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UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACIÓN DE INGENIERÍA QUÍMICA INSTALACIÓN Y ARRANQUE DEL LABORATORIO DE ANÁLISIS DE AGUA DE LA EMPRESA PLUMROSE LATINOAMERICANA Por: Tahys Carolina Belmonte Sánchez INFORME DE PASANTÍA Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Químico Sartenejas, Marzo de 2012 UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACIÓN DE INGENIERÍA QUÍMICA INSTALACIÓN Y ARRANQUE DEL LABORATORIO DE ANÁLISIS DE AGUA DE LA EMPRESA PLUMROSE LATINOAMERICANA Por: Tahys Carolina Belmonte Sánchez Realizado con la asesoría de: Tutor Académico: Mónica Kräuter. Tutor Industrial: Migdalia Padrón y Liliana Cortés. INFORME DE PASANTÍA Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Químico Sartenejas, Marzo de 2012 iii UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACIÓN DE INGENIERÍA QUÍMICA INSTALACIÓN Y ARRANQUE DEL LABORATORIO DE ANÁLISIS DE AGUA DE LA EMPRESA PLUMROSE LATINOAMERICANA Informe final de pasantía presentado por: Tahys Carolina Belmonte Sánchez. Realizado con la asesoría de la Prof. Mónica Kräuter, Ing. Migdalia Padrón e Ing. Liliana Cortés RESUMEN Las caracterizaciones del agua potable y residual permiten verificar el cumplimiento de leyes ambientales, así como también controlar y evaluar el desempeño de las plantas de tratamiento. El siguiente proyecto consistió en la instalación de los equipos básicos para la puesta en marcha del laboratorio de aguas de Plumrose Latinoamericana CA. Se caracterizaron las aguas residuales y blancas, siguiendo las metodologías propuestas por las normas COVENIN de calidad de agua. Los parámetros determinados fueron: cloruros, dureza total, alcalinidad, sólidos, pH, temperatura, fósforo reactivo y DQO según correspondiese. Los resultados obtenidos se compararon con los registrados por un laboratorio externo y se analizaron a fin de validar los métodos aplicados y verificar el cumplimiento de los Decretos 36395 y 3219. Finalmente, las concentraciones de sólidos totales, DQO y cloruros en aguas residuales fueron los únicos parámetros que no cumplieron con lo establecido por las leyes venezolanas, mientras que el resto se ubicó por debajo del límite máximo reglamentario. iv DEDICATORIA A Dios y a la virgen por guiarme y acompañarme en este recorrido, por brindarme momentos de aprendizaje, alegría, y reflexión, por darme la fortaleza en los momentos críticos, y por colocar seres maravillosos en mi camino. A mis padres, por su ayuda incondicional, apoyo, amor y confianza, por enseñarme que todo es posible cuando se hace con pasión. A mi hermano, por ser ejemplo de constancia, esfuerzo y dedicación. A mis abuelos, por sus palabras motivadoras, consejos y apoyo. v AGRADECIMIENTOS A Dios y a la virgen por darme la oportunidad de vivir experiencias enriquecedoras, por darme ánimos en los momentos difíciles y enseñarme que todo es posible cuando se tiene FE!. A mis padres, por ser parte fundamental en mi formación personal y profesional, por inculcarme valores, por confiar y creer en mí, por siempre estar a mi lado y no abandonarme en ninguna circunstancia. Los amo y admiro! A mi hermano Chuo, por ser mi ejemplo a seguir. Me enseñaste que la vida es una y que todo se hace con pasión y total entrega. Gracias por siempre cuidar de mí. A mis abuelos, por sus sabias palabras ante cualquier inquietud o problema, por su cariño y afecto cada fin de semana que llegaba de Caracas. A mi familia, quienes con una sonrisa, consejo o palabras me brindaron su apoyo. A mis primos: Mary, Aure, Danielita, Aurimar, Elena, Augusto, Mafer, May, Osnniedy, Mike, Juancho, quienes por medio de un mensaje de texto, email, llamada, o abrazo, me brindaron su alegría, confianza y apoyo. Los quiero! A la Sra. Berce y Sr. Oswaldo, por acogerme en su residencia y hacer de ella mi segundo hogar, gracias por su cariño y hospitalidad. La experiencia de compartir con seres maravillosos y aprender a convivir fue gratificante. Residencia como Pariaguan no hay! A mi apreciada Universidad Simón Bolívar y a todos los profesores que contribuyeron en mi formación profesional y personal. A mis tutoras: Prof. Mónica Kräuter, Ing. Migdalia Padrón e Ing. Liliana Cortes, por su apoyo y exigencia en el desarrollo del proyecto. Sus consejos basados en la experiencia permitieron el buen desempeño del trabajo realizado. Al Prof. Fernando Morales, por su ayuda y colaboración en el desarrollo del proyecto. A mis amigos: Adri, Kaby, Elvira, Masacota, Yose, Guara y Elias, quienes con un mensaje y repentina llamada me alegraban el día demostrándome que no importa la distancia sino la verdadera amistad. vi A mis amigos: Nita, Gian, Geral, Ara, prima Katy, Vero, Karlita, Katy Ruth, Patrick, Kevin, Maga, Elena (Chinita), Ricardo, Nelsy, Berle, Luis Rondón, Pao, Gaby, por los momentos compartidos, por las noches de estudio, por las celebraciones, por las comelonas, por el intercambio de conocimientos y por la experiencia de aprender junto a ustedes. Los adoro, sin ustedes no habría sido igual el recorrido en la universidad. A mi amiga y hermana Sofix, por compartir conmigo la experiencia de vivir en residencia, por las noches de largas conversaciones, por tus consejos, por tus palabras de motivación cuando lo necesitaba, por todas las veces que necesite de ti y siempre me apoyaste. Muchas gracias! A Pedro, por sus palabras de motivación y apoyo, por alegrarme y brindarme momentos gratos, por despertarme cuando lo necesitaba, gracias por sobretodo provocar en mí sonrisas. A mis amigos de la residencia: Fer, Nino, Rowil, Tri 04, Tri 05, Kris, Barbie, Kevin, Alba, Erika, Gaby, Bego, hermanos Landaetas, Ronald, Rafa, Karen, Rubén, y Pariaguan en general, gracias por cada sonrisa, cada celebración, cada cena y desayuno juntos, por los momentos compartidos durante el transporte y por todas la experiencias gratas. A mis compañeros de Plumrose: Rosangel, Lugo, Sr. Juan, David, Romero, Fior, Fernando, Eddison, Davidson, Alfredo, Yovher, Frederick, por su colaboración y ayuda para el desarrollo del proyecto. Mil gracias! vii ÍNDICE GENERAL RESUMEN ................................................................................................................................ iv DEDICATORIA ........................................................................................................................ vi AGRADECIMIENTOS ............................................................................................................. vi ÍNDICE GENERAL ................................................................................................................ viii ÍNDICE DE FIGURAS ............................................................................................................ xii ÍNDICE DE TABLAS ............................................................................................................. xiv LISTA DE ABREVIATURAS ................................................................................................ xvi Objetivo General .................................................................................................................... xviii Objetivos Específicos ................................................................................................................. 2 Limitaciones................................................................................................................................ 2 CAPITULO I. ACERCA DE PLUMROSE LATINOAMERICANA CA ................................. 3 1.1 Visión de Plumrose Latinoamericana ............................................................................... 4 1.2 Misión de Plumrose Latinoamericana .............................................................................. 4 1.3 Valores de Plumrose Latinoamericana ............................................................................. 4 1.4 Historia de Plumrose Latinoamericana ............................................................................ 5 1.5 Estructura Organizativa de la empresa Plumrose Latinoamericana CA ........................... 6 1.6 Descripción del proceso productivo ................................................................................. 7 CAPITULO II. MARCO TEÓRICO .......................................................................................... 8 2.1 Calidad del agua................................................................................................................ 8 2.2 Componentes organolépticos ............................................................................................ 8 2.3 Distribución de la planta (layout) ..................................................................................... 8 2.4 Muestras instantáneas ....................................................................................................... 9 2.5 Muestras compuestas ........................................................................................................ 9 2.6 Desbaste ......................................................................................................................... 10 2.7 Unidad Flotación aire disuelto (DAF) ........................................................................... 10 2.8 Coagulación-Floculación ................................................................................................ 10 viii 2.9 Clarificador ..................................................................................................................... 11 2.10 Desinfección ................................................................................................................. 11 2.11 Filtración ....................................................................................................................... 12 2.12 Suavizador de intercambio iónico................................................................................. 12 2.13 Contaminación de las aguas .......................................................................................... 12 2.14 Eutrofización ................................................................................................................. 13 2.15 Incrustación ................................................................................................................... 13 2.16 Corrosión ...................................................................................................................... 13 2.17 Alcalinidad .................................................................................................................... 13 2.18 Alcalinidad fenolftaleínica ............................................................................................ 13 2.19 Alcalinidad total ............................................................................................................ 14 2.20 Cloro residual ................................................................................................................ 14 2.21 Conductividad eléctrica ................................................................................................ 14 2.22 Dureza total ................................................................................................................... 14 2.23 Sólidos totales ............................................................................................................... 14 2.24 Sólidos suspendidos ...................................................................................................... 14 2.25 Sólidos disueltos ........................................................................................................... 15 2.26 Sólidos fijos .................................................................................................................. 15 2.27 Sólidos volátiles ............................................................................................................ 15 2.28 Demanda química de oxígeno (DQO) .......................................................................... 15 2.29 Demanda bioquímica de oxígeno (DBO) ..................................................................... 15 2.30 Fósforo reactivo .......................................................................................................... 16 2.31 Cloruros ........................................................................................................................ 16 2.32 pH.................................................................................................................................. 16 2.33 Espectrofotómetro ......................................................................................................... 16 2.34 Destilador ...................................................................................................................... 17 2.35 Mufla ............................................................................................................................. 17 2.36 Valoración ..................................................................................................................... 17 2.37 Valorante ....................................................................................................................... 17 2.38 Valoración volumétrica................................................................................................. 17 2.39 Punto de equivalencia químico ..................................................................................... 18 2.40 Punto final ..................................................................................................................... 18 ix CAPITULO III. MARCO LEGAL ........................................................................................... 19 3.1 Ley de aguas publicada en Gaceta Nº 38595 con fecha 02 de Enero del 2007 .............. 19 3.2 Decreto 3219: “Normas para la clasificación y el control de la calidad de las aguas de la cuenca del Lago de Valencia”, publicado en Gaceta Nº 5305 del 1 de Febrero de 1999....... 20 3.3 Decreto 883: “Normas para la clasificación y el control de la calidad de los cuerpos de agua y vertidos o efluentes líquidos”, publicado en Gaceta 5021 del 18 de Diciembre de 1995 ................................................................................................................................................... 20 3.4 Decreto 36395: “Norma sanitaria para la calidad del agua potable”, publicado en Gaceta Nº 36395 con fecha 13 de Febrero de 1998 .............................................................................. 21 3.5 Ley orgánica del ambiente publicado en Gaceta Nº 31004 con fecha 15 de Junio de 1976 ........................................................................................................................................... 21 3.6 Ley orgánica para la conservación del Ambiente publicado en Gaceta Nº 5833 Extraordinario con fecha 22 de Diciembre de 2006 .................................................................. 22 3.7 Ley sobre sustancias, materiales y desechos peligrosos publicado en Gaceta Oficial N° 5554 Extraordinaria con fecha 13 de Noviembre de 2001 ....................................................... 23 3.8 ISO/IEC 17025-2005: "Requisitos generales para la competencia de los laboratorios de ensayo y calibración…………………………………………………………………………...25 3.9 Personal ........................................................................................................................... 26 3.10 Instalaciones y condiciones ambientales ...................................................................... 26 3.11 Métodos de ensayo........................................................................................................ 26 3.12 Validación de los métodos ............................................................................................ 27 3.13 Equipos y calibración.................................................................................................... 27 3.14 Trazabilidad de las mediciones ..................................................................................... 28 3.15 Muestreo ....................................................................................................................... 28 3.16 Manipulación de los ítems de ensayo y calibración ..................................................... 28 CAPITULO IV. METODOLOGÍA .......................................................................................... 29 4.1 Fase 1. Revisión Bibliográfica y selección de propiedades ............................................ 32 4.2 Fase 2. Equipos, materiales e instalación ....................................................................... 36 4.3 Fase 3. Redacción de procedimientos ............................................................................. 38 4.4 Fase 4. Análisis y validación de los métodos ................................................................. 42 4.5 Captación de muestras de aguas blancas ....................................................................... 48 x 4.6 Captación de muestras de aguas residuales ................................................................... 50 4.7 Determinación de dureza total ........................................................................................ 52 4.8 Determinación de alcalinidad ......................................................................................... 53 4.9 Determinación de cloro residual ..................................................................................... 55 4.10 Determinación de fósforo (ortofosfatos)....................................................................... 56 4.11 Determinación de sólidos suspendidos ......................................................................... 59 4.12 Determinación de sólidos totales .................................................................................. 61 4.13 Determinación de Sólidos disueltos .............................................................................. 63 4.14 Determinación de cloruros ............................................................................................ 65 4.15 Determinación de DQO ................................................................................................ 67 CAPITULO V. RESULTADOS Y DISCUSIÓN..................................................................... 72 CAPITULO VI. CONCLUSIONES ....................................................................................... 117 CAPITULO VII. RECOMENDACIONES ............................................................................ 122 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................... 