
158
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
En la ilustración 6 se puede apreciar un esquema de un
decantador circular el mismo que se toma como referencia
para el diseño del tanque.
Ilustración 6. Esquema de un decantador circular (4)
8.5.1 Pruebas de Sedimentación
Se realizaron las pruebas de sedimentación para cada uno
de los reactivos mencionados anteriormente, se utilizó
probetas para medir volúmenes de 100 ml de efluente. Se
tomaron datos cada 5 minutos, luego cada 10 minutos, luego
cada 20 minutos. En los gráficos: 8 y 9 los resultados son
calculados para 1 litro de efluente.
159
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Gráfico 10. Curvas de Sedimentación (Tiempo en minutos)
Se continuó tomando datos con intervalos de una hora.
Gráfico 11. Curvas de Sedimentación (Tiempo en horas)
Después de transcurridas 24 horas el volumen de lodos se
hizo constante: 30 ml
para el tratamiento con Ca(OH)2 y
22ml para el tratamiento con NaOH.
8.5.2 Cálculos para el tanque de tratamiento
Se considera el tanque como la unión de una parte cilíndrica,
en la cual se ubicará el líquido y una parte cónica donde se
depositarán los lodos, en la parte inferior se colocará una
160
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
llave que servirá para desalojar los lodos sobre una tina de
plástico.
Se deberá observar cuidadosamente, el momento en el cual
comienza a salir el líquido para recolectarlo para su
descarga.
Para calcular las dimensiones tomamos como referencia los
resultados de las pruebas de sedimentación en cuanto a los
volúmenes de líquido y lodo, considerando cada uno de los
hidróxidos que actuarán como precipitantes.
Se añadirá un 25% del valor calculado para la altura de la
parte cilíndrica, con el fin de que no rebose el contenido del
tanque, cuando se agite el mismo para mezclarlo con el
reactivo.
Es posible variar las medidas del radio y de la altura del cono,
teniendo presente que el sólido esté ubicado finalmente en el
cono, el mismo que deberá tener instalada una llave en su
parte inferior, para poder desalojar los lodos sobre una tina
de material plástico, para la eliminación de agua por
evaporación y la disposición final que podría ser la entrega
en recipientes adecuados a la Unidad de Gestión de
Residuos del Municipio de Cuenca.
Volumen del cono = 1/3 ∏ r2 h
Volumen del cilindro = ∏ r2 h1
161
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Volumen total = Volumen del cono + Volumen del cilindro
+ volumen para mezcla
Debido al gran volumen de lodos que se genera es preferible
tratar un volumen más manejable de efluente, como son 100
litros, pues en el CESEMIN se produce alrededor de 50 litros
de efluentes por mes, pues como ya se mencionó
anteriormente, la demanda de análisis por parte de los
clientes es variable. (6.1.3).
Precipitación con Ca(OH)2
0,3
Radio
r
2
litro
s
m3
(m2 Altura
)
cono
del Altura del
cilindro
V. del efluente
a tratar
Volumen
100 0,1
de
lodo =
V.
de
0,030
30
0
70
0,07
líquido
tratado =
Volumen
del
cono =
Volumen
0,09
0,25
0,033
0
0,35
del
cilindro=
0,088
0,31
162
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Ilustración 7. Diagrama del Tanque de Tratamiento
8.5.3 Neutralización del efluente alcalino.
Una vez separados los lodos, el líquido tratado tiene
pH
alcalino, por lo tanto debe neutralizarse mediante la adición
de ácido clorhídrico, para alcanzar valores entre 5 y 9, como
lo exige la norma de vertido.
Partiendo de un pH= 12 se tiene:
Volumen HCl
de
25% v/v pH final
Efluente
ml
163
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
(ml)
1000
10
9
1000
20
7
1000
30
5
El ácido clorhídrico reacciona con el hidróxido para formar
CaCl2 o NaCl (según el reactivo precipitante que se usó),
ninguno de los dos productos son considerados compuestos
peligrosos según sus hojas de seguridad. (32)
Terminado el tratamiento de neutralización, se puede
descargar el efluente.
164
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
8.5.4 Diagrama de flujo del tratamiento por precipitación
química
165
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Recolección de los efluentes
Traslado al Tanque de tratamiento
Análisis de laboratorio
Realizar pruebas de precipitación y sedimentación
Precipitación con hidróxido de calcio a pH 11
Decantación
Separación de los lodos
Análisis de laboratorio del líquido sobrenadante
Sí
¿Se cumple con los
límites de la norma?
No
Precipitación con hidróxido de sodio a pH 12
Decantación
Secado
Separación de los lodos
Neutralización del efluente tratado
Disposición final del residuo sólido
Descarga del efluente tratado
8.5.5 Efluente de Nitrato de Plata.
166
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Estos vertidos deben ser tratados por precipitación con
cloruro de sodio,
filtrados al vacío y desecados para su
recuperación como cloruro de plata. Teniendo en cuenta la
precaución de usar guantes y evitar el contacto del efluente
con la piel, debido a que la solución contiene ácido nítrico.
Según el reporte de laboratorio la concentración del efluente
M7 que contiene nitrato de plata en medio nítrico es de 17.4
g de plata por litro. Se aplica precipitación con NaCl, por ser
un compuesto soluble en agua, disponible y barato.