119 APÉNDICES .......................................................................................................................... 121 APÉNDICE A. MODELO DE GUÍA PARA LA DETERMINACIÓN DE CLORUROS EN AGUAS. .................................................................................................................................. 121 APÉNDICE B. GUÍA PARA LA CAPTACIÓN DE MUESTRAS DE AGUAS ............. 126 xi ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1.1. Logo de la empresa Plumrose Latinoamericana……………………………………4 Figura 1.2. Organigrama de la estructura organizativa de la empresa………………………….6 Figura 1.3. Proceso productivo de la planta Cagua…………………………………………….7 Figura 2.1. Canal de oxidación………………………………………………………………..11 Figura 4.1. Esquema de la metodología empleada para el desarrollo del proyecto…………...30 Figura 4.2. Diagrama de puntos de muestreos y análisis para aguas blancas…………………32 Figura 4.3. Diagrama de puntos de muestreos y análisis para aguas residuales………………33 Figura 4.4. Drenaje de las válvulas de agua suave (1) y agua dura (2)……………………...49 Figura 4.5. Recolección de muestras de agua dura y agua suave……………………………..49 Figura 4.6. Purga y recolección de la muestra de la caldera 1……………………………….50 Figura 4.7. Captación de muestras de agua residual. (1) entrada al DAF, (2) salida del DAF, (3) reactor biológico, (4) efluente final…………………………………………………………...51 Figura 4.8. Disco comparador para detectar cloro residual………………………………….56 Figura 5.1. Distribución del espacio físico propuesto para el laboratorio de análisis de aguas.…..…………………………………………………………………………………………78 Figura 5.2. Modelo de afiches colocados en el laboratorio…………………………………...80 Figura 5.3. Diagrama de la PTAR de Plumrose Latinoamericana CA………………………..82 Figura 5.4. Diagrama de flujo de proceso de la PTAR. Fuente: planos internos de Plumrose Latinoamericana (modificado)..……………………………………………...…………………..85 Figura 5.5. Diagrama de la PTAB de Plumrose Latinoamericana CA………………………..86 Figura 5.6. Diagrama de flujo de proceso de la PTAB de Plumrose Latinoamericana. Fuente: planos internos (modificados)……………………………………………………………………89 Figura 5.7. Zonas 1 y 2 antes y después de la instalación del laboratorio…………………….91 Figura 5.8. Zonas 3 y 4 antes y después de la instalación del laboratorio…………………….92 xii Figura 5.9. Zona 5 antes y después de la instalación del laboratorio…………………………92 Figura 5.10. Zona 6 antes y después de la instalación del laboratorio……………………….92 Figura 5.11. Zona 7 antes y después de la instalación del laboratorio……………………….93 Figura 5.12. Zona 8 y 9 antes y después de la instalación del laboratorio…………………...93 Figura 5.13. Temperaturas registradas para el sistema de aguas blancas……………………97 Figura 5.14. Concentración de dureza total en sistemas de aguas blancas…………………..99 Figura 5.15. Concentración de cloruros en sistema de aguas blancas………………………101 Figura 5.16. Concentración de sólidos suspendidos en sistemas de aguas blancas………….102 Figura 5.17. Concentración de alcalinidad fenolftaleínica en sistemas de aguas blancas…...103 Figura 5.18. Concentración de alcalinidad total en sistemas de aguas blancas……………...104 Figura 5.19. Relaciones de alcalinidad………………………………………………………105 Figura 5.20. Temperaturas registradas para el sistema de aguas residuales…………………106 Figura 5.21. Concentración de cloruros en sistema de aguas residuales…………………….107 Figura 5.22. Concentración de fósforo reactivo para el sistema de aguas residuales………..109 Figura 5.23. Concentración de DQO en sistemas de aguas residuales………………………110 Figura 5.24. Concentración de sólidos totales para el sistema de aguas residuales………….112 Figura 5.25. Concentración de sólidos totales fijos para el sistema de aguas residuales……113 Figura 5.26. Concentración de sólidos totales volátiles para el sistema de aguas residuales......................................................................................................................................114 Figura 5.27. Concentraciones de sólidos suspendidos para el sistema de aguas residuales………………………………………………………………………………………..115 Figura 5.28. Concentración de sólidos disueltos para el sistema de aguas residuales……….116 xiii ÍNDICE DE TABLAS Tabla 3.1. Normas COVENIN consultadas para la determinación de ciertos parámetros del agua……………………………………………………………………………………………….23 Tabla 3.2. Normas COVENIN consultadas para el almacenamiento y manipulación de sustancias tóxicas…………………………………………………………………………………25 Tabla 4.1. Parámetros seleccionados para análisis de aguas blancas con su respectiva importancia……………………………………………………………………………………….33 Tabla 4.2. Parámetros seleccionados para análisis de aguas residuales con su respectiva importancia………………………………………………………………………………………34. Tabla 4.3. Parámetros en común seleccionados para análisis en agua residual y blanca con su respectiva importancia……………………………………………………………………………36 Tabla 5.1. Lista de equipos adquiridos por la empresa en el 2006……………………………72 Tabla 5.2. Material de vidrio y plástico adquiridos por la empresa en el 2006……………….73 Tabla 5.3. Listado de material y equipos solicitados para la puesta en marcha del laboratorio………………………………………………………………………………………...74 Tabla 5.4. Reactivos solicitados con sus respectivas cantidades…………………………….76 Tabla 5.5. Motivo y ubicación de los equipos del laboratorio de análisis agua……………...79 Tabla 5.6. Propiedades del agua asociadas a las operaciones de la PTAB…………………...81 Tabla 5.7. Propiedades del agua asociadas a las operaciones de la PTAR…………………..81 Tabla 5.8. Reactivos clasificados según su peligrosidad e incompatibilidad……………….90 Tabla 5.9. Cantidad de residuo generado por el laboratorio en la determinación de cloruros durante un mes……………………………………………………………………………………94 Tabla 5.10. Cantidad de residuo generado por el laboratorio en la determinación de alcalinidad durante un mes……………………………………………………………………………………94 Tabla 5.11. Cantidad de residuo generado por el laboratorio en la determinación de dureza total durante un mes………………………………………………………………………………95 xiv Tabla 5.12. Cantidad de residuo generado por el laboratorio en la determinación de DQO durante un mes……………………………………………………………………………………95 Tabla 5.13. Cantidad de residuo generado por el laboratorio en la determinación de fósforo reactivo durante un mes…………………………………………………………………………..96 Tabla 5.14. Temperaturas registradas para el sistema de aguas blancas…………………….96 Tabla 5.15. Concentración de cloro residual para agua dura y agua suave………………….98 Tabla 5.16. Valores de dureza total para el sistema de aguas blancas……………………….99 Tabla 5.17. Tipos de dureza según la concentración de carbonato de calcio………………..100 Tabla 5.18. Concentración de cloruros para agua dura y suave……………………………100 Tabla 5.19. Concentración de sólidos suspendidos totales para el sistema de aguas blancas…………………………………………………………………………………………..101 Tabla 5.20. Valores de alcalinidad fenolftaleínica para el sistema de aguas blancas………..103 Tabla 5.21. Valores de alcalinidad total para el sistema de aguas blancas…………………..104 Tabla 5.22. Temperaturas registradas para el sistema de aguas residuales………………….105 Tabla 5.23. Concentración de cloruros para el sistema de aguas residuales…………………107 Tabla 5.24. Concentración de fósforo reactivo para el sistema de aguas residuales………...108 Tabla 5.25. Concentración de DQO para el sistema de aguas residuales……………………109 Tabla 5.26. Concentración de sólidos totales para el sistema de aguas residuales…………..111 Tabla 5.27. Concentración de sólidos totales fijos para el sistema de aguas residuales……..112 Tabla 5.28. Concentración de sólidos totales volátiles para el sistema de aguas residuales………………………………………………………………………………………..113 Tabla 5.29. Concentración de sólidos suspendidos totales para el sistema de aguas residuales……………………………………………………………………………………..…114 Tabla 5.30. Concentración de sólidos disueltos totales para el sistema de aguas residuales………………………………………………………………………………………..115 xv LISTA DE ABREVIATURAS Abreviatura Significado APHA AWWA COVENIN DAF DBO DQO ED EF M mg mL N PE PM PTAB PTAR RB SD SDF SDT SDV SSF SST SSV ST STF STV American Public Health Association (Asociación americana de salud pública) American Water Works Association (Asociación americana de obras hidráulicas) Comisión venezolana de normas industriales Flotación aire disuelto Demanda bioquímica de oxigeno Demanda química de oxígeno Entrada al DAF Efluente Final Molaridad Mili gramo Mili litro Normalidad Peso equivalente Peso molecular Planta de tratamiento de aguas blancas Planta de tratamiento de aguas residuales Reactor Biológico Salida al DAF Sólidos disueltos fijos Sólidos disueltos totales Sólidos disueltos volátiles Sólidos suspendidos fijos Sólidos suspendidos totales Sólidos suspendidos volátiles Sólidos totales Sólidos totales fijos Sólidos totales volátiles xvi INTRODUCCIÓN El agua constituye uno de los recursos de mayor importancia en la naturaleza, al ser ésta necesaria para el sustento de cualquier forma de vida y dado a la diversidad de usos y aplicaciones que posee, nace la necesidad de preservarla y mantenerla en condiciones óptimas. A nivel industrial el agua representa la fuente indispensable para el proceso productivo, puede ser usada para generar vapor y poner en funcionamiento máquinas y equipos, también se emplea como solvente, para higienizar áreas y departamentos, y mayormente para la elaboración de productos. Hoy en día, el desarrollo industrial exige un alto consumo y demanda de este valioso recurso, esto conlleva a elaborar e implementar técnicas, estrategias y normativas que sean cada vez amigables y condescendientes con el medio ambiente, ejemplo de ello, lo constituyen las leyes y decretos que regulan la concentración de contaminantes al momento de descargas, ya sea a redes cloacales, cuerpos de aguas ó a un determinado ecosistema. El control de la contaminación del agua producida por las actividades industriales no es un tema aislado ni nuevo, por el contrario, se inició en 1972 con la aprobación del Congreso de Estados Unidos en la enmienda “Federal Water Pollution Control Act”(1). En Venezuela, los decretos que regulan fijando límites y rangos máximos de los parámetros de control del agua son: Decreto 36395 “Normas sanitarias de calidad del agua potable” publicada en el año 1998 y el Decreto 883 “Normas para la clasificación y control de la calidad de los cuerpos de agua y vertidos o efluentes líquidos” publicada en 1995. Para el año 2006, Plumrose Latinoamericana adquirió equipos e instrumentos para la instalación de un laboratorio interno destinado al análisis de sus aguas residuales y blancas, con el propósito de llevar un control de los procesos de tratamientos, establecer medidas correctivas en un tiempo oportuno, dar cumplimiento a los decretos antes mencionados, y satisfacer requerimientos operacionales. Por ello, el actual proyecto consistió en la instalación y puesta en marcha del laboratorio, contemplando la adecuación de los equipos para los análisis fisicoquímicos en sistemas de aguas blancas y residuales aplicando metodologías estandarizadas. 2 OBJETIVO GENERAL Instalar los equipos de laboratorio necesarios para realizar análisis fisicoquímicos de las aguas industriales (aguas blancas y residuales), de la empresa Plumrose Latinoamericana y aplicar metodologías para su caracterización. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Discriminar y estudiar las leyes ambientales, decretos y normas COVENIN de calidad de agua aplicables al caso de estudio. Realizar un inventario de equipos, materiales y reactivos adquiridos en el 2006 por la empresa y solicitar los necesarios para los análisis fisicoquímicos. Elaborar la distribución del espacio físico (layout) del laboratorio. Elaborar una guía con metodologías estandarizadas para el análisis de aguas y una guía para la captación de las muestras de agua. Analizar resultados obtenidos comparando con los registrados por un laboratorio externo. LIMITACIONES Plumrose Latinoamericana es una empresa que desde sus inicios se ha preocupado por el buen manejo de sus aguas tratadas. La iniciativa de instalar el laboratorio de análisis de aguas requirió contratar servicios de construcción, éstos se encontraron limitados por la disponibilidad de material requerido (cemento, cables, tuberías, tomas corrientes), extendiéndose así el tiempo estipulado para la intervención del espacio físico. Por otro lado, algunos equipos y materiales (importados) solicitados no llegaron en el transcurso del proyecto, por ende, se aplicaron medidas para solventar este inconveniente. Finalmente, la captación y análisis de muestras de aguas coincidió con el periodo decembrino (poca producción) y la cantidad de análisis dependió de la producción de la planta (el caudal de efluente era mínimo). CAPÍTULO I ACERCA DE PLUMROSE LATINOAMERICANA CA Plumrose Latinoamericana es una empresa venezolana de origen Danés que controla totalmente la cadena de valor en la producción de embutidos, ofreciendo productos como: jamones, salchichas, mortadela, carne de almuerzo, jamón endiablado, tocinetas entre otros. La organización produce desde los alimentos necesarios para la cría y engorde de los animales de la granja y cerdos, pasando por matadero donde los anteriores son beneficiados y cortados, luego se procesan en la planta de embutidos y finalmente se realiza la venta y distribución de los productos cárnicos. IENCA es una de la empresas encargada de adquirir la materia prima para la elaboración de los alimentos de los animales de la granja, garantizando que el producto final contenga las vitaminas y nutrientes necesarios. Plumrose cuenta con dos granjas modernas en las cuales se producen cerdos con alto contenido cárnico, bajo condiciones de higiene y seguridad tanto en su traslado al matadero como en su producción. El matadero de Plumrose es uno de los más especializados a nivel de Latinoamérica, se ubica en el estado Aragua y en ella se procesan cerdos, pollos, pavos y ganado de mataderos especializados. La planta de producción de embutidos se encuentra en la cercanía de planta matadero lo que permite que el material cárnico ya cortado y preparado se traslade rápidamente a la misma. La organización posee una completa red de distribución nacional, desde 7 centros de distribución ubicados estratégicamente: Barcelona, Maracaibo, Barquisimeto, Valencia, Ciudad Bolívar, Caracas, y Cagua, contando con una flota de 120 vehículos que despachan a más de 7000 clientes a nivel nacional Latinoamericana CA. (2) . En la Figura 1.1 se muestra el logo de Plumrose 4 Figura 1.1. Logo de la empresa Plumrose Latinoamericana (2). 1.1 Visión de Plumrose Latinoamericana La visión de Plumrose Latinoamericana CA es estar presentes en todas las comidas y ocasiones de consumo, ofreciendo productos líderes, de calidad, innovadores, convenientes, sanos y sabrosos de alto valor agregado (2). 1.2 Misión de Plumrose Latinoamericana La misión de la organización es desarrollar, producir, comercializar y distribuir productos alimenticios de calidad, que superen las expectativas de clientes y consumidores, generando valor para los accionistas, beneficios a los trabajadores y tratando justa y profesionalmente a los socios comerciales (2). 1.3 Valores de Plumrose Latinoamericana Integridad: Plumrose se caracteriza por contar con gente honesta que actúa con transparencia, evitando la trampa y el engaño, respetando las leyes y compromisos establecidos (2). Respeto: Es la base fundamental de la organización, abarca todas las esferas de la vida: comenzando por el respeto hacia uno mismo, compañeros, medio ambiente, leyes, y normas sociales. Plumrose se destaca por contar con gente solidaria, responsable, cordial, considerada, atenta y sencilla (2). Compromiso: Comprometerse va más allá de cumplir con una obligación, es poner en juego las capacidades para sacar adelante todo aquello que se asigna. La organización procura un 5 ambiente amable y las buenas relaciones. Parte del compromiso laboral es la actualización de conocimientos para el perfeccionamiento profesional (2). Lealtad: Tiene que ver con sentimientos de fidelidad, de apego y de respeto que inspiran a la organización y a sus miembros (2). 1.4 Historia de Plumrose Latinoamericana Plumrose Latinoamericana tiene más de 50 años en el mercado venezolano. Nace en Dinamarca en 1884 y es en 1953 cuando se instala en Caracas la primera oficina de representación y distribución de productos Plumrose. Siete años después se inicia la producción de enlatados, jamones cocidos y otros productos cárnicos. Para esta época se trajo maquinaria de Dinamarca a Venezuela y la carne de res se transportaba desde Apure hasta Aragua, mientras que la carne de cerdo se importaba. Para finales de los 60 se adquiere IENCA planta procesadora de carne ubicada en Cagua, estado Aragua. En 1991, la organización adquiere Venezolana Empacadora CA y ésta comercializa las marcas Oscar Mayer, Louis Rich, Italsalumi. En ese mismo año se lanza al mercado el jamón cocido 96 % libre de grasa. Es en 1992 cuando la organización pasa a ser formalmente Plumrose Latinoamericana CA, estableciéndose Venezuela como sede para las operaciones del área Andina (2). En 1996 se adquiere el matadero industrial ubicado a las cercanías de la planta de producción en Cagua, siendo éste tecnológicamente uno de los más avanzados en Venezuela y ubicándose en los mejores de América Latina. En el 2001, se inaugura el centro de distribución en Barcelona. Un año después se lanza al mercado la línea de embutidos “Fiesta” y se establece un nuevo centro de distribución en Maracaibo. Para el 2004, se inicia la unidad Plumrose Foodservice, la cual ofrece productos y servicios en la línea de comidas fuera de casa. Un año después sale al mercado el jamón endiablado Plumrose y las salchichas de pollo Oscar Mayer. En el año 2006, se inaugura el centro de distribución de la sucursal Barquisimeto y hoy en día Plumrose Latinoamericana sigue en la búsqueda de innovar y elaborar productos de calidad. 6 1.5 Estructura Organizativa de la empresa Plumrose Latinoamericana CA La organización se encuentra estructurada tal como se muestra en la Figura 1.2. Figura 1.2. Organigrama de la estructura organizativa de la empresa (2). 7 1.6 Descripción del proceso productivo Las diversas líneas de productos tienen un proceso productivo característico, pero todas se operan con equipos de última tecnología, excelente calidad y rendimiento. El siguiente diagrama de flujo representa el proceso de producción. Ver Figura 1.3. PLANTA CAGUA RECEPCION PICADA DESCONGELACION Y FRIGORIFICO DESPOSTE DE RESES CURA CION Y COL GA DO MOL INOS P RE ME ZCL A Y ME ZCLA E MB UT IDO S A L CHICHA S Y MORT A D E L A J A MONE S COCCION E NL A T A DO COCCION E MP A QU E E T IQUE T A DO E NCA J A DO A L MA CE NA J E Y DIS T RIB UC ION Figura 1.3. Proceso productivo de la planta Cagua (2). CAPITULO II MARCO TEÓRICO El tratamiento, muestreo y análisis de las aguas implica procesos complejos, técnicas fundamentales, operaciones unitarias y metodologías estándares. Este capítulo presenta los conceptos básicos y técnicos usados para la comprensión y elaboración del presente proyecto. Inicialmente se describirán terminologías relacionadas a las características del agua, tales como: 2.1 Calidad del agua Es la expresión de todos los factores físicos, químicos y microbiológicos que están presentes en el agua. Es modificable y cuantificable (3). 2.2 Componentes organolépticos Sustancias y/o elementos que proporcionan al agua características físicas percibibles por el consumidor (color, olor, sabor, temperatura) (4). Con respecto al espacio físico contemplado para la puesta en marcha del proyecto es necesario conocer el siguiente concepto: 2.3 Distribución de la planta (layout) Consiste en la ubicación y organización de maquinaria, equipos, áreas de almacenamiento, departamentos, pasillos y espacios comunes, con el propósito de utilizar las instalaciones de manera eficiente y segura. 9 Una vez que las instalaciones sean las correctas para aplicar los análisis de agua se procede a la captación de la muestra, la cual puede ser de dos tipos: 2.4 Muestras instantáneas Son aquellas que reflejan las características del cuerpo de agua, corrientes de procesos o aguas residuales en el momento de su captación (5). Este tipo de muestra se utiliza cuando La corriente fluye de manera intermitente. Las características de la corriente son relativamente constantes. Se desea determinar parámetros como: gases disueltos, cloro residual, sulfuros, temperaturas y demás características que se ven afectadas por el periodo de almacenamiento (5). 2.5 Muestras compuestas Representa las características promedios del cuerpo de agua, corriente o agua residual durante el periodo de captación. Una muestra compuesta se prepara al unir varias submuestras instantáneas durante un periodo de tiempo determinado (5) . Es necesario verificar que los parámetros de interés no varíen significativamente en el transcurso del muestreo. Finalmente, se realizan los análisis fisicoquímicos a las muestras recolectadas. Todo el proceso de muestreo, medición, registro y señalización continúa de las propiedades del agua o material contenido en él se denomina caracterización (6). Durante el tratamiento de las aguas se operan dispositivos y equipos con funciones específicas, el uso de los mismos depende del tipo de tratamiento que se desea y de las propiedades del equipo. En el caso de las aguas residuales es fundamental retirar la materia en suspensión, esta operación suele ser la primera en realizarse ya que los equipos posteriores pueden presentar inconveniente. Ejemplo de ello lo constituyen las siguientes operaciones unitarias: 10 2.6 Desbaste Representa la operación en la que se trata de eliminar los sólidos de mayor tamaño que el que habitualmente tienen las partículas que arrastran las aguas (1). 2.7 Unidad Flotación aire disuelto (DAF) Es un sistema en el cual se introduce aire al agua residual a una presión de varias atmósferas. Los elementos que constituyen dicha unidad son: bomba de presurización, equipo de inyección de aire y la unidad de flotación, en ésta última se reduce bruscamente la presión, por lo que el aire disuelto se libera formando gran cantidad de burbujas de aire (1). La materia en suspensión como sólidos, grasa y aceite se adhieren a las burbujas, levantándolas y haciéndolas flotar hacia la superficie, luego éstas se retiran y son enviadas a un tanque de almacenamiento. 2.8 Coagulación-Floculación La materia en suspensión puede estar formada por partículas de muy pequeños tamaños (10-6-10-9 m) conformando una suspensión coloidal. Estas suspensiones suelen ser muy estables gracias a las interacciones eléctricas entre ellas, debido a esta propiedad la velocidad de sedimentación es muy lenta y emplear un mecanismo mecánico no es viable (1) . Para desestabilizar la suspensión es necesario añadir reactivos químicos (coagulante y floculante), el primero aporta carga eléctrica contraria a la del coloide y debe ser agregada en constante movimiento, el segundo favorece el choque y unión de las partículas, aumentando de esta manera su tamaño, facilitando su remoción. El tratamiento biológico suele llevarse a cabo luego de las operaciones unitarias antes mencionadas, las bacterias y otros microorganismos destruyen y metabolizan las materias orgánicas solubles y coloidales, reduciendo la DBO y la DQO (7). La materia orgánica presente en el agua constituye la fuente de energía y de carbono necesaria para el desarrollo y crecimiento de las bacterias (1) . El nitrógeno y fósforo son elementos esenciales para su supervivencia, así mismo sucede con el oxígeno cuando los microorganismos son aerobios. 11 En Plumrose Latinoamericana se emplea un reactor biológico de tipo canal de oxidación, donde el punto de alimentación del agua residual como el de aireación tienen posiciones estratégicas tal como se muestra en la Figura 2.1. Figura 2.1. Canal de oxidación (1). Luego de que el agua residual ha sido tratada biológicamente ésta se somete finalmente a tratamientos de purificación y desinfección, donde se desea remover los sólidos suspendidos o disueltos presentes todavía en el agua, color y olor. Entre estas operaciones se encuentran: 2.9 Clarificador Esta unidad permite separar el lodo biológico del líquido ya tratado, los flóculos biológicos se retienen generándose un efluente claro. 2.10 Desinfección Consiste en la destrucción de los patógenos hídricos por medios físicos o químicos, siendo ésta última la más efectiva. El producto químico generalmente empleado es el cloro, por su eficiencia y bajo costo. En la industria se emplea hipoclorito de sodio como líquido. Por su tendencia oxidante este químico tiene propiedades excepcionales, tales como: destruye crecimientos indeseables de algas y bacterias, controla los olores, y previene condiciones anaeróbicas demorando la descomposición de las aguas residuales (8). 12 Para garantizar la potabilidad del agua, ésta debe someterse a un tratamiento previo, el tipo de equipos usados dependerá de los usos que se le dará a la misma. Para el caso de las calderas, procesos de producción y ciertos equipos, el agua debe ser suave y aséptica, sin embargo, para usos de riego, baños, vestuarios y procesos de higiene, el agua usada no se le remueve la dureza, sólo se desinfecta. Los procesos que se describen a continuación son los empleados para el tratamiento del agua que será usada en producción, calderas de baja presión y torres de enfriamiento. 2.11 Filtración Proceso mediante el cual se hace pasar el agua por un medio poroso con el propósito de retener materia orgánica. El lecho del filtro puede estar compuesto por diversas capas: carbón activado, arena fina, gravas, entre otros. 2.12 Suavizador de intercambio iónico Este equipo funciona con resinas, las cuales intercambian iones específicos contenidos en el agua por sólido iones complementarios que son parte del complejo de un medio de intercambio (8) .Cuando los iones son de carga positiva las resinas son de tipo catiónicas y en el caso contrario se denominan aniónicas. La unidad opera intercambiando el calcio y magnesio por sodio, retirando de esta manera la dureza del agua. Cuando el agua no es sometida a un buen tratamiento es capaz de generar problemas en los equipos y en el ecosistema donde se pone en contacto, los siguientes fenómenos representan ejemplo de ello: 2.13 Contaminación de las aguas Es la introducción de elementos, compuestos o formas de energías capaces de modificar las condiciones del cuerpo de agua superficial o subterráneo, de manera que se altere su calidad en relación con los usos posteriores o con su función ecológica para el desarrollo de la vida acuática y ribereña (9). 13 2.14 Eutrofización Es el enriquecimiento de las aguas con nutrientes de plantas, acompañado de incremento de la producción biológica, típicamente manifestado por crecimiento excesivo de algas. Es un proceso natural que puede ser acelerado drásticamente por la actividad del hombre (9). 2.15 Incrustación Es el precipitado en el cual predominan los materiales inorgánicos que se forman sobre superficies en contacto con agua, producto de un cambio físico-químico (6). 2.16 Corrosión Es la degradación de un metal por reacción electroquímica con su medio. Las reacciones electroquímicas exigen un electrolito conductor, cuyo soporte es habitualmente el agua, por ello en ocasiones se conoce como corrosión acuosa (10). Con el objeto de evitar los fenómenos descritos, se determinan la concentración de diversos parámetros del agua, las cuales a su vez permiten controlar los procesos de su tratamiento, algunas de ellas, siendo éstas de mayor interés son: 2.17 Alcalinidad Es la concentración de iones carbonatos y bicarbonatos presentes en el agua que pueden causar problemas de incrustación (11). 2.18 Alcalinidad fenolftaleínica Es la capacidad cuantitativa de un agua para reaccionar con un ácido fuerte hasta un pH de 8,3 (6). Esta alcalinidad indica la cantidad de carbonatos e hidróxidos presentes en el agua (12). 14 2.19 Alcalinidad total Es la capacidad cuantitativa de un agua para reaccionar con un ácido fuerte desde un pH de 4,0 hasta pH 5,0 (6). Esta alcalinidad indica la cantidad de bicarbonato presente en el agua. 2.20 Cloro residual Cantidad de cloro (combinado o libre) presente en el agua al final de un periodo de contacto específico, después de la aplicación del cloro (6). 2.21 Conductividad eléctrica Medida que indica la capacidad de una solución acuosa para transportar una corriente eléctrica, se expresa en µΩ/cm (6) . La conductividad refleja y permite estimar la cantidad de sólidos disueltos de una solución. 2.22 Dureza total Es la concentración de iones magnesio y calcio presentes en el agua, expresado como carbonato de calcio (11) . Las aguas duras generalmente producen depósitos e incrustaciones en tuberías, calderas, intercambiadores de calor, y demás unidades que se ponen en contacto con ella, disminuyendo la transferencia de calor y la eficiencia de operación de los equipos. 2.23 Sólidos totales Es el término aplicado al material o residuo que permanece en el recipiente después de la evaporación de la muestra y su posterior secado en un horno a una temperatura definida (6). 2.24 Sólidos suspendidos Es la porción de sólidos que es retenida en un filtro con tamaño de poro de 2,0 µm o menos. Se determina por pesada del filtro o como diferencia de sólidos totales y sólidos disueltos (6). 15 2.25 Sólidos disueltos Es la porción de sólidos que pasa a través de un filtro con tamaño de poro de 0,2 µm o menos bajo condiciones especificadas (6). 2.26 Sólidos fijos Término aplicado al residuo de los sólidos totales, suspendidos o disueltos después del proceso de ignición de la muestra durante un tiempo y temperatura especifica (6) . Representan la cantidad de materia inorgánica presente en el agua. 2.27 Sólidos volátiles Es la pérdida de peso en el proceso de ignición para la determinación de sólidos fijos. Se determina como la diferencia entre sólidos totales y sólidos fijos (6) . Representan la cantidad de materia orgánica presente en el agua. 2.28 Demanda química de oxígeno (DQO) Representa una medida de la cantidad de materia orgánica presentes en las aguas residuales y naturales. La demanda química de oxígeno está basada en el hecho de que todos los compuestos orgánicos (con raras excepciones) pueden ser oxidados mediante la acción, en medio ácido, de agentes fuertemente oxidantes (13). 2.29 Demanda bioquímica de oxígeno (DBO) Es la cantidad de oxígeno requerido para la respiración de los microorganismos responsables de la estabilización (oxidación) de la materia orgánica, a través de su actividad metabólica en medio aerobio. Representa indirectamente una medida de la concentración de materia orgánica biodegradable contenida en el agua residual (13). 16 2.30 Fósforo reactivo El fosforo total representa la combinación de fosforo orgánico e inorgánico y es de gran importancia determinar su concentración ya que este nutriente estimula el crecimiento de organismos fotosintéticos en grandes cantidades. El fósforo reactivo es aquel que responde a la prueba colorimétricas sin hidrólisis preliminar y sin digestión (14). 2.31 Cloruros Son iones (Cl-) mayormente presentes en el agua, provenientes de una de las sales más utilizada en la dieta del hombre (Cloruro de sodio) (13) . El ión cloruro es altamente perjudicial para calderas de alta presión y para el acero inoxidable (15), y en concentraciones superiores a las establecidas genera polución en los cuerpos de agua de recibimiento. 2.32 pH Representa la actividad de los iones hidrógenos, indicando la intensidad de carácter acido o básico de una solución (16). Los análisis de aguas requieren de equipos especializados e instrumentos de alta precisión. Los materiales de vidrio deben ser de clase A, ya que éstos se fabrican con una mayor tolerancia, por tanto, los resultados son más precisos. Existen equipos que permiten determinar la concentración de ciertas sustancias, tal como lo hace el espectrofotómetro. A continuación se detalla el funcionamiento de los equipos básicos empleados para el desarrollo del proyecto, así como también conceptos esenciales para comprender la operación de los mismos: 2.33 Espectrofotómetro Equipo diseñado para medir la absorción de radiación ultravioleta, visible e infrarroja. Posee una fuente de radiación, monocromador y mecanismo eléctrico para medir la intensidad de radiación (17) . Este instrumento permite relacionar la absorbancia o tramitancia de una muestra 17 con su concentración, es por ello, que al realizar una curva de ajuste es sencillo determinar la concentración de una muestra problema. 2.34 Destilador Equipo capaz de purificar el agua mediante un proceso de destilación, el cual consiste en hacer pasar el agua por un calentador hasta su punto de ebullición, el vapor de agua se pone en contacto con un condensador y el agua libre de impurezas se recolecta para ser usada. 2.35 Mufla Equipo que opera a altas temperaturas, entre rangos de 100°C -1200 °C. Generalmente usado para quemar, incinerar y evaporar ciertas sustancias o materiales. Este equipo se emplea para la determinación de sólidos en aguas. Al momento de determinar ciertos parámetros del agua, es necesario emplear diversos métodos, para ello, es necesario conocer terminologías que se manejan, tales como: 2.36 Valoración Proceso de introducir sistemáticamente una cantidad de valorante que es químicamente equivalente a la cantidad de analito en una muestra (17). 2.37 Valorante Solución de concentración conocida que se utiliza para valorar una solución cuya concentración se desconoce (17). 2.38 Valoración volumétrica Procedimiento por el cual un volumen medido de una disolución patrón reacciona con un analito en el punto de equivalencia químico (17). 18 2.39 Punto de equivalencia químico Punto en una valoración donde la cantidad de valorante patrón añadido equivale químicamente a la cantidad de analito que hay en la muestra (17). 2.40 Punto final Cambio que se puede observar durante una valoración y que indica que la cantidad de valorante agregado es químicamente equivalente a la del analito presente en la muestra (17) . CAPITULO III MARCO LEGAL El agua potable al igual que el agua residual luego de sus tratamientos, deben satisfacer normas sanitarias y leyes ambientales. El cumplimiento de las mismas garantiza una menor contaminación en los cuerpos receptores de agua en el caso de los vertidos, y condiciones asépticas en las aguas blancas usadas para producción, lo que se traduce en productos de calidad. Esto conlleva finalmente a un compromiso por parte de la empresa de alinearse a lo que exige las normativas venezolanas. En el presente capítulo se presentan las leyes, decretos, normativas y artículos de mayor interés al caso de estudio, tales como: referentes a la calidad del agua según su uso, metodologías estándares para determinaciones de propiedades del agua, normas COVENIN consultadas para el almacenamiento de sustancias de acuerdo a su compatibilidad, y por último, características y normativa de funcionamiento de los laboratorios de análisis. 3.1 Ley de aguas publicada en Gaceta Nº 38595 con fecha 02 de Enero del 2007 Esta ley tiene por objeto establecer las disposiciones que rigen la gestión integral de las aguas, garantizando la conservación de la misma, previniendo y controlando los posibles efectos negativos que éstas pudiesen causar. Los siguientes artículos representan los de mayor interés para el proyecto: Artículo 5: Acerca de los principios de la gestión integral, entre éstos se encuentran: El uso y aprovechamiento de las aguas debe ser eficiente, equitativo, óptimo y sostenible. La conservación del agua, en cualquiera de sus fuentes y estados físicos, prevalecerá sobre cualquier otro interés de carácter económico o social. 20 Artículo 10: Conservación y aprovechamiento sustentable de las aguas, garantizando su protección, uso y recuperación respetando el ciclo hidrológico. Artículo 13: Los generadores de efluentes líquidos deben minimizar la cantidad y mejorar la calidad de sus descargas. 3.2 Decreto 3219: “Normas para la clasificación y el control de la calidad de las aguas de la cuenca del Lago de Valencia”, publicado en Gaceta Nº 5305 del 1 de Febrero de 1999 Este decreto clasifica las aguas del Lago de Valencia, sus tributarios y las normas para el control de la calidad de los vertidos líquidos a ellos descargados. Artículo 5: Clasificación de las aguas. Tipo 1: Aguas destinadas al uso doméstico e industrial que necesiten agua potable, siempre que esta forme parte de un producto o subproducto destinado al consumo humano o que entre en contacto con él. Subtipo 1 A: aguas que desde el punto de vista sanitario pueden ser acondicionadas con la sola adición de desinfectantes. Artículo 38: Se fijan los limites y rangos máximos de concentraciones de los vertidos líquidos que sean o vayan a ser descargados a redes cloacales. 3.3 Decreto 883: “Normas para la clasificación y el control de la calidad de los cuerpos de agua y vertidos o efluentes líquidos”, publicado en Gaceta 5021 del 18 de Diciembre de 1995 Este decreto establece las normas para el control de la calidad de los cuerpos de agua y de los vertidos líquidos. Con respectos a las descargas a cuerpos de agua se consideraron los siguientes artículos del capítulo III. Artículo 10: indica los rangos y límites máximos de calidad de vertidos líquidos que sean o vayan a ser descargados, en forma directa o indirecta a ríos, estuarios, lagos y embalses. Artículo 15: establece los límites permisibles de los vertidos líquidos que se descargan a redes cloacales. 