CÁLCULOS
ESTEQUIOMÉTRICOS
PARA
PRECIPITACIÓN DE M7
AgNO3
à
Ag
169,9
à
107,87
27,41
à
17.4
AgNO3
NaNO3
+
NaCl
169,9
27,41
Para
+
AgCl
58,5
85
143,31
9,44
13,71
23,12
precipitar
à
1
efluente se necesita:
litro
de
9,44
g de NaCl
167
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Al cálculo teórico se le agrega un 10% adicional para
asegurarse de que la reacción sea completa, pues esto
depende de la riqueza de la sal común que se va a utilizar.
Se realizó la prueba de precipitación con un volumen de 100
ml del efluente, se agregó 1.5 g de cloruro de sodio (sal
refinada común), agitando fuertemente, luego de lo cual se
dejó en reposo para decantación y se filtró sobre un filtro
común recogiendo el filtrado en un balón de aforo de 250 ml.
Después de lavar el filtro se colocó en el desecador a una
temperatura de 110 ºC, hasta peso constante.
Peso del sólido = 2.1337 g
Peso calculado = 2.3117 g
Recuperado = 92.3% AgCl
Líquido de filtración= 0.2 mg/l de plata. (Este líquido puede
unirse con el resto del efluente para ser tratado).
8.5.6 Descripción del Tratamiento por Precipitación con
NaCl
a) Se realiza un análisis de laboratorio de una muestra del
efluente y con el resultado se realizan los cálculos
estequiométricos.
b) Se homogeniza y se mide el volumen de efluente a ser
tratado
168
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
c) Se coloca el efluente homogenizado y medido en un
tanque de material plástico en el cual se va a realizar la
precipitación.
Se adiciona el peso de cloruro de sodio que corresponde
por el cálculo estequiométrico, más un 10% de exceso,
para asegurarse de que la reacción sea completa y se lo
mezcla mediante un agitador.
d) Se deja actuar durante 48 horas, para que se produzca
la decantación.
e) Filtración: puede utilizarse un embudo de Büchner, con
papel filtro sin cenizas un quitaxato y una bomba de
vacío.
f) Lavado del filtro y el precipitado con agua destilada
caliente, hasta que el filtrado de reacción negativa con
una solución de nitrato de plata 2 %.
g) El papel filtro junto con el material sólido (Cloruro de
plata) se coloca en recipientes dentro del desecador a
110 ºC para eliminar el líquido y recuperar el cloruro de
plata seco.
h) El líquido del filtrado se coloca en el tanque de
tratamiento de efluentes.
Se debe recalcar que el limite de plata en agua es: 0.01
mg/L (33)
169
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
8.5.7 Diagrama de Flujo del Tratamiento por Precipitación
con NaCl
Análisis de laboratorio y cálculo estequiométrico
Homogenización y medición del volumen del efluente
Traslado al tanque de tratamiento
Precipitación con cloruro de sodio
Decantación por 48 h.
Filtración al vacío
Lavado con agua destilada caliente
No
¿La reacción de cloruros
al Ag NO3 es negativa?
No
Sí
Secado a 110 ºC
Descarga del efluente en el tanque
de tratamiento de efluentes
Disposición final del residuo sólido
8.5.8 Disposición del efluente M8
Este efluente que contiene restos de compuestos orgánicos
es recolectado, junto con las aguas de enjuague de los
170
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
recipientes de reactivos orgánicos en tanques de polietileno
de 25 litros de capacidad. Actualmente no existe una
institución que gestione este tipo de residuo, sin embargo
para evitar la contaminación se lo separa y mantiene aislado.
171
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
9 Recomendaciones generales
Para el manejo de los efluentes que se generan en el
laboratorio del CESEMIN se deben tomar en cuenta otras
actividades en las cuales existe la posibilidad de generar
efluentes, como son el almacenamiento de reactivos y su
manipulación.
Se debe tener cuidado en la manipulación, transporte y
almacenamiento de los residuos líquidos generados, y aplicar
el buen uso del agua, tomando como referencia
los
principios del sistema de Buenas Prácticas de Laboratorio.
9.1 Almacenamiento de reactivos
9.1.1 Incompatibilidad química entre sustancias
Algunos productos químicos, además de acarrear riesgos por
sí mismos, son capaces de dar lugar a reacciones peligrosas
en contacto con otros. Se designan como materiales
incompatibles químicamente a todos aquellos que al ponerse
en
contacto
entre
sí
sufren
una
reacción
química
descontrolada que puede dar como resultado:
•
Emisión de gases tóxicos.
•
Emisión de gases corrosivos o inflamables.
•
Formación de líquido corrosivo.
172
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
•
Reacción explosiva.
•
Formación de producto sensible a fricción o choque.
•
Reacción exotérmica.
•
Explosión / Incendio.
•
Generación de gases que puedan romper el recipiente
contenedor.
•
Calentamiento
de
sustancias
que
inicie
una
descomposición o reacción descontrolada (runaway
reaction).
•
Reducción de la estabilidad térmica de una sustancia.
•
Degradación
de
la
calidad
de
los
productos
almacenados.
•
Deterioro de contenedores (envases, etiquetas, etc.).
En los depósitos, zonas de almacenamiento o bodegas ya
sea de productos químicos utilizados como materia prima,
insumos o productos finales, existe riesgo de incompatibilidad
química.
Las causas posibles de originar una mezcla no intencional de
sustancias diferentes pueden ser:
•
Fugas
•
Derrames
•
Roturas de recipientes, tuberías, etc.
•
Incendio
•
Explosión
173
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
•
Fallo de operación (abrir válvulas equivocadas, no cerrar
válvulas, etc.)
•
Ausencia
de
sello
hidráulico
de
bombas
para
operaciones de carga y descarga en la zona de
almacenamiento
•
Ausencia de estanqueidad de las válvulas de bloqueo o
regulación
La
prevención
de
mezclas
de
productos
químicos
incompatibles requiere el análisis de los siguientes aspectos
a) Identificación de:
•
sustancias
inadvertida,
que
pueden
incluyendo
combinarse
sus
en
forma
composiciones
o
concentraciones,
•
cantidades específicas de las sustancias existentes.
•
temperaturas de almacenamiento,
•
confinamientos (sistemas abiertos o cerrados),
•
atmósfera (aire, inertizado con nitrógeno, enriquecida
con oxígeno),
•
máximo tiempo en el que los materiales pueden estar en
contacto,
Toda esta información es necesaria, para prever posibles
escenarios donde podría ocurrir una potencial combinación
accidental de materiales incompatibles. Para evaluar las
potenciales mezclas peligrosas de sustancias, se debe
174
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
investigar combinaciones de todos los materiales que pueden
existir en la zona de análisis:
•
Combustibles
•
Ácidos inorgánicos
•
Ácidos orgánicos
•
Álcalis
•
Oxidantes
•
Solventes
•
Reductores
•
Fluidos criogénicos
•
Otras materias primas
•
Otros insumos
•
Productos finales Contaminantes
•
Agua y aire
b) Predicción de reacciones químicas indeseadas:
Establecidos los distintos escenarios posibles, se podrán
consultar varias herramientas para predecir si pueden o no
ocurrir reacciones químicas no deseadas:
•
Hojas de Seguridad de los productos químicos en
cuestión.
(MSDS:
“Material
Safety
Data
Sheets”.
Sección 10, “Stability and Reactivity”)
•
“Bretherick’s Handbook of Reactive Chemical Hazards”.
Butterworth-Heinemann.
•
“Hazardous Chemical Reactions”. NFPA 491.
175
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
•
Software “Chemical Reactivity Worksheet (CRW)” de
The
U.S.
National
Oceanic
and
Atmospheric
Administration (NOAA).
•
Testeos y escalamientos de reacciones: que incluyen
ensayos tales como
•
Adiabatic rate calorimeter (ARC)
•
Vent sizing package (VSP).
•
Consultas a expertos.
c) Segmentación de productos por incompatibilidad
química.
La observación atenta de la siguiente matriz, servirá como
medida preventiva de los riesgos anteriormente citados
cuando se almacenan sustancias químicas incompatibles en
la industria. Esta matriz de aplicación genérica puede resultar
muy útil para evaluar estas cuestiones se trate de almacenar
productos tanto en el campo industrial como en el propio
laboratorio químico.
176
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
×: No compatible
Tabla 15. Incompatibilidades químicas.
9.1.2 Precauciones para el almacenaje
Tipo
de No almacenar junto a
Evitar contacto
producto
o cercanía con
Combustibles Oxidantes
Fuentes
de
Comburentes
ignición
(calor,
Sustancias tóxicas
chispas,
Gases venenosos
superficies
Ácidos y bases minerales.
calientes o llamas
abiertas).
Ácidos
Bases minerales, cianuros, Agua.
inorgánicos
nitruros,
sulfuros, Metales reactivos.
177
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
hipocloritos.
Distintas
concentraciones del mismo
ácido.
Ácidos orgánicos, materiales
inflamables y/o combustibles.
Sustancias
tóxicas
o
venenosas.
Ácidos
Ácidos inorgánicos
Fuentes
de
orgánicos
Oxidantes
ignición
(calor,
Comburentes
chispas,
superficies
calientes o llamas
abiertas).
Álcalis
Ácidos,
peróxidos
explosivos, Agua
orgánicos
y Metales reactivos
materiales de fácil ignición.
Sustancias
tóxicas
o
venenosas.
Oxidantes
Materiales
combustibles
e Fuentes de calor
inflamables.
Humedad
Materiales orgánicos.
Agentes
reductores:
zinc,
metales alcalinos.
178
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Solventes
Ácidos.
Fuentes
de
Materiales oxidantes.
ignición
(calor,
chispas,
superficies
calientes o llamas
abiertas).
Reductores
Ácidos.
Agua,
Materiales oxidantes.
oxígeno.
Alcoholes,
aire
y
halógenos,
haluros.
Fluidos
Ácidos inorgánicos.
Agua, Fuentes de
criogénicos
Materiales oxidantes.
ignición
Comburentes.
chispas,
(calor,
superficies
calientes o llamas
abiertas).
Tabla 16. Precauciones para el almacenaje
9.1.3 Efectos de mezclas químicas incompatibles
Combinación
Álcalis
fuertes
y
Resultado
ácidos
Solventes
+ Ácidos orgánicos
Combustibles
Explosión
/
incendio
179
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Fluidos
criogénicos
inflamables
Álcalis
y
ácidos
fuertes
+
Solventes
Emisión de gas
Sustancias tóxicas
tóxico
Solventes
Combustibles
Ácidos
Fluidos
orgánicos + Oxidantes
criogénicos
Explosión
/
incendio
inflamables
Vapores
Ácidos
corrosivos
+ Álcalis
/
generación
de
calor
Tabla 17. Efectos de mezclas químicas incompatibles (21)
9.1.4 Identificación de productos en el almacenamiento
Todos los recipientes que almacenen sustancias químicas
deberán llevar señales de advertencia para que en el caso de
un
accidente
grave
(fuga,
derrame,
incendio)
pueda
conocerse con precisión la naturaleza de los productos
almacenados y actuar con los medios adecuados.