21 Del capítulo IV de seguimiento y control: Artículo 23. Se crea el Registro de Actividades Susceptibles de Degradar el Ambiente para el seguimiento y control de las actividades contempladas en el artículo 7º. Artículo 26. Las actividades inscritas en el Registro deberán presentar ante el Ministerio del Ambiente y de los Recursos Naturales Renovables la caracterización de sus efluentes, al menos una vez cada tres (3) meses. 3.4 Decreto 36395: “Norma sanitaria para la calidad del agua potable”, publicado en Gaceta Nº 36395 con fecha 13 de Febrero de 1998 Esta norma establece los valores máximos de aquellos componentes o características del agua que representan un riesgo para la salud de la comunidad, o inconvenientes para la preservación de los sistemas de almacenamiento y distribución del líquido, así como la regulación que asegure su cumplimiento. Artículo 6: el agua potable deberá contener en todo momento y en cualquier punto de la red de distribución, una concentración de cloro residual libre de 0,3-0,5 mg/L. Artículo 14: el agua potable deberá cumplir con los requisitos organolépticos, físicos y químicos establecidos en esta norma. Artículo 21: establece que los análisis deben ser realizados por profesionales y siguiendo las metodologías establecidas en el método estándar para el análisis de aguas y aguas residuales (Asociación americana de obras hidráulicas (AWWA) y Asociación americana de salud pública (APHA) ). 3.5 Ley orgánica del ambiente publicado en Gaceta Nº 31004 con fecha 15 de Junio de 1976 Artículo 20: se consideran actividades susceptibles de degradar el ambiente las siguientes: Las que directa o indirectamente contaminen o deterioren el aire, el agua, fondo marinos, suelo, subsuelo, fauna y flora. Sedimentación en los cursos y depósitos de aguas. 22 Cambios nocivos en los lechos de las aguas. Las que propician la eutrofización de lagos y lagunas. Cualquier otra actividad capaz de alterar el ecosistema e incidir negativamente en el bienestar y salud del hombre. 3.6 Ley orgánica para la conservación del Ambiente publicado en Gaceta Nº 5833 Extraordinario con fecha 22 de Diciembre de 2006 Esta ley sostiene los principios para la conservación del ambiente, en el marco del desarrollo sustentable como derecho y deber del Estado y de la sociedad. Igualmente, establece las normas y derechos constitucionales para un ambiente sano, seguro y ecológicamente equilibrado. Artículo 12: el Estado y la sociedad deberán orientar sus acciones para lograr calidad ambiental, asegurando el desarrollo y bienestar de los seres humanos, el mejoramiento de los ecosistemas, conservación de los recursos naturales, procesos ecológicos y demás elementos del ambiente. Artículo 58. Para la conservación de la calidad del agua se tomarán en consideración los siguientes aspectos: 1. La clasificación de las aguas atendiendo a las características requeridas para los diferentes usos a que deba destinarse. 2. Las actividades capaces de degradar las fuentes de aguas naturales, los recorridos de éstas y su represamiento. 3. La reutilización de las aguas residuales previo tratamiento. 4. El tratamiento de las aguas. 5. La protección de las nacientes de ríos y quebradas. 6. El seguimiento continuo y de largo plazo de los cuerpos de agua. 7. El seguimiento continuo de los usos de la tierra y sus impactos sobre las principales cuencas hidrográficas, que abastecen de agua a las poblaciones humanas y los sistemas de riego de las áreas agrícolas. 23 3.7 Ley sobre sustancias, materiales y desechos peligrosos publicado en Gaceta Oficial N° 5554 Extraordinaria con fecha 13 de Noviembre de 2001 Esta ley regula la generación, uso, recolección, almacenamiento, transporte, tratamiento y disposición final de las sustancias, materiales y desechos peligrosos. Artículo 29. Las personas naturales o jurídicas, públicas o privadas responsables del uso y manejo de las sustancias o materiales peligrosos deben adoptar las medidas de prevención aplicables a sus trabajadores para garantizar su seguridad, así como la protección de la salud y el ambiente, de conformidad con las disposiciones establecidas en las leyes y reglamentación técnica sobre la materia. Las normas COVENIN consultadas relacionadas con la calidad del agua se muestran en la Tabla 3.1 Tabla 3.1. Normas COVENIN consultadas para la determinación de ciertos parámetros del agua. COVENIN Titulo de la norma Objetivo 2461:2005 Aguas naturales, industriales y residuales. Determinación de sólidos. 2462:2002 Aguas naturales, industriales y residuales. Determinación de pH. Establece el método electrométrico para la determinación del pH. 2634:2002 Aguas naturales, industriales y residuales. Definiciones. Presenta una serie de definiciones relacionadas con las aguas naturales, residuales e industriales. Establece los métodos de ensayo para la determinación de sólidos totales, disueltos y suspendidos. 24 Tabla 3.1. Normas COVENIN consultadas para la determinación de ciertos parámetros del agua (Continuación). COVENIN Titulo de la norma Objetivo Presenta los procedimientos para la captación de las muestras de aguas. 2709:2002 Aguas naturales, industriales y residuales. Guía para las técnicas de muestreo 2771:1991 Aguas naturales, industriales y residuales. Determinación de Dureza 2780:2002 Aguas naturales, industriales y residuales. Determinación de la alcalinidad Indica los procedimientos para determinar la alcalinidad fenolftaleínica y total. 2803:2002 Aguas naturales, industriales y residuales. Determinación de la demanda química de oxígeno Establece los métodos para determinar la DQO en un rango de 10 a 800 mg/L. 3050:1991 Aguas naturales, industriales y residuales. Determinación de la conductividad eléctrica. Establece la determinación de la conductividad y resistividad eléctrica del agua. 3051:1993 Aguas naturales, industriales y residuales. Determinación de fósforo. Presenta cinco métodos para la determinación del ión ortofosfato presente en el agua. 3141:1995 Aguas naturales, industriales y residuales. Determinación de cloruros. Indica los métodos para la determinación del ión cloruro del agua Establece los métodos para determinar la dureza del agua como carbonato de calcio. Para el almacenamiento y manipulación de los reactivos se consultaron las siguientes normas COVENIN. (Ver Tabla 3.2). 25 Tabla 3.2. Normas COVENIN consultadas para el almacenamiento y manipulación de sustancias tóxicas. COVENIN 3059:2002 3060:2002 Titulo de la norma Objetivos Materiales Peligrosos. Hoja de datos de Establece los requisitos seguridad de los materiales (HDSM) mínimos de información que debe contener las HDSM Materiales peligrosos. Clasificación. Establece la clasificación Símbolos y dimensiones de señales de de riesgos, símbolos y identificación. dimensiones de las señales de identificación de los materiales. 3.8 ISO/IEC 17025-2005: “Requisitos generales para la competencia de los laboratorios de ensayo y calibración” Esta norma internacional establece los requisitos generales de los laboratorios para la competencia y desarrollo de ensayos o de calibraciones, incluyendo el muestreo. Es aplicable a todos los laboratorios independientemente de la cantidad de empleados o alcance de las actividades realizadas en el mismo. De la ISO/IEC 17025 se consideraron los requisitos técnicos. Existen factores que involucran la confiabilidad y exactitud de los ensayos, entre ellos se encuentran: Factores humanos. Instalaciones y condiciones ambientales. Métodos de ensayo y validación de los mismos. Equipos y calibración. Trazabilidad de las mediciones. Muestreo. Manipulación de los ítems de ensayo y calibración. 26 El laboratorio debe considerar los factores antes mencionados al momento de desarrollar los métodos, procedimientos, calibración y capacitación del personal. A continuación se explica de manera detallada cada factor. 3.9 Personal Se debe asegurar la competencia de todos lo que operan equipos específicos, realizan ensayos, calibraciones y análisis. El personal debe estar capacitado, sobre la base de una educación, formación, experiencia y habilidades. 3.10 Instalaciones y condiciones ambientales El laboratorio debe asegurarse de que las condiciones ambientales no invaliden los resultados, ni comprometan la calidad requerida de las mediciones. Se debe realizar un seguimiento, control y registro de las condiciones siempre que lo requiera el método, o cuando éstas puedan influir en los resultados. 3.11 Métodos de ensayo El laboratorio debe aplicar métodos y procedimientos apropiados para todos los ensayos o las calibraciones dentro de su alcance. Estos incluyen: muestreo, manipulación, transporte, almacenamiento, preparación de los ítems a ensayar o calibrar y cuando corresponda la estimación de la incertidumbre. Los manuales, normas, métodos (paso a paso), y datos de referencia del trabajo del laboratorio, deben mantenerse actualizados y a la disposición del personal. En cuanto a la selección de los métodos de análisis, se deben usar preferentemente aquellos publicados como normas internacionales, regionales o nacionales. Los métodos empleados deben estar vigentes, a menos que no sea apropiado o posible. Para el proyecto se emplearon las normas COVENIN vigentes para la determinación de propiedades de aguas, los métodos que se indican en las mismas corresponden a los métodos estándar AWWA –APHA. 27 3.12 Validación de los métodos La validación es la confirmación a través del examen y el aporte de evidencias objetivas, de que se cumplen los requisitos particulares para un uso especifico previsto. Entre las técnicas para la determinación del desempeño de un método se encuentran las siguientes: Calibración usando patrones de referencia. Comparación con resultados obtenidos por otros métodos. Comparaciones interlaboratorios. Evaluación sistemática de los factores que influyen en los resultados. Evaluación de la incertidumbre de los resultados basada en los conocimientos científicos de los principios del método y en la experiencia práctica. 3.13 Equipos y calibración El laboratorio debe contar con todos los equipos necesarios para el muestreo, medición, ensayo y calibración. Antes de poner en servicio un equipo (incluido el utilizado para el muestreo) se debe calibrar a fin de asegurar la menor propagación de error y resultados precisos. Las instrucciones sobre el uso y mantenimiento del equipo deben estar disponibles para el personal del laboratorio. Es necesario llevar un registro de cada equipo y éstos deben incluir por lo menos: Identificación del equipo y software. Nombre del fabricante, modelo y serie. Ubicación del equipo. Fechas, resultados y certificados de las calibraciones. Plan de mantenimiento y fechas de las mismas. Todo daño, modificación o reparación del equipo. 28 3.14 Trazabilidad de las mediciones Todos los equipos utilizados para los ensayos o calibraciones que tengan un efecto significativo en la exactitud de los resultados, deben ser calibrados antes de ser puestos en servicio. 3.15 Muestreo El laboratorio debe tener un plan y procedimiento para el muestreo al momento de efectuar la captación de sustancias, material o producto que luego serán analizadas. Los planes de muestreo deben estar disponibles en el lugar donde se realiza la captación, considerando los factores que deben ser controlados para asegurar la validez de los resultados. 3.16 Manipulación de los ítems de ensayo y calibración El laboratorio debe tener procedimiento para el transporte, recepción, manipulación y conservación de los ítems de ensayo y calibración, para proteger la integridad de los mismos. CAPITULO IV METODOLOGÍA Para la instalación, arranque y puesta en marcha del laboratorio de análisis de agua fue necesaria la ejecución de 4 fases, cada una de ellas con actividades específicas a fin de cumplir los objetivos planteados. La primera fase consistió en la revisión de las normativas y leyes ambientales vigentes y aplicables para el caso en cuestión. La fase 2 estuvo enfocada en la ejecución de los trabajos de construcción y adecuación del espacio físico. Paralelamente, se realizó la redacción de las metodologías durante la fase 3, y por último, se realizaron las determinaciones en los sistemas de aguas (blancas y residuales) analizando los resultados a partir de los reportados por un laboratorio externo. A continuación se explicará de manera detallada las actividades correspondientes para el desarrollo del proyecto. En la Figura 4.1 se observa el esquema de la metodología empleada. 30 Figura 4.1. Esquema de la metodología empleada para el desarrollo del proyecto. 31 Figura 4.1. Esquema de la metodología empleada para el desarrollo del proyecto (Continuación). 32 4.1 Fase 1. Revisión Bibliográfica y selección de propiedades Con la intención de familiarizarse con el marco legal referente al agua residual y potable, se realizó la lectura de los decretos, leyes y normas descritas en el capítulo anterior. En esta fase se seleccionaron las propiedades del agua blanca y residual de mayor interés para el proyecto. Éstas se establecieron de acuerdo a los requerimientos de control para la planta de tratamiento de aguas blancas (PTAB) y planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR), se consideró el tiempo demandado de cada análisis, dado que el objetivo es llevar a cabo los mismos periódicamente, sin que estos afecten las actividades programadas en el día a día de la planta por parte del personal encargado. Así mismo, se determinaron los puntos de muestreos, tomando como referencia los análisis anteriores hechos por laboratorios externos. De acuerdo a lo expuesto, se plantearon los siguientes análisis (Ver Figura 4.2 y Figura 4.3). Figura 4.2. Diagrama de puntos de muestreos y análisis para aguas blancas. 33 Figura 4.3. Diagrama de puntos de muestreos y análisis para aguas residuales. En las Tablas 4.1, 4.2 y 4.3, se ilustra el motivo de la selección de cada parámetro del agua que se planteó determinar: Tabla 4.1. Parámetros seleccionados para análisis de aguas blancas con su respectiva importancia. Tipo de agua Propiedad del agua Importancia de la selección Dureza Verificar efectividad de los intercambiadores iónicos (suavizadores) y estimar la regeneración de las resinas (11). Realizar acciones preventivas contra las incrustaciones en las calderas, tuberías, equipos de producción y torres de enfriamiento. Alcalinidad Evaluar la cantidad de sales alcalinas (bicarbonatos e hidróxidos) presentes en el agua, a fin de evitar la corrosión en el sistema de tuberías y calderas (11). Agua Blanca 34 Tabla 4.1. Parámetros seleccionados para análisis de aguas blancas con su respectiva importancia (Continuación). Tipo de agua Propiedad del agua Importancia de la selección Cloruros Este parámetro incide en la corrosión de los sistemas de tuberías, calderas, equipos de producción y torres de enfriamiento. Agua Blanca Controlar la dosificación de hipoclorito de sodio en la planta, a fin de garantizar la potabilidad del agua (Control de microorganismos). Cloro residual Sólidos suspendidos Estimar la cantidad de sólidos retenidos por un medio filtrante, importantes por razones de estética y de salud. Tabla 4.2. Parámetros seleccionados para análisis de aguas residuales con su respectiva importancia. Tipo de agua Propiedad del agua DQO Importancia de la selección Estimar el rendimiento de la PTAR en la remoción del material oxidable (materia orgánica). Agua Residual Fósforo Reactivo Evitar el crecimiento de algas y posible eutrofización en los cuerpos receptores del efluente final. Verificar el funcionamiento del reactor biológico de la PTAR. 35 Tabla 4.2. Parámetros seleccionados para análisis de aguas residuales con su respectiva importancia (Continuación). Tipo de agua Agua Residual Propiedad del agua Importancia de la selección Sólidos Totales Prevenir anomalías en el sistema de tratamiento de las aguas. Verificar funcionamiento de la unidad DAF y desbaste. Estimar la materia orgánica e inorgánica presente en el agua. Sólidos T. Fijos Estimar la cantidad de material inorgánico (19). Sólidos T. Volátiles Estimar la cantidad de material orgánico (19). Sólidos suspendidos Controlar y verificar el proceso de desbaste y de la unidad DAF. Prevenir altas concentraciones en el canal de oxidación. Sólidos Susp. Fijos Estimar la cantidad de material inorgánico retenido con un medio filtrante. Sólidos disueltos Estimar la cantidad de sales y minerales presentes en el agua, y evaluar su calidad. Los parámetros en común para el agua residual y blanca se muestran en la Tabla 4.3. 36 Tabla 4.3. Parámetros en común seleccionados para análisis en agua residual y blanca con su respectiva importancia. Tipo de agua Propiedad del agua Temperatura Agua residual y blanca Conductividad pH Importancia de la selección Evitar cambios bruscos de temperaturas en los cuerpos receptores y no alterar el ecosistema. Comprobar el funcionamiento de las plantas de tratamiento, ya que las operaciones unitarias dependen de la temperatura. Este parámetro influye en equilibrios químicos y físicos. Arrojar un estimado de los sólidos disueltos presentes en la muestra. Determinar la pureza del agua destilada. Comprobar el funcionamiento de la planta de tratamiento de agua, ya que los procesos involucrados dependen del pH. Prevenir averías en tuberías y calderas por corrosión e incrustación. De todas las propiedades seleccionadas las de mayor interés fueron los cloruros y sólidos totales en aguas residuales, ya que sus concentraciones en los últimos cinco años han sido elevadas con respecto a lo reglamentario. 4.2 Fase 2. Equipos, materiales e instalación Plumrose Latinoamericana adquirió en el 2006 algunos equipos y materiales fundamentales para la puesta en marcha del laboratorio. Debido a que transcurrió mucho tiempo desde la adquisición, fue necesario hacer un inventario de los mismos, para así llevar un control de los equipos y determinar cuáles se requerían. Ver Tablas 5.1 y 5.2 en el capítulo de resultados. 