Las señales de advertencia deberán identificar:
•
Nombre químico, nombre comercial y número de clase
de material de las Naciones Unidas
180
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
•
Riesgo asociado a la sustancia que se almacena
Esta identificación se ubicará en lugar visible y deberá
cumplir con las normas oficiales correspondientes. Algunas
normas internacionales reconocidas que pueden aplicarse,
constan en el Anexo 8.
9.1.5 Técnicas de manejo de productos peligrosos
Intensificación: esta técnica implica minimizar el stock de
productos peligrosos a un nivel tal que su peligro sea
reducido en el caso de algún accidente
Sustitución: esta técnica implica analizar las posibles
sustituciones de materiales peligrosos por otros más seguros
o bien por operaciones más confiables
Atenuación: consiste en evaluar el manejo de productos
peligrosos pero bajo condiciones más seguras. Ejemplo, el
GLP puede ser almacenado como líquido refrigerado y a
presión atmosférica en vez de a temperatura ambiente y a
mayor presión
Simplificación: consiste en desarrollar diseños sencillos,
amigables y seguros que minimicen los errores operativos.
Es decir, evitar instalaciones complejas
Efecto dominó (Knock-on effects): las instalaciones
deberán ser proyectadas de modo tal de reducir la posibilidad
de que se propague hacia otras áreas
181
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Poka
Yoke:
esta
técnica
consiste
en
diseñar
los
componentes críticos de modo tal de evitar que se puedan
producir conexiones o derivaciones de manera incorrecta por
parte de los operadores. Por ejemplo, evitar la conexión de
tanques donde debe impedirse la mezcla de productos por su
incompatibilidad química. (22)
En base a lo mencionado, se recomienda:
a) Almacenar los productos y materiales, según criterios de
disponibilidad, alterabilidad, compatibilidad y peligrosidad.
b) Actualizar
los listados
de
materiales
y productos
almacenados y gestionar las existencias para evitar la
caducidad de productos.
c) La existencia de un inventario actualizado de los
reactivos en uso permite llevar a cabo un estricto control
de tales documentos que a su vez, ofrecen la información
necesaria para manipular adecuadamente los productos
d) Conocer los riesgos y la peligrosidad para el medio
ambiente de los productos químicos empleados, estos y
otros datos importantes constan en las fichas de
seguridad.
e) Saber identificar y aplicar, en su caso, la normativa de
seguridad ambiental aplicable al envasado, etiquetado,
almacenamiento y transporte de materias químicas (Ver
Anexos 7 a 9)
182
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
f)
Medir y pesar con las cantidades necesarias de los
reactivos de tal manera que no se produzca sobrantes
g) Utilizar los productos hasta agotarlos por completo de
forma que queden vacíos los envases para evitar
contaminación.
h)
Reutilizar en lo posible los materias y también los
envases.
9.2 Manipulación de los reactivos
Vaciado de los recipientes que contienen reactivos
químicos:
Ningún tipo de enjuague debe ser descargado sobre cuerpos
ni fuentes de agua, tampoco sobre canales que conduzcan
aguas lluvias hacia reservorios.
Debido a que estos vertidos contienen residuos de reactivos
químicos, todo tipo de enjuague debe ser tratado antes de
ser descargado sobre cuerpos de agua. En el caso de
eliminar los efluentes, se deben realizar análisis químicos de
dichos sistemas de lavados para garantizar el cumplimiento
de la normativa, (Según el Texto Unificado de Legislación
Ambiental Secundaria del Ecuador, Libro VI. Anexo 1.
Normas de Calidad Ambiental y de Descarga de Efluentes:
Recurso Agua.).
183
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
En la Ilustración 10 se indican las instrucciones para el
vaciado de productos químicos y el enjuague de los
recipientes.
Ilustración 8. Instrucciones para el vaciado de productos
químicos
Se recomienda:
Identificación: Todos los reactivos deben estar identificados
correctamente, con los siguientes datos:
SUSTANCIAS DE ANÁLISIS, CONTROL Y REFERENCIA
Cada recipiente debe contener rótulo con:
184
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
• Nombre
• Número de código
• Número de lote
• Fecha vencimiento
• Condiciones almacenamiento
REACTIVOS Y SOLUCIONES
Cada recipiente debe contener rótulo con:
• Identificación
• Concentración
• Condiciones de conservación
• Fecha vencimiento
Los procedimientos sobre el manejo de reactivos deben
asegurar:
• La conservación es adecuada
• La distribución evita:
• la contaminación
• el deterioro
• el daño
Para el manejo de sustancias que emiten gases tóxicos se
debe de trabajar en campanas de extracción de gases.
Cuidar la manipulación de los reactivos y también de las
muestras para evitar errores que hagan necesaria la
185
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
repetición del procedimiento y por lo tanto el aumento de
efluentes.
Se debe establecer medidas para corregir situaciones de
derrame de tal manera que se evite la necesidad de limpieza
Elegir los agentes de limpieza que permitan reducir la
contaminación por vertidos tanto en volumen como en
peligrosidad.
Vertidos
En caso de vertidos o derrames debe actuarse rápidamente,
recogiendo inmediatamente el producto derramado evitando
su
evaporación
y daños
sobre
las
instalaciones.
emplear
está
en
función
procedimiento
a
características
del
mercurio,
etc.,
producto:
existiendo
inflamable,
actualmente
ácido,
de
El
las
álcali,
absorbentes
y
neutralizadores comercializados.
En caso de vertidos de productos líquidos en el laboratorio
debe actuarse rápidamente para su neutralización, absorción
y eliminación.
186
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
La utilización de los equipos de protección personal se llevará
a cabo en función de las características de peligrosidad del
producto vertido (consultar con la ficha de datos de
seguridad). De manera general se recomienda la utilización
de guantes y delantal impermeables al producto, y de gafas
de seguridad.
Proceder a su neutralización directa en aquellos casos en
que existan garantías de su efectividad, valorando siempre la
posibilidad de generación de gases y vapores tóxicos o
inflamables.
Los vertidos de ácidos deben neutralizarse con la máxima
rapidez ya que tanto el contacto directo, como los vapores
que se generen, pueden causar daño a las personas,
instalaciones y equipos. Para su neutralización lo mejor es
emplear los absorbentes-neutralizadores que se hallan
comercializados y que realizan ambas funciones. En caso de
no disponer de ellos, se puede neutralizar con bicarbonato
sódico. Una vez realizada la neutralización debe lavarse la
superficie con abundante agua y detergente.
187
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
9.3 Manipulación, transporte y almacenamiento de
residuos
Se
debe evitar
el contacto directo con los residuos,
utilizando los equipos de protección individual adecuados a
sus características de peligrosidad. Esto es especialmente
importante en el caso de los guantes y de la protección
respiratoria
Establecer acuerdos con los clientes para el retiro de los
sobrsntes de muestras líquidas.
Para los residuos líquidos, no se emplearán envases
mayores de 25 litros para facilitar su manipulación y evitar
riesgos innecesarios.
El transporte de envases de 25 litros o más se realizará en
carretillas para evitar riesgos de rotura y derrame. Se utilizará
siempre carretilla para manipulación de cargas de más de 10
metros lineales y más de tres kg de peso.
El vertido de los residuos a los envases correspondientes se
ha de efectuar de una forma lenta y controlada. Esta
operación
será
interrumpida
si
se
observa
cualquier
188
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
fenómeno anormal como la producción de gases o el
incremento excesivo de temperatura.
Para trasvasar líquidos en grandes cantidades, se empleará
una bomba, preferiblemente de accionamiento manual; en el
caso de utilizar una bomba eléctrica, ésta debe ser
antideflagrante. En todos los casos se comprobará la
idoneidad del material de la bomba con el residuo
trasvasado.
Una vez acabada la operación de vaciado se cerrará el
envase hasta la próxima utilización. De esta forma se
reducirá la
exposición del personal a los
productos
implicados.
Los envases no se han de llenar más allá del 90% de su
capacidad con la finalidad de evitar salpicaduras, derrames y
sobrepresiones.
Siempre que sea posible, los envases se depositarán en el
suelo para prevenir la caída a distinto nivel. No se
almacenarán residuos a más de 170cm de altura.
189
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Dentro del laboratorio, los envases en uso no se dejarán en
zonas de paso o lugares que puedan dar lugar a tropiezos.
Producto
Recomendación
Bromoformo
No utilizar
Sulfuro de carbono
Ácido
Ácido
butírico No
utilizar
benzoico periodos
en
de
Bromo
almacenaje
Bromobenceno
superior a un mes
190
Ing. Nube Cecilia Castro de O
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Cloruro de amilo No utilizar con el
Cresoles Dietiléter producto
Éter
Haluros
a
de temperaturas
ácido
superiores a 40°
Nitrobenceno
C.
Percloroetileno
Tricloroetano
Tricloroetileno
Diclorobencenos
No
utilizar
periodos
Tabla
en
de
almacenaje
superiores
18.
a
un
mes
Recomendaciones referentes al uso de envases de
polietileno para el almacenamiento de residuos (23-29)
9.4 Buen uso del agua según BPL
La reutilización del agua es un proceso que se da en forma
espontánea en la propia naturaleza, en el ciclo del agua, en
consecuencia el uso adecuado que pretende evitar su
desperdicio, contribuye al uso sustentable del recurso,
produciendo además un beneficio económico en cuanto a
costo del servicio.
191
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Reducción
del
consumo
de
agua
en
el
proceso
productivo
a) Hacer arreglos en los equipos para mejorar el rendimiento
en el consumo de agua
b) Llevar a cabo iniciativas para reducir el consumo de agua
en el laboratorio.
c) Evitar el lavado excesivo y el enjuague entre las diversas
fases de análisis
d) Reemplazar los enjuagues con agua corriente por baños
en tinas. En el presente caso se puede utilizar el agua de
enfriamiento del destilador.
e) Recirculación del agua de enfriamiento del destilador.
f) Planes de capacitación para que el personal mejore sus
prácticas de manejo de agua.
Evitar derrames y excesos para optimizar el consumo de
agua
Realizar regularmente un control visual de las tuberías y
juntas de agua en las áreas de análisis para evitar derrames
y goteo
Regular las bombas de agua y las cañerías para que el flujo
de agua corresponda con las necesidades específicas de la
producción.
192
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Instalar instrumentos para la medición del agua en procesos
con alto consumo para asegurar que el agua sea utilizada en
forma eficiente.
Reutilización o reciclado del agua
Asegurarse de que la reutilización del agua no altere la
calidad de los resultados de los análisis.
Luego del tratamiento el efluente puede ser utilizado para
regar las jardineras.
Reutilizar el agua de enfriamiento, para el lavado de
materiales.
Recolectar agua de lluvia y utilizarla para regar las jardineras
y plantas del interior del laboratorio.