37 Seguidamente, se realizó una lista de los materiales de laboratorio, reactivos y equipos necesarios para los análisis, según lo contemplado en las metodologías de las normas COVENIN. Los equipos y reactivos solicitados se detallan en la Tabla 5.3 y 5.4 respectivamente en el capítulo de resultados. Los manuales de los equipos adquiridos se tradujeron y se archivaron con sus originales, de manera que el personal tuviese disponible los procedimientos de operación y mantenimiento de éstos. Con el propósito de llevar un registro de todos los equipos adquiridos, se consideraron los siguientes aspectos para luego ser archivados: Identificación del equipo. Modelo, marca y serial (en caso de tenerlo). Fechas de calibraciones y certificados (de existir estos últimos). Fechas de mantenimiento. En esta fase también se estudió el espacio físico contemplado para la instalación del laboratorio y se propuso la distribución del mismo. La localización de los equipos se asignaron considerando: medidas de seguridad, facilidad de acceso, movilización del personal y espacio físico establecido. Ver Figura 5.1 y Tabla 5.5. Todo laboratorio debe contemplar y establecer normas de trabajo, seguridad e higiene para garantizar su buen funcionamiento. En virtud de lo anterior, y con ayuda de manuales de laboratorios externos y documentos del laboratorio interno de control de calidad de Plumrose Latinoamericana, se elaboraron afiches resaltando las normativas generales que deben permanecer y cumplirse en el laboratorio. Ver Figura 5.2. Finalmente, entre las actividades más relevantes durante esta fase, se encontraron: Compra del material de vidrio requerido para los análisis. Instalación de la campana de extracción de gases. Necesaria e indispensable para trabajar con ácidos y bases fuertes, y reacciones que generan gases tóxicos. Instalación de destilador de agua, ya que todas las soluciones y enjuagado del material de vidrio se realiza con agua destilada. 38 Adecuación de la unidad UDK (equipo de destilación automática que determina nitrógeno total). Para ello, fue necesario agujerear un mesón existente e introducir las mangueras que se conectan al mismo con envases de plásticos de aproximadamente 17 litros. Modificación de ventana ya existente, para reubicar el equipo UDK e ingresar la campana de extracción. Montaje de ducha lava ojos, necesaria por medidas de seguridad y emergencias. Elaboración de mesón para ubicar horno microprocesador. Instalación de tomas 220V, ya que los equipos tales como: UDK y destilador de agua, requieren mayor demanda de voltaje. Fabricación de divisiones en compartimentos inferiores de mesones y montaje de puertas batientes. Instalación de dos tomas de agua para los equipos UDK y destilador de agua. 4.3 Fase 3. Redacción de procedimientos Esta fase se llevo en paralelo con la fase anterior, siendo la fase 2 la más duradera por tratarse de trámites de compra y construcción. Se utilizó el formato de la empresa para la elaboración de una guía de metodologías, que incluyó (Ver Apéndice A): Objetivo de la determinación. Principio básico del experimento. Posibles interferencias. Materiales, reactivos y equipos necesarios. Procedimientos. Expresión de los resultados. Referencias bibliográficas. Cabe destacar que algunas metodologías ya estaban redactadas por el laboratorio de control de calidad de Plumrose, no obstante, se les realizó una revisión y se les agregó las posibles interferencias que pudiesen afectar los resultados de las determinaciones, se incorporó 39 información detallada en cuanto a los materiales a usar, se redactó de manera comprensible y detallada, agregando otras referencias bibliográficas consultadas. Entre las metodologías revisadas y modificadas se encuentran: determinación de sólidos totales y suspendidos, dureza total, alcalinidad, cloro residual, fósforo, DQO y pH. Las metodologías redactadas fueron las siguientes: Determinación de cloruros, conductividad eléctrica, nitrógeno total y sólidos disueltos totales. Así mismo, se elaboró una guía de técnicas de muestreos con las siguientes especificaciones (Ver Apéndice B): Objetivo de la guía. Principios del muestreo. Materiales necesarios para la recolección de las muestras. Consideraciones. Tipo de muestra (compuesta o simple). Procedimiento con explicación detallada de las técnicas de muestreo. Ubicación de los puntos de muestreo, utilizando como medios gráficos diagramas y fotos. Referencias bibliográficas. Durante esta fase del proyecto se describieron los sistemas de tratamiento de aguas (blanca y residual) con ayuda de sus diagramas de flujo de proceso y colaboración del personal encargado de la planta, a fin de comprender las operaciones unitarias e identificar las propiedades del agua asociados a cada proceso. En base a esto, se realizaron las Tablas 5.6 y 5.7 (Ver en capítulo de resultados) que reflejan dicha información. Los reactivos solicitados se ordenaron y se ubicaron teniendo en cuenta sus incompatibilidades, en la Tabla 5.8 se observa la clasificación de los mismos. Por medidas de seguridad y cumpliendo lo que exige la normativa venezolana, se archivaron en una carpeta las hojas de seguridad de cada reactivo. Una vez que la fase 2 finalizó, se procedió a calibrar (con ayuda de los instrumentistas de la empresa) y programar los equipos del laboratorio (operación e idioma) de la siguiente manera: 40 Balanza analítica Se ubicó la balanza en el mesón y se niveló ajustando las patas traseras de la misma, hasta que la burbuja ubicada en la parte posterior del equipo quedase centrada dentro de una circunferencia. Se conectó el cable de energía eléctrica y se enchufó el equipo. Con la balanza apagada se mantuvo presionado el botón >O/T< hasta observar la palabra MENU. Se liberó el botón y se observó la palabra UNITS. Se pulsó la tecla Mode Off y apareció en pantalla la palabra LIN. Se presionó nuevamente la tecla >O/T< hasta visualizar –C- indicando también el valor de la pesa que se debe colocar sobre el platillo. En la pantalla se visualizó el valor de 100 gr. Con unos guantes y con sumo cuidado se colocó de manera centrada sobre el platillo una pesa de calibración cuyo peso era el indicado por el equipo. Se dejó la pesa por unos instantes, hasta que en la pantalla se visualizó el segundo valor de pesa que debió colocarse. Se retiró la pesa de 100 gr, y se colocó la de 200 gr, ya que la pantalla señalaba dicho valor. Se pulsó el botón >O/T< y se observó en pantalla –C-. Se dejó la pesa hasta visualizar el indicador de estabilidad (*). Se retiró la pesa del platillo. De esta manera, la balanza quedo calibrada y lista para ser usada. Se probó la balanza colocando una pesa de 100 gr, y se obtuvo una desviación de + 0,1 mg. Horno microprocesador Se enchufó el equipo y luego se oprimió el botón de encender. Haciendo uso de las teclas de ajuste de temperatura, se reguló la misma a 108 ºC. El equipo se dejo estabilizar por alrededor de 2 horas. Durante ese transcurso de tiempo se evidenció un pico de 115ºC, pero en la última hora de estabilización siempre se mantuvo la temperatura de 108ºC. Se colocó una termocupla PT-100 y se dejó por aproximadamente 40 minutos, hasta que la temperatura se estabilizó. 41 El equipo presentaba una desviación de +3ºC, por ende, se procedió a ajustarlo tomando como referencia la temperatura que indicaba la termocupla (105ºC). Para ello, se mantuvo pulsado las dos teclas de ajuste de temperatura al mismo tiempo, luego que la pantalla parpadeó con las teclas de ascenso y descenso de temperatura se reguló la misma a 105ºC. Se dejó que la termocupla y el horno nuevamente estabilizaran por alrededor de 30 minutos, obteniéndose al final una desviación de ±0,3 ºC. Espectrofotómetro Se conectó el equipo a la corriente eléctrica y se verificó que el carril de muestras estuviese vacio, luego se cerró el compartimiento. Para encender el equipo se presionó el botón de encendido ubicado en la parte posterior del mismo. Se dejó estabilizar el espectrofotómetro por alrededor de 8 minutos, en este tiempo el equipo automáticamente calibra el filtro rueda y la rejilla, encuentra el cero y la energía pico. Luego de 30 minutos, se introdujo una muestra con agua destilada y se ubicó en el carril del blanco. Se presionó la tecla “Measure Blank” y la tramitancia o absorbancia se coloca en cero. Baño de agua Se conectó el equipo a la corriente eléctrica y se vertió en él aproximadamente litro y medio de agua destilada. Se encendió el baño de agua y con las teclas de ascenso y descenso de temperatura se ajustó a 70 ºC. Inmediatamente apareció en pantalla el valor de la temperatura que registraba el baño para ese instante. Se dejó estabilizar el equipo por alrededor de 40 minutos, fue entonces en ese momento que se colocó la termocupla PT-100. Luego de 20 minutos se verificó la temperatura indicada por la termocupla y se observó una desviación de -5 ºC con respecto a la indicada por el baño de agua. 42 Se procedió a ajustar la temperatura tomando como referencia la de la termocupla (65ºC). Para ello, se presionó la tecla CALIBRATE, la pantalla reflejó la palabra CAL y luego mostró la temperatura del baño de agua. Se presionó nuevamente la tecla CALIBRATE y mientras la pantalla titilaba se ajustó la temperatura con las teclas (↑↓). Nuevamente se dejó estabilizar por 20 minutos el sistema, arrojando una desviación de 1ºC. Mufla Este equipo no pudo ser calibrado dado que la empresa no cuenta actualmente con termocuplas que soporten altas temperaturas (500°C). 4.4 Fase 4. Análisis y validación de los métodos Antes de realizar los análisis de aguas se prepararon las soluciones estándares e indicadores necesarios. Las soluciones preparadas fueron las siguientes: Indicador rojo de metilo Se pesó 0,05 gr de rojo de metilo en la balanza analítica. Se añadió el rojo de metilo en un vaso precipitado de 600 mL que contenía 125 mL de agua destilada y 125 mL de alcohol etílico. Se agitó la solución anterior y se trasvasó a un frasco gotero. Indicador naranja de metilo- verde de bromocresol Se pesó 0,125 gr de verde de Bromocresol y 0,025 gr de naranja de metilo. Ambos reactivos se agregaron a un vaso precipitado de 250 mL que contenía 125 mL de alcohol etílico. Se agitó la solución anterior y se trasvasó a un frasco gotero. 43 Indicador fenolftaleína Se pesó 1 gr de fenolftaleína y se agregó a un vaso precipitado de 250 mL que contenía 200 mL de alcohol etílico. Se mezcló la solución anterior y se trasvasó a un frasco gotero. Indicador negro de eriocromo T (NET) Se pesó 1,5 gr de NET y 100 gr de cloruro de sodio. Se mezclaron ambos reactivos en un mortero a fin de homogeneizar la mezcla y disminuir el tamaño de las partículas. Por último, se trasvasó a un envase de vidrio para su conservación. Indicador de almidón Se colocó 5 gr de almidón soluble (previamente pesados) en un mortero y con un poco de agua destilada se formó una pasta gruesa. En un erlenmeyer de 2000 mL se calentó hasta hervir 1000 mL de agua destilada. La masa de almidón se transfirió al erlenmeyer que contenía el agua. Se agregó un agitador magnético en el interior del erlenmeyer y haciendo uso de la parrilla agitadora se logró homogeneizar la solución. La solución anterior se dejó en reposo durante una noche, y a la mañana siguiente se trasvasó el líquido claro sobrenadante a un envase de plástico. Para conservar este indicador se agregó 4 gr de cloruro de zinc. Reactivo indicador de cromato de potasio Se pesó 50 gr de cromato de potasio y se diluyó en 100 mL de agua destilada. Se agregó solución de nitrato de plata 0,1 N a la solución anterior hasta provocar un ligero precipitado rojo. Se dejó reposar la solución durante 12 horas en la oscuridad, luego se filtró con un embudo de tallo corto y con papel de filtro. Finalmente, se diluyó a un litro la solución empleando un balón aforado y agua destilada. 44 Solución de nitrato de plata 0,1 N Para la preparación de esta solución se empleó una ampolla de Titrisol. Se colocó la ampolla en el cuello de un balón aforado de 1000 mL. Con una mano se sujeto la parte inferior y la parte superior se giró en el sentido que indicaba la flecha de la ampolla. Se retiró el embudo ubicado en la parte superior y se perforó la membrana de la ampolla. Manteniendo la ampolla inclinada y girando cuidadosamente se llenó el balón aforado con la solución, se agregó poco a poco agua destilada enjuagando la ampolla. Finalmente, se aforó hasta la marca con agua destilada. Solución de nitrato de plata 0,0141 N Se tomó 141 mL de solución de nitrato de plata 0,1 N y se aforó en un balón de 1000 mL con agua destilada. Solución de EDTA 1 M y ácido sulfúrico 1 N Dicha solución se preparó con una ampolla de Titrisol. Se siguió el mismo procedimiento anteriormente explicado. Solución de EDTA 0,01 M Se colocó 100 mL de solución de EDTA 0,1 M en un balón aforado de 1000 mL. Se agregó agua destilada hasta la línea de aforo. Solución de ácido sulfúrico 0,1 N Se colocó 100 mL de solución de ácido sulfúrico 0,1 N en un balón aforado de 1000 mL. Se agregó agua destilada hasta la línea de aforo. 45 Solución de ácido sulfúrico 0,02 N Se tomó 200 mL de la solución de ácido sulfúrico 0,1 N y se diluyó a 1000 mL en un balón aforado empleando agua destilada. Solución ácido clorhídrico 1:1 Con la ayuda de un vaso precipitado se tomaron 800 mL de agua destilada y el mismo volumen de ácido clorhídrico concentrado. Con mucho cuidado se trasvasó el ácido hacia el agua y se almacenó en un envase de plástico. Buffer pH 10 Se pesó 1,179 gr de sal disódica EDTA (ácido etilendiaminotetracético) y 644 mg de cloruro de magnesio. Ambos reactivos se diluyeron en 50 mL de agua destilada previamente medidos con un cilindro graduado. Paralelamente, se pesó 16,9 gr de cloruro de amonio y se tomó 143 mL de hidróxido de amonio. En un vaso precipitado de 250 mL se diluyó el cloruro de amonio con el hidróxido de amonio, luego esta solución se trasvasó a un balón aforado de 250 mL. La mezcla inicial cuyo contenido es de EDTA se vertió en el balón aforado y se diluyó con agua destilada hasta la marca de aforo. Solución estándar de cloruro de sodio (1 mL = 500 μg Cl-) Se pesó aproximadamente 2 gr de cloruro de sodio que luego fueron colocados en una cápsula de porcelana. Durante 1 hora se dejó secar en el horno el cloruro de sodio, a una temperatura de 140 °C. Luego de transcurrido el tiempo se pesó exactamente 824 mg de cloruro de sodio y se diluyó en un balón aforado de 1000 mL con agua destilada. 46 Solución estándar de calcio (1 mL = 1 mg de CaCO3) Se pesó 1 gr de carbonato de calcio anhidro y se trasvasó a un erlenmeyer de 500 mL. Con ayuda de un embudo de tallo corto colocado en el cuello del erlenmeyer se agregó poco a poco ácido clorhídrico 1:1, hasta disolver todo el carbonato. A la solución anterior se le agregó 200 mL de agua destilada. Usando una parrilla de calentamiento se hirvió la solución anterior por alrededor de 20 minutos, a una temperatura aproximada de 130 °C con el propósito de retirar el contenido de dióxido de carbono. Se dejó enfriar la solución y se agregó 5 gotas de indicador rojo de metilo. Se usó ácido clorhídrico 1:1 e hidróxido de amonio 1 N hasta ajustar el color de la solución entre rojo y naranja. Por último, se trasvasó la solución a un balón aforado de 1000 mL diluyéndose con agua destilada. Solución de hidróxido de sodio 1 N Se pesó 40,418 gr de hidróxido de sodio y se diluyó con 500 mL de agua destilada en un vaso precipitado. La solución anterior se trasvasó a un balón aforado de 1000 mL, con ayuda de una piceta con agua destilada se enjuagó el vaso precipitado que contenía a la misma. Finalmente, se diluyó hasta la línea de aforo con agua destilada. Solución vanadomolíbdica Se prepararon dos soluciones: Solución A: se pesó 25 gr de molibdato de amonio, y se disolvió en 300 mL de agua destilada en un vaso precipitado de 600 mL. Solución B: se pesó 1,25 gr de metavanadato de amonio y se disolvió en 300 mL de agua destilada hirviendo. Se dejó enfriar la solución y se agregó 330 mL de ácido clorhídrico concentrado, nuevamente se dejó enfriar la solución a temperatura ambiente. 47 Finalmente, se trasvasó la solución B a un balón aforado de 1000 mL y se añadió la solución A, aforando con agua destilada. Solución patrón de fósforo (1 mL = 50,0 μg PO4-3 -P) Se pesó 109,75 gr de fosfato diácido de potasio anhidro, previamente secados a 105 °C por una hora. En un vaso precipitado se diluyó el reactivo anterior con 300 mL de agua destilada. La solución anterior se trasvasó a un balón aforado de 500 mL, usando la piceta con agua destilada se enjuagó el vaso precipitado dejando caer cada lavada en el balón. Finalmente, se diluyó hasta la línea de aforo empleando agua destilada. Solución oxidante de dicromato Se preparó una mezcla de 500 mL de ácido sulfúrico concentrado y 500 mL de ácido ortofosfórico 85 % en un erlenmeyer de 2000 mL. Se pesó 2,5 gr de dicromato de potasio y se transfirió a un mortero. Se trituró el dicromato añadiendo pequeñas cantidades de la mezcla inicial de ácidos. Finalmente, se diluyó el dicromato en la solución que contenía los dos ácidos. Esta solución se filtró con una membrana de fibra de vidrio antes de usarse. Solución de sulfato de mercurio Se pesó 12,5 gr de sulfato de mercurio y se transfirió a un balón aforado de 125 mL. Se añadió 60 mL de agua destilada y muy lentamente 12,5 mL de ácido sulfúrico concentrado. Luego se aforó con agua destilada. Por último, se trasvasó esta solución a un envase de plástico. Solución de yoduro de potasio Se disolvió 55 gr de yoduro de potasio previamente pesado en 200 mL de agua destilada. 48 Solución de dicromato de potasio Se pesó 1,225 gr de dicromato de potasio y se diluyó con agua destilada empleando un balón aforado de 1000 mL. Solución patrón de tiosulfato de sodio 0,1 N Se disolvió 24,82 gr de tiosulfato de sodio pentahidratado previamente pesado, en un balón aforado de 1000 mL con agua destilada. Se agregó 5 mL de cloroformo para preservar la solución. Solución estándar de tiosulfato de sodio 0,05 N Se diluyó 500 mL de la solución patrón de de tiosulfato de sodio 0,1 N en un balón aforado de 1000 mL con agua destilada. Todas las soluciones se prepararon dentro de la campana de extracción. Luego de tener las condiciones necesarias para la puesta en marcha del laboratorio, se procedió a captar las muestras. 4.5 Captación de muestras de aguas blancas Las muestras recolectadas fueron de tipo instantáneas y se hizo de la siguiente manera, teniendo en cuenta las condiciones apropiadas de vestuario (bata blanca) y equipos de seguridad (lentes, casco, botas): 1. Con los envases de plásticos previamente identificados con los puntos de muestreo (agua dura, agua suave, caldera 1, caldera 2, caldera 3, caldera 4, caldera 5), kit de cloro residual, y termómetro digital se llegó al sitio de muestreo. 2. En sala de compresores se abrieron las válvulas de agua dura y agua suave, dejándose drenar por alrededor de 5 minutos. Ver Figura 4.4. 3. Se enjuagaron tres veces los envases de plásticos con la misma corriente de agua que se captó. 49 4. Se tomó una muestra de 5 mL usando el envase del kit de cloro residual y se agregó el reactivo contenido en el sobre, agitándose inmediatamente. 5. Con ayuda del disco de color se estimó la cantidad de cloro residual presente en ambos puntos de muestreo y se midió la temperatura, ambos valores se registraron. 6. Finalmente, se recolectaron 3 litros aproximadamente de cada muestra. Ver Figura 4.5. 7. Se llegó al sitio donde se ubican las calderas, éstas se purgaron por alrededor de 20 minutos. Los envases se enjuagaron con el agua proveniente de cada caldera, y se registró el valor de la temperatura de la misma. Por último, se recolectaron las muestras en los envases respectivos. Ver Figura 4.6. 8. Todos los envases se transportaron al laboratorio para ser caracterizados según lo propuesto, siendo la repetibilidad de cada análisis igual a 3. Figura 4.4. Drenaje de las válvulas de agua suave (1) y agua dura (2). Figura 4.5. Recolección de muestras de agua dura y agua suave. 50 Figura 4.6. Purga y recolección de la muestra de la caldera 1. 4.6 Captación de muestras de aguas residuales Al momento de recolectar las muestras se disponía del vestuario y equipos de seguridad apropiados, a diferencia de la recolección de aguas blancas se incluyó el uso de guantes de látex por el riesgo biológico que esto implica. Las muestras fueron de tipo compuestas, captadas cada media hora en un horario comprendido entre las 7:00 am y 11:00 am. 1. Con los envases de plásticos previamente identificados (entrada DAF, salida DAF, reactor biológico, efluente final), termómetro en mano y envases necesarios para la captación manual, se llegó al sitio de muestreo. 2. Cada media hora se recolectó aproximadamente 200 mL de muestra en cada punto de muestreo. Ver Figura 4.7. 51 Figura 4.7. Captación de muestras de agua residual. (1) entrada al DAF, (2) salida del DAF, (3) reactor biológico, (4) efluente final. 3. En los tiempos de espera, se dejó estabilizar la mufla, horno y baño de agua, a las temperaturas requeridas. 4. Al finalizar el intervalo de tiempo de recolección se midió la temperatura de las muestras compuestas y se registraron sus valores. 5. Los envases se trasladaron al laboratorio para su caracterización, siendo la repetibilidad igual a 3 en la mayoría de los análisis, salvo algunas excepciones (determinación de sólidos y DQO) por escasa disponibilidad instrumental (crisoles tipo gooch, cápsulas de porcelana, baño de agua de pequeñas dimensiones). Las metodologías aplicadas para las caracterizaciones de las aguas blancas y residuales fueron las establecidas según las normas COVENIN: 52 4.7 Determinación de dureza total Reactivos Solución estándar de calcio. Buffer pH 10. Indicador negro de eriocromo T. Solución EDTA 0,01 M. Materiales y equipos Erlenmeyer de capacidad 250 mL. Pipeta volumétrica de capacidad 10 mL. Gotero. Bureta con apreciación de 0,1 mL. Balanza analítica. Cilindro graduados de capacidad 50 mL. Balón volumétrico de 1000 mL capacidad. Procedimiento Titulación de la solución de EDTA 1. Se tomó 10,0 mL de solución estándar de calcio con la pipeta, diluyéndose a 50 mL en un matraz erlenmeyer. 2. Se agregó 1,0 mL de solución buffer. El pH debía estar comprendido entre [10,0 10,1], en caso contrario se descartaba la solución. 3. Con la punta de una espátula se agregó una pequeña cantidad de reactivo indicador Negro de Eriocromo T. 4. La solución se tituló con el EDTA lentamente, agitando continuamente hasta un viraje del color rosado a azul. Se completó la titulación dentro de los cinco minutos siguientes luego de haber agregado la solución buffer. Titulación de la muestra de agua 1. Se tomó 50 mL de muestra. 53 2. Se añadió 1 ó 2 mL de solución Buffer. (Usualmente 1 mL del Buffer es suficiente para producir un pH de 10,0 ± 0,1). 3. Se agregó el indicador (NET) y se tituló inmediatamente con la solución de EDTA, en agitación continua y de manera cuidadosa hasta el viraje de color de rosado a azul. Expresión de los resultados Cálculo de la molaridad de la solución de EDTA (4.1) Donde: MEDTA: Molaridad de la solución EDTA [mol/L]. M1: Molaridad de la solución estándar de calcio [mol/L]. Este valor corresponde a 0,01 M. V1: Volumen de la solución estándar de calcio [mL]. V2: Volumen consumido de la solución EDTA durante la titulación [mL]. Cálculo de Dureza (4.2) Donde: VT: Volumen de solución EDTA consumidos en la titulación [ml]. PM: Peso molecular del CaCO3 (100 g/mol). M: Molaridad de la Solución de EDTA [mol/L]. V: Volumen de la muestra [mL]. 4.8 Determinación de alcalinidad Reactivos Solución de ácido sulfúrico 0,1 N. 54 Solución de ácido sulfúrico 0,02 N. Solución indicadora de fenolftaleína al 1% ó 10%. Solución indicadora naranja de metilo/verde de bromocresol. Materiales y equipos Buretas. Frascos Erlenmeyer de 250 mL. Cilindro graduado de 50 mL. Balanza analítica. Procedimiento Determinación alcalinidad fenolftaleína 1. Se midió exactamente 50 mL de muestra y se transfirió a un erlenmeyer de 250 ml. 2. Se agregó de 2 a 3 gotas de solución indicadora de fenolftaleína. Se agitó, si la muestra no se coloreaba de rosado; significa que no hay alcalinidad fenolftaleínica. Si se coloreaba, se titulaba con la solución de ácido sulfúrico 0,1N hasta que el color rosado desapareciera. 3. Finalmente, se registró el volumen de solución de ácido sulfúrico 0,1N consumidos en la titulación. Determinación alcalinidad metílica (alcalinidad total) 1. Se agregó a la muestra que previamente se le determinó alcalinidad fenolftaleína 2 a 3 gotas de solución indicadora naranja de metilo/verde bromocresol. 2. Se tituló con solución ácido sulfúrico 0,02 N, hasta obtener un color verde. 3. Se registró el volumen de solución ácido sulfúrico 0,02 N consumidos en la titulación. El volumen total de titulación a emplear en el cálculo de la alcalinidad metílica es: volumen consumido en la determinación de alcalinidad fenolftaleína más el volumen consumido en la segunda titulación. 55 Expresión de los resultados Alcalinidad fenolftaleínica y metílica (4.3) Donde: VA: Volumen de ácido gastado en la titulación [mL]. NA: Normalidad del ácido sulfúrico [Eq/L]. PE: Peso Equivalente del Carbonato [50 g/Eq]. F: Factor para llevar a miligramo (1000). Vm: Volumen de muestra [mL]. 4.9 Determinación de cloro residual Materiales Kit Comparador modelo CN-66 (Tubos de ensayo A y B, Caja Comparadora Cat. 1732-00; Disco para cloro libre Cat. 21988). Ver Figura 4.8. Reactivo DPD. (cloro residual Cat. 21978-46) Procedimiento 1. Se tomó la muestra directamente en el tubo B (5 mL). 2. Se colocó 5 mL de muestra de agua destilada en el tubo A del kit. 3. Se agregó al tubo B un sobre del reactivo DPD y se agitó. 4. Se colocó cada tubo en su respectivo lugar y con ayuda del disco comparador se observó la mayor similitud de colores en las ventanillas. 5. Se registró la lectura que indicó el fiel; este es el valor del cloro residual o cloro libre en ppm. 56 Figura 4.8. Disco comparador para detectar cloro residual. 4.10 Determinación de fósforo (ortofosfatos) Reactivos Solución patrón de fosfatos. Solución vanadomolíbdica. Agua destilada. Carbón activado. Solución indicadora de fenolftaleína. Solución de HCl (1+1). Materiales y equipos Balanza Analítica. Pipetas volumétricas de 1, 2, 5 y 10 mL. Balones aforados de 25, 100 y 1000 mL. Espectrofotómetro a 420 nm. pHmetro. Punto Clave: se lavó el material de vidrio con solución diluida de HCl y luego se enjuagó con agua destilada. 57 Determinación de la curva patrón de fosfato 1. Se prepararon soluciones patrones de fosfato en balones aforados de 100 mL, agregando: 4 mL, 8 mL, 12 mL, 16 mL, 20 mL, 30 mL y 40 mL de la solución patrón de fosfato y aforando con agua destilada, obteniéndose patrones de 2 mg/L, 4mg/L, 6mg/L, 8mg/L, 10mg/L, 15mg/L y 20 mg/L respectivamente. 2. Se transfirieron 35 ml de muestras patrones a un balón aforado de 50 mL. 3. Se añadió a cada una de las alícuotas 10 mL de solución vanadomolíbdica. 4. Se enrasó con agua destilada, luego se tapo y se agitó. 5. Se preparó un blanco colocando en un balón aforado de 50 mL sólo agua destilada y 10 mL de solución vanadomolíbdica. Luego todas las muestras se guardaron en la oscuridad por 10 minutos. 6. La longitud de onda se ajustó en el espectrofotómetro de acuerdo a lo siguiente: = 420nm [2-10 mg P/L] o λ=470 nm [4-18 mg P/L]. 7. Se presionó la tecla TEST en el espectrofotómetro, cuando en la pantalla apareció la opción de tipos de análisis, se seleccionó Curva estándar presionando ENTER. 8. Se introdujo el nombre del ensayo y la longitud de onda seleccionada. 9. Se seleccionó el ajuste de la curva, unidades, posicionamiento de las muestras y se indicó la cantidad de muestras estándares. Medición de las muestras estándar 1. Se ubicaron las muestras estándares y el blanco en tubos de ensayos y luego en el carril del espectrofotómetro. 2. Se presionó la opción correr estándar e inmediatamente se introdujeron los valores de las concentraciones de las muestras. 3. Seguidamente, se presionó la opción medir estándar. 4. Después de unos segundos aparece en pantalla las absorbancias de cada estándar, la correlación y valores relacionados con el ajuste. El equipo arroja una hoja impresa con el ajuste, desviación estándar y gráfico. 5. Finalmente, se retiran las muestras estándares del carrusel. 58 Procedimiento Preparación de la porción del ensayo Ajuste de pH Si el pH de la muestra era mayor que 10, se agregaba 0,05 ml (1 gota) de indicador de fenolftaleína a 50 ml de muestra y HCl (1+1) hasta eliminar el color rosado. Remoción del color Si la muestra presentaba exceso de color, se mezclaba 50 mL de la misma con 200 mg de carbón activado en un erlenmeyer, agitando durante 5 minutos y luego filtrando para remover el carbón. Determinación 1. Se transfirió una alícuota de 25 ml de la muestra a un matraz aforado de 50 mL. 2. Se añadió 10 mL de solución vanadomolíbdica y se llevo a volumen con agua destilada. Paralelamente se preparó un blanco con 10 mL de solución vanadomolíbdica y agua destilada y se llevó a volumen en un balón aforado de 50 mL. Ambas soluciones se agitaron y se dejaron reposar a temperatura ambiente durante 10 minutos. 3. Ambas muestras se trasvasaron a tubos de ensayos y se colocaron en el carril del espectrofotómetro. 4. Se ajustó la longitud de onda a 420 nm ó 470 nm según lo requerido. 5. Se presionó la opción medir blanco y se ajustó a cero. 6. Luego se midió la absorbancia de la muestra de agua presionando el número del carril donde se ubicó a la misma. 7. Utilizando el valor de absorbancia obtenido para la muestra y a partir de la curva patrón se determinó la concentración de la muestra. Expresión de los resultados Con la ecuación de la recta de la curva patrón y los valores de absorbancia obtenidos para las muestras desconocidas, se determinó directamente la concentración de fósforo reactivo (ortofosfatos) presentes en la muestras de aguas. Es importante destacar que la curva patrón se debe determinar cada vez que se realiza un nuevo montaje experimental, puesto que las condiciones de trabajo son variables (temperatura, humedad, entre otras). 59 (4.4) Donde: A= Contenido de fósforo determinado a partir de la curva de calibración [mg]. Vm= Volumen de la muestra [25 mL]. 4.11 Determinación de sólidos suspendidos Materiales y equipos Bomba de Vacío. Fiolas Kitasatos de 1000 ml. Horno de secado. Balanza Analítica. Mufla (550°C). Crisol tipo Gooch (Porosidad “C”). Agitador magnético. Procedimiento 1. Primeramente se instaló el sistema de filtración, para ello se ubicó el crisol en la boca de las fiolas y se lavó con 3 porciones sucesivas de 20 mL de agua destilada. Como no se disponía de bomba de vacío se dejó drenar el agua por alrededor de 40 minutos. 2. Se retiró el crisol y se dejó secar en la mufla a 550±50°C por 15 minutos. 3. Se colocó el crisol en el desecador hasta que éste adquiriese temperatura ambiente y luego se pesó en la balanza analítica (Pi). Se registró dicho valor. 4. Se ubicó el crisol en la parte superior de la fiola. 5. Se homogeneizó la muestra con ayuda del agitador magnético. 6. Se humedeció con un poco de agua destilada el crisol. 7. Finalmente, se filtró un volumen de 25 mL de muestra. 60 NOTA: para el sistema de aguas blancas se filtró 500 mL de muestra, puesto que la cantidad de sólidos suspendidos era mínima y para observar el aumento de peso en los crisoles fue necesario usar un volumen representativo. Sólidos suspendidos totales (SST) 1. Se colocó el crisol /sólidos en el horno de secado a 103 -105 °C por 1 hora. 2. Se dejó enfriar el crisol en el desecador y luego se peso, registrándose el valor obtenido (Pt). Sólidos suspendidos fijos (SSF) 1. Se colocó el crisol / (Pt) en la mufla a 550 50 °C por 15 minutos. 2. Se dejó enfriar en el desecador el crisol y luego se pesó, registrándose ese valor (Pf). Expresión de los resultados Sólidos suspendidos totales (SST) (4.5) Donde: Pt: Peso del filtro o crisol después de secar en el horno [gr]. Pi: Peso inicial del filtro o crisol [gr]. Vm: Volumen de muestra en análisis [ml]. F: Factor de dilución si se usa. 61 Sólidos suspendidos fijos (4.6) Donde: Pf: Peso del filtro o crisol después de secar en la mufla [gr]. Pi: Peso inicial del filtro o crisol [gr]. Vm: Volumen de muestra en análisis [ml]. F: Factor de dilución en caso de usarse. Sólidos suspendidos volátiles (SSV) La concentración de sólidos suspendidos volátiles está dada por la diferencia entre los sólidos suspendidos totales (SST) y los sólidos suspendidos fijos (SSF), es decir: (4.7) 4.12 Determinación de sólidos totales Materiales y equipos Mufla. Pipeta volumétrica de 10 mL. Desecador. Cápsula de evaporación de porcelana 90 mm de diámetro. Horno de secado. Agitador magnético. 62 Procedimiento 1. Se calentó en una mufla la cápsula de evaporación limpia por una hora a 550 ±50°C, (esto se realizó cada vez que se determinó sólidos totales volátiles). Si solo se medían sólidos totales la cápsula se calentaba a 103-105°C. 2. Se retiró la cápsula del equipo calefactor y se dejó enfriar en el desecador, luego se pesó la misma, registrándose su valor (Pi). 3. Se agitó muy bien la muestra hasta homogeneizarse totalmente (con ayuda del agitador magnético). 4. Se tomó 10 mL de la muestra en análisis con pipeta volumétrica y se colocó en la cápsula previamente pesada. 5. Se colocó la cápsula en un horno de secado para evaporar la muestra a sequedad. Regulando la temperatura 2 °C por debajo del punto de ebullición (para evitar salpicaduras). Sólidos totales (ST) 1. Se secó la muestra evaporada por espacio de 1 hora a 103°C-105°C. 2. Se dejó enfriar la cápsula en el desecador y se pesó, finalmente se registró su valor (Pt). Sólidos totales fijos (STF) 1. Se colocó la cápsula/(Pt) en la mufla a 550±50°C por alrededor de 15 minutos. 2. Se dejó enfriar la cápsula en el desecador y luego se pesó, registrándose su valor (Pf). Expresión de los resultados Sólidos totales (ST) (4.8) Donde: Pi: Peso de la cápsula [gr]. 63 Pt: Peso de la cápsula + muestra seca [gr]. Vm: Volumen de muestra [mL]. Sólidos totales fijos (STF): (4.9) Donde: Pf= Peso de la cápsula después de secar en la mufla [gr]. Pi =Peso de la cápsula [gr]. Vm = Volumen de muestra [mL]. Sólidos totales volátiles (STV) La concentración de sólidos totales volátiles está dada por la diferencia entre los sólidos totales (ST) y los sólidos totales fijos (STF), es decir: (4.10) 4.13 Determinación de Sólidos disueltos Dado que los sólidos totales representan la suma de los sólidos suspendidos y disueltos, se determinó la concentración de los sólidos disueltos por diferencia. Para futuras determinaciones en la que sólo se desea conocer la concentración de sólidos disueltos, se redactó la siguiente metodología estándar. Materiales y equipos Discos de filtrado de fibra de vidrio sin aglutinante orgánico o crisoles Gooch. Equipo de filtración. Desecador. 64 Cápsula de evaporación de porcelana 90 mm de diámetro. Horno de secado. Kitasato de 500 ml. Bomba de vacío. Procedimiento 1. Instalar el sistema de filtración, para ello se debe ubicar el crisol en la boca de las fiolas lavándose con 3 porciones sucesivas de 20 mL de agua destilada. Paralelamente, se debe succionar con la bomba de vacío. 2. Calentar la cápsula de porcelana vacía por 1 hora a 180°C, dejar enfriar en el desecador y pesar, por último, registrar el valor (Pi). 3. Elegir un volumen de muestra que genere entre 10 y 200 mg de residuo seco. 4. Filtrar el volumen de muestra. 5. Lavar el crisol con 3 porciones sucesivas de 10 mL de agua destilada. 6. Dejar filtrar la muestra empleando la bomba de vacío. 7. Transferir el filtrado a la cápsula de porcelana pesada y evaporar a sequedad en el horno, si el volumen de filtrado excede la capacidad de la cápsula, añadir nuevas porciones después de la evaporación. 8. Secar la muestra evaporada en un horno a 180 °C, durante 1 hora. 9. Enfría la cápsula y luego pesarla, registrar el valor obtenido (Pf). 10. Para determinar los sólidos disueltos volátiles se debe realizar lo siguiente: 11. Calentar el residuo obtenido (Pf) en una mufla a 550°C por alrededor de 15 a 20 minutos. 12. Finalmente, transferir la cápsula al desecador, y luego registrar su peso (Pv) Expresión de los resultados Sólidos disueltos totales (4.11) Cuando se conocen los valores de sólidos totales y suspendidos: 65 (4.12) Donde: Pf: Peso de la cápsula después de secar en el horno [gr]. Pi: Peso de la cápsula [gr]. Vm: Volumen de Muestra [mL]. ST: Concentración de sólidos totales [mg/L]. SST: Concentración de sólidos suspendidos totales [mg/L]. Sólidos disueltos volátiles (4.13) Donde: Pv: Peso de la cápsula con residuo luego de secar a 550°C. 4.14 Determinación de cloruros Reactivos Solución indicadora de fenolftaleína. Solución indicadora de cromato de potasio. Solución estándar de cloruro de sodio. Solución de nitrato de plata 0,0141 N. Solución de ácido sulfúrico 1N. Solución de hidróxido de sodio 1N. Reactivos especiales para remover interferencias: Sulfato potásico de aluminio dodecahidratado. Hidróxido de amonio. 66 Materiales y equipos Balanza analítica. Cilindro graduado. pHmetro. Pipeta de 1 mL Matraz aforado de 1000 mL. Titulación de la solución estándar de nitrato de plata 1. Se tomó un erlenmeyer de 250 mL y se agregó 20 mL de solución estándar de cloruro de sodio. 2. Se diluyó hasta 100 mL con agua destilada la solución anterior y se agregó 1 mL de solución indicadora de cromato de potasio. 3. Se valoró la solución con nitrato de plata hasta un punto final de color amarillo-rosado. Procedimiento 1. Se utilizó un volumen de muestra inicialmente igual a 100 mL para el sistema de aguas blancas, luego se redujo a 50 mL, y 30 mL para aguas residuales. Este volumen se transfirió a un erlenmeyer de 250 mL. Si la muestra era altamente coloreada se añadía 3 mL de suspensión de aluminio, se mezclaba, y se filtraba. Si el sulfuro, sulfito o el tiosulfato estaban presentes se añadía 1 mL de peróxido de hidrógeno y mezclaba por 1 minuto. Para las muestras recolectadas no fue necesario remover interferencias de este tipo. 2. Se reguló el pH en el rango [7-10] usando como indicador fenolftaleína, y empleando ácido sulfúrico 1 N o hidróxido de sodio 1 N hasta ajustar el pH. 3. Se agregó 1 mL de solución indicadora de cromato de potasio y se agitó la muestra. 