Utilizar plantas tolerantes a los tiempos secos o que
demanden poca cantidad de agua, reducir las áreas de
prados y regar las zonas exteriores en horarios nocturnos son
prácticas que incrementan el ahorro de agua.
Reducción del consumo de agua en áreas fuera de la
producción
Cuando no estén siendo utilizadas, mantener las llaves de
agua cerradas.
193
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
Colocar junto a las llaves de agua carteles que recuerdan al
personal que se debe ahorrar agua.
Ahorro de agua durante procesos de limpieza
En la limpieza del piso utilizar primero escobas y cepillos
para eliminar desechos y sobrantes en lugar de usar agua
con mangueras. Barrer, aspirar o sacudir antes de usar agua.
Utilizar sólo una cantidad pequeña de agua para limpiar los
recipientes
(por
ejemplo,
2-4
litros
de
agua
para
contenedores de hasta 200 litros)
Evitar bloqueos al sistema de agua residual
Poner en práctica un correcto manejo de los residuos sólidos
que se producen en el laboratorio.
a) Limpiar las rejillas de los desagües con frecuencia y
observar su estado, debido a que el uso de compuestos
corrosivos, producen un desgaste
y la consiguiente
destrucción de los mismos.
b) Evitar que se desechen aceites ni grasas o residuos
sólidos a través de la canalización.
c) Elaborar
planes
de
mantenimiento
incluyendo
responsabilidades e intervalos periódicos para controles
de las instalaciones de abastecimiento de agua, así como
194
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
procedimientos para eventuales limpiezas o reparaciones
del sistema de tratamiento.
d) Tratamiento de las aguas residuales: antes de descargar
las aguas residuales someterlas a los tratamientos
apropiados para cumplir con las disposiciones legales y
ambientales. (Ver Capítulo 9)
e) Establecer planes de mantenimiento en los cuales deben
constar
responsabilidades
e
intervalos
y
los
procedimientos adecuados en caso de que se requiera
limpieza, eliminación de lodos o reparaciones de las
instalaciones de tratamiento de aguas.
f) Establecer un sistema de control con pruebas de un
laboratorio de agua, sobre la calidad del agua residual.
(31)
Se debe establecer un Reglamento Interno del CESEMIN, en
el cual se hagan constar reglas de tipo general.
a) Este reglamento es de cumplimiento obligatorio para
todas las personas que trabajan en el CESEMIN de
manera permanente o temporal como es el caso de los
profesores, Investigadores, alumnos y tesistas)
b) El
personal
de
nueva
incorporación
debe
ser
inmediatamente informado sobre las normas de trabajo, y
características
específicas
de
peligrosidad
de
los
195
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
productos, instalaciones y operaciones de uso habitual en
el laboratorio.
c) Para trabajar en el CESEM IN es obligatorio el uso de la
bata,
de
no
hacerlo
no
podrán
desarrollar
sus
actividades. La bata debe usarse cerrada para seguridad
de la persona.
d) En el manejo de reactivos y materiales se deberá tener el
máximo cuidado de acuerdo siempre con los manuales
de Seguridad e indicaciones de los reactivos. Si se va a
transportar un ácido deben emplearse ambas manos con
guantes látex, tomando la boca del frasco con una y la
base con la otra.
e) En caso de accidente en el manejo de ácidos debe ir (o
ser conducido) inmediatamente a la regadera para usar
agua en cantidad abundante y posteriormente aplicársele
los primeros auxilios.
f)
En el manejo de sustancias líquidas con pipeta, siempre
deberá utilizarse peras de succión. Queda estrictamente
prohibido "pipetear" con la boca.
g) No se debe desechar sustancias al drenaje. Según la
naturaleza de los mismos, se deberá seguir las
instrucciones
establecidas
en
los
respectivos
procedimientos.
196
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
h) Se debe instruir a los alumnos que realizan trabajos de
tesis o cualquier tipo de investigación la conveniencia de
reciclar las sustancias hasta donde sea posible sin
afectar el buen desempeño en los procedimientos.
i)
Se deberá exigir que incluyan el tratamiento de los
efluentes dentro del diseño experimental.
j)
No se guardarán soluciones en matraces aforados, vasos
de precipitados o matraces Erlenmeyer y, en general,
material de laboratorio.
k) Los recipientes para guardar las reactivos deberán estar
rotulados, indicando siempre con una etiqueta la solución
de que se trata (sustancia y concentración), quién la
preparó y la fecha.
Cabe anotar que adicionalmente a este trabajo se ha
elaborado un instructivo donde constan los procedimientos
sobre el manejo de efluentes del CESEMIN.
197
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
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Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
ANEXOS
ANEXO 1. Reporte de resultados de análisis de los efluentes.
204
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
205
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
ANEXO 2. Reporte de resultados de análisis de efluentes
tratados y efluente general.
206
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
207
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
208
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
ANEXO 3. Resultado de análisis de sulfatos en el efluente
general.
209
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
ANEXO 4. Resultado de análisis de sulfatos en los
efluentes tratados
210
Ing. Nube Cecilia Castro de O
Universidad de Cuenca
ANEXO 5. Frases R
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
R9
Explosivo en estado seco.
Riesgo de explosión por choque, fricción, fuego
u otras fuen tes de ignición.
Alto riesgo de explosión por choque, fricción,
fuego u otras fuentes de ignición.
Forma compuestos metálicos explosivos muy
sensibles.
Peligro de explosión en caso de calentamiento.
Peligro de explosión, en contacto o sin
contacto con el aire.
Puede provocar incendios.
Peligro de fuego en contacto con materias
combustibles.
Peligro de explosión al mezclar con materias
combustibles.
R10 Inflamable.
R11 Fácilmente inflamable.
R12 Extremadamente inflamable.
R14 Reacciona violentamente con el agua.
R15 Reacciona con el agua liberando gases
211
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extremadamente inflamables.
R16
R17
R18
Puede explosionar en mezcla con sustancias
comburentes.
Se inflama espontáneamente en contacto con
el aire.
Al usarlo pueden formarse mezclas aire-vapor
explosivas/inflamables.
R19 Puede formar peróxidos explosivos.
R20 Nocivo por inhalación.
R21 Nocivo en contacto con la piel.
R22 Nocivo por ingestión.
R23 Tóxico por inhalación.
R24 Tóxico en contacto con la piel.
R25 Tóxico por ingestión.
R26 Muy tóxico por inhalación.
R27 Muy tóxico en contacto con la piel.
R28 Muy tóxico por ingestión.
R29 En contacto con agua libera gases tóxicos.
R30 Puede inflamarse fácilmente al usarlo.
R31 En contacto con ácidos libera gases tóxicos.
R32 En contacto con ácidos libera gases muy
212
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tóxicos.
R33 Peligro de efectos acumulativos.
R34 Provoca quemaduras.
R35 Provoca quemaduras graves.
R36 Irrita los ojos.
R37 Irrita las vías respiratorias.
R38 Irrita la piel.
R39 Peligro de efectos irreversibles muy graves.
R40 Posibles efectos cancerígenos.
R41 Riesgo de lesiones oculares graves.
R42 Posibilidad de sensibilización por inhalación.
R43
R44
Posibilidad de sensibilización en contacto con
la piel.
Riesgo de explosión al calentarlo en ambiente
confinado.
R45 Puede causar cáncer.
R46
R48
Puede causar alteraciones genéticas
hereditarias.
Riesgo de efectos graves para la salud en caso
de exposición prolongada.
R49 Puede causar cáncer por inhalación.
213
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R50 Muy tóxico para los organismos acuáticos.
R51 Tóxico para los organismos acuáticos.
R52 Nocivo para los organismos acuáticos.
R53
Puede provocar a largo plazo efectos negativos
en el medio ambiente acuático.
R54 Tóxico para la flora.
R55 Tóxico para la fauna.
R56 Tóxico para los organismos del suelo.
R57 Tóxico para las abejas.
R58
Puede provocar a largo plazo efectos negativos
en el medio ambiente.
R59 Peligroso para la capa de ozono.
R60 Puede perjudicar la fertilidad.
R61
Riesgo durante el embarazo de efectos
adversos para el feto.
R35 Provoca quemaduras graves.
R36 Irrita los ojos.
R37 Irrita las vías respiratorias.
R38 Irrita la piel.
R39 Peligro de efectos irreversibles muy graves.
R40 Posibles efectos cancerígenos.
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R41 Riesgo de lesiones oculares graves.
R42 Posibilidad de sensibilización por inhalación.
R43
R44
Posibilidad de sensibilización en contacto con
la piel.
Riesgo de explosión al calentarlo en ambiente
confinado.
R45 Puede causar cáncer.
R46
R48
Puede causar alteraciones genéticas
hereditarias.
Riesgo de efectos graves para la salud en caso
de exposición prolongada.
R49 Puede causar cáncer por inhalación.
R50 Muy tóxico para los organismos acuáticos.
R51 Tóxico para los organismos acuáticos.
R52 Nocivo para los organismos acuáticos.
R53
Puede provocar a largo plazo efectos negativos
en el medio ambiente acuático.
R54 Tóxico para la flora.
R55 Tóxico para la fauna.
R56 Tóxico para los organismos del suelo.
R57 Tóxico para las abejas.
R58 Puede provocar a largo plazo efectos negativos
215
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en el medio ambiente.
R59 Peligroso para la capa de ozono.
R60 Puede perjudicar la fertilidad.
R61
Riesgo durante el embarazo de efectos
adversos para el feto.
R62 Posible riesgo de perjudicar la fertilidad.
R63
R64
R65
R66
R67
Posible riesgo durante el embarazo de efectos
adversos para el feto.
Puede perjudicar a los niños alimentados con
leche materna.
Nocivo. Si se ingiere puede causar daño
pulmonar.
La exposición repetida puede provocar
sequedad o formación de grietas en la piel.
La inhalación de vapores puede provocar
somnolencia y vértigo
R68 Posibilidad de efectos irreversibles.
216
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ANEXO 6. Frases S
S1
Consérvese bajo llave.
S2
Manténgase fuera del alcance de los niños.
S3
Consérvese en lugar fresco.
S4
Manténgase lejos de locales habitados.
S5
S6
Consérvese en... (líquido apropiado a especificar
por el fabricante).
Consérvese en... (gas inerte a especificar por el
fabricante).
S7
Manténgase el recipiente bien cerrado.
S8
Manténgase el recipiente en lugar seco.
S9
Consérvese el recipiente en lugar bien ventilado.
S12 No cerrar el recipiente herméticamente.
S13
S14
Manténgase lejos de alimentos, bebidas y
piensos.
Consérvese lejos de (materiales incompatibles a
especificar por el fabricante).
S15 Conservar alejado del calor.
S16
Conservar alejado de toda llama o fuente de
chispas - No fumar.
217
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S17 Manténgase lejos de materiales combustibles.
S18 Manipúlese y ábrase el recipiente con prudencia.