4. Se valoró la muestra anterior usando solución normalizada de nitrato de plata hasta que persistió un color rosado-amarillo en toda la muestra. 5. Se tituló un blanco (con agua destilada) bajo las mismas condiciones. Para ambas titulaciones se registró el valor del volumen consumido de la solución de nitrato de plata. 67 Expresión de los resultados Determinación de la normalidad de la solución de nitrato de plata (4.14) Donde: P: Masa de NaCl pesados para la preparación de la solución de cloruro de sodio [g]. V: Volumen de la solución estándar de NaCl tomados para la valoración de la solución de nitrato de plata [20 mL]. G: Gasto de nitrato de plata en su valoración [mL]. Determinación de cloruros (4.15) Donde: A: Gasto de solución patrón de nitrato de plata en la valoración de la muestra [mL]. B: Gasto de solución patrón de nitrato de plata en la valoración del blanco [mL]. V: Volumen de muestra tomado para el ensayo [mL]. N: Normalidad de la solución de nitrato de plata [eq/L]. 4.15 Determinación de DQO Reactivos Solución de glucosa al 0,1%. Solución de sulfato de mercurio. Solución patrón de tiosulfato de sodio. Solución indicadora de almidón soluble. Solución oxidante de dicromato de potasio. 68 Solución de yoduro de potasio. Materiales y equipos Mortero de porcelana. Fiola volumétricas de 500 mL y 1000 mL. Frascos erlenmeyer 250 mL, 300 mL Pipetas volumétricas de 1 mL, 5 mL, 20 mL. Procedimiento 1. Se midió con pipeta volumétrica 1 mL de solución de sulfato de mercurio y se transfirió a un erlenmeyer de cuello esmerilado de 500 mL de capacidad. 2. Seguidamente, se midió con pipeta volumétrica 10 mL de la muestra a ensayar y se trasvasó a un balón de 200 mL, luego se enrasó con agua recién destilada y se agitó hasta homogenizar. 3. Con una pipeta volumétrica se tomó 5 mL de la muestra preparada anteriormente y se transfirió al erlenmeyer que contenía la solución de sulfato de mercurio. Punto Clave: Se aseguró que la punta de la pipeta quedara inmersa en la solución de mercurio antes de vaciarla. Se preparó un blanco simultáneamente (Utilizando agua destilada en lugar de muestra). 4. Se agregó utilizando una pipeta 20 mL de solución oxidante de dicromato previamente homogeneizada. 5. Se mezcló bien el contenido de los erlenmeyer. Punto Clave: Si las muestras contenían más de 1400 ppm de DQO, todo el dicromato se convertía en ácido crómico (coloración verde). Si ello ocurría era necesario diluir nuevamente la muestra. 6. Los erlenmeyer se llevaron a calentamiento por 10 minutos en un baño de agua caliente a una temperatura de 92ºC ± 2ºC, luego se continuó el calentamiento por 2 horas. 69 Estandarización del primer tiempo de calentamiento 7. Se ensayó con la muestra de glucosa. Para la muestra de glucosa 0,1%; el tiempo de calentamiento de 10 min a 92ºC ± 2ºC da un valor teórico de 1066 ppm DQO. Cuando en este tiempo de calentamiento la solución estándar de glucosa no arrojaba estos resultados (1066 hasta mínimo 996), se debía realizar ensayos para establecer la eficiencia del período de calentamiento. Punto Clave: Las variaciones en el tiempo de digestión y la temperatura de la mezcla (muestra-reactivos) afecta significativamente el resultado de DQO. 8. Luego de transcurrido el tiempo de digestión, se dejó enfriar en baño de agua a temperatura ambiente los erlenmeyer. 9. Se adicionó 150 mL de agua destilada y 10 mL de solución de yoduro de potasio, a la mezcla fría. 10. Finalmente se tituló con solución de tiosulfato de sodio 0,05 N hasta que el color de la solución se tornase amarillo pálido. Se adicionó 2 mL de solución indicadora de almidón y se continuó titulando. El punto final fue el viraje de color de azul a verde pálido. Expresión de los resultados Cálculo de DQO (4.16) Donde: VA: Volumen de tiosulfato consumido en la titulación por la muestra. VB : Volumen de tiosulfato consumido en la titulación por el blanco. N: Normalidad de la solución de tiosulfato [Eq/L]. PE: Peso equivalente del oxígeno [8 gr/Eq]. F: Factor para llevar gramos a miligramos. E: Factor de dilución (si se utiliza). 70 Vm: Volumen de muestra ensayada. La determinación de la conductividad eléctrica no fue posible realizarla, debido a que las soluciones estándares para calibrar el equipo estaban vencidas, y las solicitadas no habían llegado para el tiempo en que se desarrolló el proyecto. Por otro lado, para la determinación de pH se trabajó con bandas indicadoras de pH dado que el electrodo del pHmetro no estaba en buenas condiciones, pues tenía mucho tiempo almacenado y sin el mantenimiento adecuado. El trabajo de laboratorio genera ciertos desechos que deben ser tratados antes de su deposición, en el proyecto solo se vertieron por el fregador aquellas soluciones ácidas y básicas luego de su neutralización y dilución, tales como los residuos de los análisis de dureza total y alcalinidad. Para ello, se utilizó como indicador la fenolftaleína y se agregaba HCL (1:1) ó NaOH 1N según fuese necesario, hasta conseguir un pH neutro, esto se verificaba con el viraje de color del residuo y con las bandas de pH, luego se diluía con suficiente agua y por último se desechaba. Los residuos de cloruros, DQO y fósforo se almacenaron en envases de plásticos identificados, de aproximadamente 18 litros para su tratamiento posterior. Para soluciones ácidas, básicas con metales disueltos o en suspensión diferentes al cromo VI (residuo de la determinación de cloruros) , se deben tratar con cal hidratada y agua. Al residuo se le va agregando la cal con agua y antes de su saturación se incorpora cemento y arena. Luego, se realizan bloques de concreto y éstos se someten al ensayo de lixiviación, después de aprobar dicho ensayo es posible enviarlos como relleno sanitario. Para soluciones con cromo VI (residuos de DQO) , se debe reducir el cromo a valencia III, para ello, se trata el residuo con bisulfito de sodio diluido en exceso o sulfato ferroso. Dicha reacción debe realizarse dentro de la campana de extracción ya que es exotérmica y el bisulfito es capaz de generar gases tóxicos (SO2), luego de la reducción se trata el residuo con lechada de cal (23). Estos procedimientos no se realizaron en el laboratorio, la empresa contratará a personal especializado cada cierto tiempo, de manera que el volumen generado de residuo sea significativo para el tratamiento y deposición de los mismos. 71 Con la intención de conocer el volumen de residuo generado por el laboratorio durante un mes, proponiendo análisis cada dos semanas, se realizó un balance de masa y se estimó la cantidad de residuo generado por el laboratorio. Ver Tablas 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 y 5.5 ubicadas en el capítulo de resultados. CAPITULO V RESULTADOS Y DISCUSIÓN En este capítulo se presentan los resultados obtenidos durante la ejecución del proyecto. Con respecto a la fase 2 que contempló el inventario, listas de equipos, materiales y reactivos solicitados se muestran a continuación las Tablas 5.1, 5.2, 5.3 y 5.4 que reflejan dicho contenido. Tabla 5.1. Lista de equipos adquiridos por la empresa en el 2006. Equipos Balanza con carcasa protectora Marca OHAUS Modelo - Serie Cantidad AdventurerDE07616 1 Baño de agua Thermo scientific serie 280 1 Conductímetro Thermo scientific Orion 3 star 1 Destilador de Agua Barnstead ------ 1 Digestor Térmico Velp Scientifica DK6 1 Ducha -Lava ojos Speakman SE-400 1 Electrodo de pH Thermo Scientific Ross Sure 1 Espectrofotómetro Thermo scientific Genesys 10 1 kit para detectar Cl HACH CN-66 2 Parrilla Agitador Corning Mexicana PC_420D 3 Neutralizador de gases Velp Scientifica Modelo SMS 1 73 Tabla 5.1. Lista de equipos adquiridos por la empresa en el 2006 (Continuación). Equipos Marca Modelo - Serie Titulador Thermo Scientific Orion 950 1 Modelo UDK 142 1 Unidad de Destilación automática Velp Scientifica Cantidad Tabla 5.2. Material de vidrio y plástico adquiridos por la empresa en el 2006. Equipos Marca Modelo - Serie Cantidad Buretas 25.000 ± 0.045mL Burkle Tipo B 4 Buretas 10.00 ±0.03mL Burkle Tipo B 4 Buretas 25.000 ±0.075mL Brand ---- 2 (“C”) de 30 mL Kimble glass. kimflow ---- 6 Dispensador 25 mL Brand ----- 1 Balones 1000 mL PYREX ---- 5 Fiola 1000 ±5% mL PYREX 5340 filter Flask 1 Fiola 500±5% mL PYREX 5340 filter Flask 2 Desecador PYREX ---- 1 Crisol de vidrio tipo Gooch 74 Tabla 5.3. Listado de material y equipos solicitados para la puesta en marcha del laboratorio Material y equipos solicitados Cantidad Balón aforado de 100 mL 4 Balón aforado de 1000 mL 4 Balón aforado de 50 mL 6 Balón aforado de 500 mL 4 Bomba de vacío 1 Brazos para soporte universal 2 Cápsulas de evaporación de porcelana 90 mm de diámetro 8 Cucharas de medición (kit de varias medidas) 1 Embudos de tallo corto de vidrio con diámetro aproximado de 7 cm 2 Envases plásticos para recolectar muestras 20 Escobillón para limpiar tubos de ensayo y material de vidrio ( tamaño pequeño y mediano) 2 Fiola 125 mL 3 Fiola 250 mL 3 Fiola 500 mL 3 Espátulas 2 Filtros de fibra de vidrio de 4.7 cm y 8 cm de 1 paquete de diámetro( Whatman 934 AH ó Gelman A/E ó cada milipore AP 40 ) diámetro Frascos goteros 5 75 Tabla 5.3. Listado de material y equipos solicitados para la puesta en marcha del laboratorio (Continuación). Material y equipos solicitados Cantidad Kitasato 250 ml 2 Kitasato 500 ml 2 Lentes de seguridad 2 Magnetos agitadores 6 Mortero de porcelana 1 Mufla (550°C) 1 Picetas 6 Pinzas para soporte universal 4 Pinzas para sujetar fitros (punta lisa) 2 Pipetas graduadas de 1, 5, 10 ml 2 c/volumen Saca magneto 1 Soporte universal 2 Termómetro digital 1 Termómetro de mercurio 2 Tubos de ensayos de vidrio de 10 mm de diámetros (1/2") Turbidímetro Vasos de precipitado (100 ml, 250 ml, 500 ml) 1 Caja 1 3 c/volumen 76 Tabla 5.4. Reactivos solicitados con sus respectivas cantidades. Reactivos Cantidad Ácido bórico 1 kg Ácido clorhidrico 37% 5L Ácido clorhidrico 0.1 N ampolla 5 ampollas Ácido nítrico 65% 2.5 L Ácido ortofosfórico 2.5 L Ácido sulfurico 0.1 N Ácido sulfúrico concentrado 1 ampolla 5L Alcohol etílico 2.5 L Almidón soluble 500 gr Bicarbonato de sodio 500 gr Buffer pH 10 1L Buffer pH 4 1L Buffer pH 7 1L Carbón activado 500 gr Carbonato de calcio 500 gr Cloroformo 2.5 L Cloruro de amonio 500 gr Cloruro de cinc 500 gr Cloruro de magnesio hexahidratado 1 kg Cloruro de sodio 1 kg Cromato de potasio 200 gr Dicromato de potasio 100 gr EDTA sal (disódica) 500 gr 77 Tabla 5.4. Reactivos solicitados con sus respectivas cantidades (Continuación). Reactivos Cantidad EDTA ampolla 2 ampollas Fenolftaleína 100 gr Fosfato di hidrógeno de potasio 500 gr Glucosa 1 kg Hidróxido de amonio 2.5 L Hidróxido de sodio (sólido) 1 kg Metavanadato de amonio 50 gr Molibdato de amonio 1 kg Naranja de metilo 100 gr NET 25 gr Nitrato de plata 1 ampolla Nitrato de potasio 500 gr Óxido rojo de mercurio 500 gr Peróxido de hidrógeno 500 mL Rojo de metilo 25 gr Sulfato de magnesio hexahidratado 500 gr Sulfato de mercurio 50 gr Sulfato de potasio anhidro 1 kg Tiosulfato de sodio pentahidratado 500 gr Verde de bromocresol 25 gr Yodato de Potasio 250 gr Yoduro de potasio 1 kg 78 La distribución del espacio físico que se propuso se observa en la Figura 5.1. Figura 5.1. Distribución del espacio físico para el laboratorio de análisis de agua. Leyenda de zonas: 1) Destilador de agua, 2) Lavaplatos, 3) Unidad de destilación (UDK) para determinación de nitrógeno, 4) Espectrofotómetro, 5) Balanza analítica, 6) Mufla, 7) Horno Microprocesador, 8) Campana de extracción donde se ubica el digestor y el neutralizador de gases al momento de ser usados, 9) Ducha lava ojos. Nota: las dos ventanas con las que cuenta el laboratorio se ubican cercana a los puntos 3 y 7. La ubicación de los equipos se realizó teniendo en cuenta los criterios que se detallan en la Tabla 5.5. 79 Tabla 5.5. Motivo y ubicación de los equipos del laboratorio de análisis agua. Equipo Ubicación Motivo de la ubicación Ducha lava ojos Próximo a la salida del laboratorio. Este equipo solo se usa en caso de emergencia (derrame de químicos, salpicaduras, etc.), por tanto debe estar lo más cercano a la salida. Horno Microprocesador Parte superior de un mesón anexo, capaz de soportar el peso del equipo (70kg), localizado cercano a una ventana. Como este equipo trabaja a altas temperaturas es capaz de generar humos y corrientes de aire caliente, por tanto, se colocó cercano a la ventana para fácil evacuación de los mismos. Mesón cercano a una esquina y próximo a una ventana. La mufla opera a altas temperaturas y por motivos de seguridad deben extraerse los humos producidos, de allí su ubicación. Mesón con agujero, ubicado cerca del lavaplatos y de tomacorriente 220 V. Este equipo posee varias mangueras de suministro de agua, soluciones y desagües. El estar localizado cerca del lavaplatos permite que el agua condensada se expulse por allí. El mesón con el agujero se utiliza para pasar las mangueras por el mismo y ponerlas en contacto con los envases contenedores de las soluciones. Anclado a la pared, localizado en la parte superior del lavaplatos. Cerca de toma corriente 220V. Aprovechamiento del espacio físico, y desagüe por el lavaplatos. Facilidad al momento de recolectar el destilado. Mufla Destilador UDK-142 Destilador de agua 80 Tabla 5.5. Motivo y ubicación de los equipos del laboratorio de análisis agua (Continuación). Equipo Digestor DK 6/48 Ubicación Dentro de la campana de extracción cada vez que se vaya a emplear. Motivo de la ubicación Este equipo es capaz de generar gases tóxicos, por ello se ubico en la campana de extracción. Los afiches cuyo contenido fueron las normas del laboratorio se presentan en la Figura 5.2. Figura 5.2. Modelos de afiches elaborados. Las operaciones unitarias que se llevan a cabo en las plantas de tratamiento de agua tienen asociados ciertos parámetros de la misma. En las Tablas 5.6 y 5.7 se observan las propiedades del agua involucradas con cada operación de la PTAB y PTAR respectivamente. 81 Tabla 5.6. Propiedades del agua asociadas a las operaciones de la PTAB. Propiedades del agua involucrados Operaciones Unitarias Filtración Cloro, materia suspendidos. orgánica, sólidos Suavizadores de intercambio iónico Magnesio, Calcio (Dureza). Cloración Microorganismos patógenos, cloro. Tabla 5.7. Propiedades del agua asociadas a las operaciones de la PTAR. Propiedades del agua involucradas Operaciones Unitarias Desbaste Sólidos suspendidos y flotantes. DAF/ coagulación-floculación Sólidos suspendidos, grasas y aceites. Reactor Biológico, oxidación canal de DBO, DQO, fósforo, materia orgánica. nitrógeno, Clarificador Color. Cloración Microorganismos patógenos, cloro. Durante la fase 3, se describieron los sistemas de agua contemplados para el desarrollo del proyecto, siendo éstos: Planta de tratamiento de aguas residuales En la industria se generan gran cantidad de aguas residuales provenientes de los diversos usos de la misma, tales como: agua usada como medio de transporte, lavado, enjuague, agua de baños y comedores, elaboración de embutidos, entre otros. El medio ambiente se ve afectado de manera significativa cuando los efluentes tienen alto contenido de agentes contaminantes, es por ello que las regulaciones y normativas ambientales limitan la concentración de los mismos. 82 Plumrose Latinoamericana cuenta con una planta de tratamiento de agua residual, mediante la cual es posible controlar y disminuir la cantidad de agentes contaminantes presentes, de esta manera contribuye con el cuidado y mantenimiento del medio ambiente y con el cumplimiento de las normativas exigidas. En la Figura 5.3, se presenta un diagrama de la planta de tratamiento de aguas residuales. Figura 5.3. Diagrama de la PTAR de Plumrose Latinoamericana CA (2). El proceso de tratamiento de agua residual consta de varias etapas: tratamiento preliminar, en el cual se acondiciona el agua a tratar (proceso de desbaste), tratamiento primario, donde se elimina el material coloidal o en suspensión (DAF, Floculación, coagulación), tratamiento biológico o secundario, en el cual se estabiliza la materia orgánica (reactor biológico) y finalmente tratamiento terciario, donde se eliminan los sólidos suspendidos o disueltos, el color, los fosfatos y microorganismos (clarificador y desinfección)(20). A continuación se detallan las etapas descritas anteriormente: 83 Fosa de bombeo (Tanque de igualación): todos los afluentes de la planta provenientes del proceso de producción y de higienización llegan a este punto, donde por medio de dos bombas sumergibles se envían a la criba. Desbaste (Criba): En esta parte del proceso se retienen los sólidos de mayor tamaño (sólidos suspendidos y flotantes), para así evitar posibles problemas en el funcionamiento de equipos posteriores. El agua se introduce a presión por el fondo del equipo y una malla giratoria por acción de la fuerza centrífuga separa los sólidos, éstos caen en un contenedor por acción de la gravedad y el líquido que penetra a la malla se envía a la unidad de flotación. Separación de aceites y grasas (DAF): la unidad DAF (Flotación de sólidos y grasas por aire disuelto) separa por diferencia de densidades el aceite, grasa y sólidos suspendidos del agua. Se inyecta aire presurizado a la corriente de agua y se originan pequeñas burbujas de aire, éstas ejercen un efecto de flotación sobre las partículas presentes en el agua, hasta ubicarse en la parte superior del líquido. El material que flota se rasca con una paleta sujeta a una cadena y se coloca en un silo. En la unidad DAF se lleva a cabo el proceso de coagulación y floculación mediante la adición de polímeros, esto permite que las partículas coloidales choquen y se unan formando partículas de mayor tamaño, siendo éstas más fáciles de capturar por las burbujas de aire. Reactor Biológico: el proceso consiste en la degradación y estabilización de la materia orgánica por medio de microorganismos aeróbicos. El agua proveniente de la unidad DAF cae por gravedad al canal de oxidación, éste por medio de unos rotores se encargan de agitar, mezclar y oxidar el agua, permitiendo la formación de flóculos bacterianos (lodos activados), éstos transforman y descomponen materia orgánica como nitrógeno y fósforo, reduciendo la DBO y la DQO. En el reactor biológico se lleva a cabo el proceso de aeración, lo que permite la estabilización del lodo, asegurando que el exceso de éste sea el mínimo requerido y evitando malos olores. Clarificador: El efluente del reactor biológico pasa a esta unidad por el principio de vasos comunicantes. Mediante diferencias de densidades se logra separar el flóculo biológico del agua, obteniéndose un efluente claro. El lodo ubicado en la superficie se retira con un rascador superficial, mientras que el lodo sedimentado se envía al centro del clarificador mediante un rascador circular y luego es bombeado al canal de oxidación. 