S20 No comer ni beber durante su utilización.
S21 No fumar durante su utilización.
S22 No respirar el polvo.
No respirar los gases/humos/vapores/aerosoles
S23 [denominación(es) adecuada(s) a especificar por
el fabricante].
S24 Evítese el contacto con la piel.
S25 Evítese el contacto con los ojos.
En caso de contacto con los ojos, lávense
S26 inmediata y abundantemente con agua y
acúdase a un médico.
S27
Quítese inmediatamente la ropa manchada o
salpicada.
En caso de contacto con la piel, lávese inmediata
S28 y abundantemente con... (productos a especificar
por el fabricante).
S29 No tirar los residuos por el desagüe.
S30 No echar jamás agua a este producto.
S33 Evítese la acumulación de cargas electrostáticas.
S35 Elimínense los residuos del producto y sus
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recipientes con todas las precauciones posibles.
S36 Úsese indumentaria protectora adecuada.
S37 Úsense guantes adecuados.
S38
En caso de ventilación insuficiente, úsese equipo
respiratorio adecuado.
S39 Úsese protección para los ojos/la cara.
Para limpiar el suelo y los objetos contaminados
S40 por este producto, úsese ... (a especificar por el
fabricante).
S41
En caso de incendio y/o de explosión, no respire
los humos.
Durante las fumigaciones/pulverizaciones, úsese
S42 equipo respiratorio adecuado [denominación (es)
adecuada(s) a especificar por el fabricante].
En caso de incendio, utilizar ... (los medios de
S43
extinción los debe especificar el fabricante). (Si el
agua aumenta el riesgo, se deberá añadir: "No
usar nunca agua').
En caso de accidente o malestar, acúdase
S45 inmediatamente al médico (si es posible,
muéstresele la etiqueta).
S46 En caso de ingestión, acúdase inmediatamente
219
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al médico y muéstrele la etiqueta o el envase.
S47
S48
S49
S50
Consérvese a una temperatura no superior a ...
°C (a especificar por el fabricante).
Consérvese húmedo con... (medio apropiado a
especificar por el fabricante).
Consérvese únicamente en el recipiente de
origen.
No mezclar con... (a especificar por el
fabricante).
S51 Úsese únicamente en lugares bien ventilados.
S52
S53
No usar sobre grandes superficies en locales
habitados.
Evítese la exposición - recábense instrucciones
especiales antes del uso.
Elimínense esta sustancia y su recipiente en un
S56 punto de recogida pública de residuos especiales
o peligrosos.
S57
S59
Utilícese un envase de seguridad adecuado para
evitar la contaminación del medio ambiente.
Remitirse al fabricante o proveedor para obtener
información sobre su recuperación/reciclado.
S60 Elimínense el producto y su recipiente como
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residuos peligrosos.
Evítese su liberación al medio ambiente.
S61 Recábense instrucciones específicas/ficha de
datos de seguridad.
En caso de ingestión no provocar el vómito:
S62 acúdase inmediatamente al médico y
muéstresele la etiqueta o el envase.
En caso de accidente por inhalación, alejar a la
S63 víctima fuera de la zona contaminada y
mantenerla en reposo.
S64
En caso de ingestión, lavar la boca con agua
(solamente si la persona está consciente).
221
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ANEXO 7: Cuadro de incompatibilidad química
ANEXO 8: Códigos de etiquetado
a) Código de etiquetado de la Unión Europea
Contiene una descripción de los riesgos y de las medidas
de precaución y un sistema de protección de imágenes.
b) Sistema de la National Fire Protecction Association (NFPA
704-M).
Establece un sistema de identificación de riesgos para que
en un eventual incendio o emergencia, las personas
afectadas puedan reconocer los riesgos de los materiales
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respecto del fuego. Este código ha sido creado para dar
información al cuerpo de bomberos en el terreno. No
identifica los peligros para la salud de una sustancia
química, en situaciones distintas de una emergencia.
Interpretación cuadro riesgos – NFPA
Salud (azul)
4: Peligro Puede ser fatal en cortas exposiciones. Se
requiere equipos de protección especializada
3: Atención Corrosivo o tóxico. Evitar contacto o
inhalación.
2: Atención Puede ser perjudicial inhalar o absorber.
1: Aviso Puede ser irritante.
0: Sin peligro usualmente.
Inflamabilidad (rojo)
223
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4: Peligro gas inflamable o liquido extremadamente
inflamable.
3: Atención liquido inflamable con flash point por debajo de
100° F
2: Advertencia Combustible líquido con flash point de 100°
a 200° F
1: Combustible si es calentado
0: No combustible
Reactividad (amarillo)
4: Peligro material explosivo a temperatura ambiente
3: Peligro Puede ser explosivo si es golpeado, calentado
bajo confinamiento o mezclado con agua
2: Atención inestable o puede reaccionar violentamente si
se mezcla con agua
1: Aviso Puede reaccionar si es calentado o mezclado con
agua pero no violentamente
0: estable No reactivo cuando es mezclado con agua
Casos Especiales (blanco)
W: Reactivo con agua
O: Agente Oxidante
NFPA - Símbolos de precauciones especiales
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inflamable
corrosivo
explosivo
radiactivo
gas comprimido
veneno
Sistema “Hazardous Material Identification System” (HMIS)
Basado en la ASTM. Identifica el peligro intrínseco de una
sustancia.
Recomendaciones establecidas por las Naciones Unidas.
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ANEXO 9: Medidas a tomar en caso de vertidos
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