84 Desinfección: en esta parte del proceso se destruyen los microorganismos patógenos agregando hipoclorito de sodio al 12,5 %. Finalmente se descarga el efluente final a la red cloacal con un flujo aproximado de 450 m3/día (21). El diagrama de flujo de proceso de la PTAR se observa en la Figura 5.4. Figura 5.4. Diagrama de flujo de proceso de la PTAR. Fuente: Planos internos de Plumrose Latinoamericana (modificado). 85 86 Planta de tratamiento de aguas blancas La mayor parte del agua usada en procesos industriales proviene de 4 pozos y con algunas excepciones de Hidrocentro. El agua de los pozos es de tipo 1-A, desde el punto de vista sanitario solo pueden ser acondicionadas con adición de desinfectantes (22). En la Figura 5.5 se presenta el diagrama de la PTAB. Figura 5.5. Diagrama de la PTAB de Plumrose Latinoamericana CA. 87 El proceso presenta las siguientes etapas: Bombeo de agua de los pozos: el agua proveniente de los pozos 5, 8, 9 y 10 y con algunas excepciones Hidrocentro, es bombeada hasta un tanque principal. Los caudales aproximados son: Pozo 5: 4,93 L/s. Pozo 8: 4,44 L/s. Pozo 9: 1,68 L/s. Pozo 10: 9,99 L/s. Hidrocentro: 15,99 L/s. El agua almacenada se distribuye en dos líneas de acuerdo a su tratamiento: línea 1 (agua suave) y línea 2 (agua dura). Filtración: el agua de la línea 1 es bombeada hasta los filtros, éstos poseen un lecho compuesto por capas de: carbón activado, arena y gravas. En esta etapa del tratamiento es posible remover el cloro, materia orgánica y sólidos suspendidos del agua. Suavización: este proceso se realiza inmediatamente luego que la corriente de agua ha sido filtrada. El método empleado es de intercambio catiónico, las resinas usadas son capaces de absorber el calcio y magnesio intercambiándolo por sodio. Tanque de Salmuera: este tanque se emplea para regenerar las resinas de intercambio iónico de los suavizadores. Una vez que el relleno está saturado y no es capaz de absorber el magnesio y calcio del agua, se hace pasar una solución de cloruro de sodio sobresaturada en co-corriente por los suavizadores. Cloración o desinfección: consiste en agregar una solución de hipoclorito de sodio de manera continua a las tuberías de las líneas 1 y 2. En el caso del agua suave, el proceso de cloración se realiza luego que el agua sale de los suavizadores y para el agua dura se realiza a la salida del hidroneumático. Bombeo de agua a toda la planta: finalmente se bombea el agua (dura y suave) a todos los departamentos y áreas de la planta. El agua suave se emplea en: hornos, torres de enfriamiento, calderas, laboratorio, y diversos departamentos de productos cárnicos. El agua dura se envía al comedor, baños, vestuarios y procesos de higiene. 88 Tratamiento del agua de alimentación de las calderas El agua suave que llega a las calderas inicialmente pasa por un desaereador, este equipo se emplea para remover el oxígeno presente en el agua, causante de problemas de corrosión. Luego de ello, el agua se distribuye mediante un manifold hacia las cinco calderas. Posteriormente, el agua de las calderas se somete a un tratamiento interno (adición de químicos) para mitigar los efectos de deposición, corrosión y arrastre. El diagrama de flujo de proceso del sistema de aguas blancas se presenta en la Figura 5.6. Figura 5.6. Diagrama de flujo de proceso de las PTAB de Plumrose Latinoamericana CA. Fuente: Planos internos (modificados). 89 90 En última etapa de la fase 3, se ordenaron los reactivos según compatibilidades, de la siguiente manera (Ver Tabla 5.8). Tabla 5.8. Reactivos clasificados según su peligrosidad e incompatibilidad. Característica de peligrosidad Reactivos Líquidos inflamables Alcohol etílico. Oxidantes Peróxido de hidrógeno. Gases tóxicos, materiales tóxicos, materiales corrosivos, líquidos inflamables. Nitrato de plata, sulfato de mercurio, dicromato de potasio, monóxido de mercurio, trioxovanadato de amonio, metavanadato de amonio, cromato de potasio, sulfato de potasio. Gases inflamables, líquidos inflamables, sólidos inflamables, materiales corrosivos, oxidantes, peróxidos orgánicos. Ácido clorhídrico, ácido nítrico, ácido sulfúrico, ácido fosfórico, hidróxido de sodio, hidróxido de amonio. Gases tóxicos, materiales tóxicos, sólidos inflamables, gases inflamables, líquidos inflamables, oxidantes, peróxidos orgánicos. Materiales tóxicos Materiales corrosivos Incompatibilidades Gases materiales oxidantes. tóxicos, tóxicos, 91 Tabla 5.8. Reactivos clasificados según su peligrosidad e incompatibilidad (Continuación). Característica de peligrosidad Materiales no peligrosos Reactivos Incompatibilidades Negro de eriocromo, Líquidos inflamables, molibdato de amonio, carbón oxidantes, materiales tóxicos activado, carbonato de calcio, y corrosivos. acido bórico, glucosa, tiosulfato de sodio pentahidratado, yoduro de potasio, cloruro de magnesio, sulfato de magnesio, rojo de metilo, cloruro de sodio, cloruro de amonio, EDTA, fenolftaleína, fosfato de potasio monobásico, almidón soluble, sulfato de magnesio heptahidratado. Luego de llevarse a cabo las fases 1, 2 y 3 del proyecto, el espacio físico contemplado para la instalación del laboratorio estaba en condiciones de ser usado para tal fin. A continuación se presentan una serie de imágenes que describen el espacio justo antes de iniciar el proyecto y después de finalizado el mismo. (Ver Figuras 5.7, 5.8, 5.9, 5.10, 5.11 y 5.12). Figura 5.7. Zonas 1 y 2 antes y después de la instalación del laboratorio. 92 Figura 5.8. Zonas 3 y 4 antes y después de la instalación del laboratorio. Figura 5.9. Zona 5 antes y después de la instalación del laboratorio. Figura 5.10. Zona 6 antes y después de la instalación del laboratorio. 93 Figura 5.11. Zona 7 antes y después de la instalación del laboratorio. Figura 5.12. Zona 8 y 9 antes y después de la instalación del laboratorio. Los balances realizados para determinar la cantidad de residuo generado por el laboratorio, se presentan detalladamente en las Tablas 5.9, 5.10, 5.11, 5.12 y 5.13. 94 Tabla 5.9. Cantidad de residuo generado por el laboratorio en la determinación de cloruros durante un mes. Muestras Vol. Muestra [mL] AgNO3 consumido [mL] Repetibilidad Vol. Residuo [mL] Agua dura 50 6 3 168 Agua suave 50 6 3 168 ED 30 38 3 204 SD 30 39 3 207 EF 30 46 3 228 Cloruro de sodio 100 22 6 732 Blanco 50 1 6 306 2013 TOTAL Tabla 5.10. Cantidad de residuo generado por el laboratorio en la determinación de alcalinidad durante un mes. Vol. Muestra [mL] H2SO4 consumido [mL] Repetibilidad Vol. Residuo [mL] Agua dura 50 15 3 195 Agua suave 50 15 3 195 Caldera 1 50 11 3 183 Caldera 2 50 30 3 240 Caldera 3 50 30 3 240 Caldera 4 50 30 3 240 Caldera 5 50 30 3 240 Muestras TOTAL: 1533 95 Tabla 5.11. Cantidad de residuo generado por el laboratorio en la determinación de dureza total durante un mes. Muestras Vol. Muestra [mL] EDTA consumido [mL] Repetibilidad Vol. Residuo [mL] Agua dura 50 17 3 201 Agua suave 50 2 3 156 Caldera 1 50 2 3 156 Caldera 2 50 2 3 156 Caldera 3 50 2 3 156 Caldera 4 50 2 6 312 Caldera 5 50 2 6 312 TOTAL: 1449 Tabla 5.12. Cantidad de residuo generado por el laboratorio en la determinación de DQO durante un mes. Vol. Muestra [mL] Tiosulfato consumido [mL] Repetibilidad Vol. Residuo[mL] ED 200 11 1 211 SD 200 11 1 211 EF 200 11 1 211 RB 200 11 1 211 Glucosa 200 11 1 211 Muestras TOTAL: 1055 96 Tabla 5.13. Cantidad de residuo generado por el laboratorio en la determinación de fósforo reactivo durante un mes. Vol. Muestra[mL] Sol. Vanadomoblídica usada [mL] Repetibilidad Vol. Residuo[mL] ED 50 10 1 60 SD 50 10 1 60 EF 50 10 1 60 RB 50 10 1 60 Muestras 240 TOTAL: Luego de realizar el balance para cada determinación, se obtiene que llevando a cabo los análisis cada dos semanas, la cantidad de residuo total generado será de aproximadamente 12,5 L. Por la capacidad de los envases recolectores, es necesario requerir de servicios para su tratamiento y deposición cada 6 meses. Para los sistemas de aguas a los cuales se les realizo análisis se obtuvo: Sistema de aguas blancas Al graficar los valores de la Tabla 5.14 para las diferentes fechas de captación y con respecto a valores registrados por el laboratorio de control de calidad de Plumrose Latinoamericana, se obtuvo la Figura 5.13. Tabla 5.14. Temperaturas registradas para el sistema de aguas blancas. Fechas de captación 15/12/2011 Muestras 19/12/2011 22/12/2011 28/12/2011 [Temperatura ±0,1°C] Agua suave 25,6 23,0 25,3 24,3 Agua dura 26,2 25,1 25,8 24,4 Caldera 1 49,8 60,1 64,8 - Caldera 2 54,4 52,7 62,4 - Caldera 3 54,6 56,2 57,6 - Caldera 4 39,0 46,3 62,2 - Caldera 5 44,8 45,9 42,5 - 97 Nota: el pH de las aguas de las calderas fue de 11 mientras que el del agua dura y suave se ubicaron en un rango de [6-7]. Temperaturas [°C] 70 Temperaturas registradas para el sistema de aguas blancas en el año 2011 15-dic 60 50 19-dic 40 22-dic 30 28-dic 20 23-jun (Lab. Control de Calidad) 10 0 Agua suave Agua dura Caldera 1 Caldera 2 Caldera 3 Caldera 4 Caldera 5 Muestras Figura 5.13. Temperaturas registradas para el sistema de aguas blancas. Se evidencia que para las aguas dura y suave la temperatura se ubicó alrededor de la temperatura ambiente (25 °C - 30 °C), mientras que para las calderas se registraron por encima de los 40°C, lo que es de esperarse, ya que el agua que entra a las calderas se somete a altas temperaturas a fin de generar vapor. La temperatura es un parámetro que influye en equilibrios químicos y físicos, por tanto, el aumento de la misma es capaz de acelerar la velocidad de corrosión en sistemas cerrados (24) , como por ejemplo en tuberías y equipos intercambiadores de calor. En el caso del agua dura y suave, al tener éstas valores de temperatura ambiente, su velocidad de corrosión dentro de la red de tuberías no se verá afectada. Por otro lado, la solubilidad de ciertos compuestos disminuye a altas temperaturas, tal es el caso de los carbonatos, los cuales precipitan formando incrustaciones en la superficie de contacto. De allí, la importancia de conocer no solo la cantidad de dureza y alcalinidad presente en el sistema de aguas blancas, sino también la temperatura a la cual se somete el agua, a fin de evitar posibles formaciones de depósitos. En relación al pH, las aguas dura y suave fueron neutras con pH comprendido entre [6-7] , y las aguas de las calderas alcalinas con pH de 11. Según los reportes de servicios para las calderas, 98 hechos por una empresa externa, el pH debe ubicarse en un rango de [10,5-11,5], por tanto, los valores obtenidos corresponden con lo requerido. Las aguas alcalinas en las calderas disminuye el efecto de corrosión de la misma, pues el fenómeno de corrosión surge con mayor intensidad bajo condiciones de pH bajos (ácido) y presencia de oxígeno. Este valor de pH (básico) se obtiene al agregar ciertos productos químicos en el interior de las calderas. La concentración de cloro residual obtenido se presenta en la Tabla 5.15. El primer día de muestreo, el agua dura no presentaba cloro residual, esto debido a que al inicio de la mañana (cambio de turno del personal encargado), no habían suministrado el hipoclorito de sodio a la corriente 1. Según las “Normas sanitarias de calidad del agua potable” en su artículo 6, el agua debe contener una concentración de cloro residual en cualquier punto de la red de distribución entre 0,3 y 0,5 ppm, por tanto, se está dando cumplimiento a lo regulado. Tabla 5.15. Concentración de cloro residual para agua dura y agua suave. Fechas de captación 15/12/2011 Muestras 19/12/2011 22/12/2011 28/12/2011 [Cloro residual ±0,1 ppm] Agua suave 0,3 0,5 0,3 0,5 Agua dura 0 0,3 0,3 0,3 La dureza total obtenida se observa en la Tabla 5.16. Al graficar dichos valores con respecto a lo registrado por el laboratorio de control de calidad de Plumrose, se obtuvo la Figura 5.14. Las concentraciones para el agua suave corresponden con lo predicho por la literatura (Ver Tabla 5.17). Con relación al agua dura, ésta posee alto contenido de carbonato de calcio y se puede clasificar como agua muy dura, dado que los valores sobrepasan los 300 ppm. 99 Tabla 5.16. Valores de dureza total para el sistema de aguas blancas. [Dureza Total ± σ ppm] Muestras Fechas de captación 15/12/2011 19/12/2011 22/12/2011 16,50±1,14 33,28±2,08 28/12/2011 7,58±1.20 Agua dura 272,98±12,58 332,64±5,24 350,83±8,41 366,80±10,57 Caldera 1 9,65±5,97 44,88±4,57 11,09±1,20 - Caldera 2 13,79±2,38 23,76±3,43 15,95±1,20 - Caldera 3 22,06±3,16 50,82±4,12 106,08±5,50 - Caldera 4 12,41±0,00 25,08±3,02 29,81±1,20 - Caldera 5 10,34±2,07 20,46±4,12 26,35±1,20 - Dureza total [ppm CaCO3] Agua suave 400 40,60±2,42 Concentración de dureza total en sistema de aguas blancas en el año 2011 350 15-dic 300 19-dic 250 22-dic 200 28-dic 150 23-jun (Lab. Control de Calidad) 100 50 0 Agua suave Agua dura Caldera 1 Caldera 2 Caldera 3 Caldera 4 Caldera 5 Muestras Figura 5.14. Concentración de dureza total en sistemas de aguas blancas. En las calderas la dureza total en promedio es menor a 30 ppm, esto es deseable pues así disminuye la posibilidad de formación de depósitos e incrustaciones en el interior de las mismas, fenómenos que constituyen problemas causando una mala trasmisión de calor (pérdida de la eficiencia) y muchas veces la ruptura de los tubos de la caldera por sobrecalentamiento (24). 100 Tabla 5.17. Tipos de dureza según la concentración de carbonato de calcio (25). Rango de dureza [ppmCaCO3] Tipo de dureza 0-50 Agua blanda 51-150 Moderadamente dura 151-300 Agua dura ˃300 Muy dura Al comparar los valores de agua dura y suave con los obtenidos por el laboratorio de control de calidad, se observa que ambos se ubican dentro del rango, este valor puede variar de acuerdo a las condiciones presentes en los suavizadores, ya que cuando las resinas catiónicas están saturadas la capacidad de suavizar el agua disminuye. Con respecto a la concentración de cloruros a partir de la Tabla 5.18 y la Figura 5.15, se evidencia que los valores se asemejan tanto para agua suave como agua dura. Al comparar con lo registrado por el laboratorio de control de calidad, los valores se encuentran dentro del margen. Son aguas bajas en cloruros, por tanto, disminuye la posibilidad de corrosión en el sistema de tuberías y equipos en contacto con la misma. Las concentraciones de cloro inferiores a 50 ppm no tienen efectos perjudiciales en la mayoría de las aplicaciones industriales (26). Tabla 5.18. Concentración de cloruros para agua dura y suave. Muestras [Cloruros± σ ppm] Fechas de captación 15/12/2011 19/12/2011 22/12/2011 28/12/2011 Agua suave 47,62±0,96 55,22±0,47 48,72±1,09 51,89±1,44 Agua dura 46,85±0,70 55,22±0,94 48,72±1,44 52,21±1,44 101 Cloruros [ppm] Concentración de cloruros en agua suave y agua dura en el año 2011 60 15-dic 50 19-dic 40 22-dic 30 28-dic 20 23-jun (Lab. Control de Calidad) 10 0 Agua suave Agua dura Muestras Figura 5.15. Concentración de cloruros en sistema de aguas blancas. Con respecto a los sólidos suspendidos totales (Ver Tabla 5.19 y Figura 5.16), se evidencia la poca cantidad de los mismos en las aguas dura y suave, esto se debe a que principalmente las aguas de pozos son claras, puesto que el agua al pasar por formaciones de rocas porosas durante su trayecto (grandes profundidades) actúan como membrana filtrante. Tabla 5.19. Concentración de sólidos suspendidos totales para el sistema de aguas blancas. Muestras Fechas de captación [Sólidos suspendidos totales ±σ ppm] 15/12/2011 19/12/2011 22/12/2011 Agua suave 1,0±0,7 0,7±0,6 0,5±0,2 Agua dura 1,3±0,4 1,7±0,3 0,3±0,2 Caldera 1 6,4±0,5 21,0±0,6 8,0±0,5 Caldera 2 7,4±0,5 0,2±0,4 2,8±0,4 Caldera 3 1,8±0,4 5,8±0,4 5,4±0,4 Caldera 4 0,4±0,4 3,4±0,4 0,2±0,4 Caldera 5 6,6±0,5 3,8±0,4 17,8±0,5 102 Los valores obtenidos para las calderas son mayores, es importante destacar que durante los análisis las calderas 1 y 5 presentaban un ligero color turbio y el tiempo de filtrado fue mayor, esto puede deberse a que el tiempo de purga no fue suficiente para eliminar todo el remanente de sólidos presente en el fondo de esas calderas. En promedio, la concentración de sólidos suspendidos fue menor a 10 ppm. Para calderas de baja presión, como es el caso de Plumrose Latinoamericana, el límite de sólidos suspendido es de [150 ppm -350 ppm](26),por ende, al estar por debajo de ese rango constituye una condición favorable para el buen desempeño de las Sólidos Susp. Totales [ppm] calderas. 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Concentración de sólidos suspendidos totales en sistemas de aguas blancas en el año 2011 15-dic 19-dic 22-dic 23-jun (Lab. Control de Calidad) Agua suave Agua dura Caldera 1 Caldera 2 Caldera 3 Caldera 4 Caldera 5 Muestras Figura 5.16. Concentración de sólidos suspendidos en sistemas de aguas blancas. Otro de los parámetros fundamentales para el sistema de aguas blancas, es la alcalinidad, ya que la concentración de la misma indica la capacidad amortiguadora del agua, es decir, la capacidad que tiene la misma en ponerse en contacto con ácidos sin alterar significativamente su pH (26). Al observar los valores registrados para las alcalinidades fenolftaleínicas (Tabla 5.20 y Figura 5.17), se evidencia que el agua dura no presenta carbonatos ni hidróxidos, por tanto, su alcalinidad viene dada por la presencia de bicarbonatos. 103 Tabla 5.20. Valores de alcalinidad fenolftaleínica para el sistema de aguas blancas. Muestras [Alcalinidad fenolftaleínica ±σ ppm] 15/12/2011 19/12/2011 22/12/2011 28/12/2011 Agua suave 43,3±5,8 30,0±5,8 33,3±5,8 33,3±5,8 Agua dura 0 0 0 0 Caldera 1 313,3±5,8 410±10,0 643,3±32,1 - Caldera 2 1470,0±30,0 686,7±11,5 456,7±11,5 - Caldera 3 1460,0±10,0 1433,3±20,8 1590,0±147,3 - Caldera 4 1110,0±10,0 1413,3±30,6 660,0±10,0 - Caldera 5 1113,3±10,0 816,7±55,1 793,3±25,2 - Alcalinidad F. [ppm CaCO3] Fechas de captación 1600 Concentración de alcalinidad fenolftaleínica para el sistema de aguas blancas en el año 2011 15-dic 1400 1200 19-dic 1000 22-dic 800 28-dic 600 23-jun (Lab. Control de Calidad) 400 200 0 Agua suave Agua dura Caldera 1 Caldera 2 Caldera 3 Caldera 4 Caldera 5 Muestras Figura 5.17. Concentración de alcalinidad fenolftaleínica en sistemas de aguas blancas. En el caso de las calderas la alcalinidad fenolftaleínica es mayor que la alcalinidad total (Ver Tabla 5.21 y Figura 5.18), lo que significa que su alcalinidad esta expresada como carbonatos e hidróxidos (Ver Figura 5.19). 104 Tabla 5.21. Valores de alcalinidad total para el sistema de aguas blancas. Muestras [Alcalinidad total ±σ ppm] Fechas de captación 15/12/2011 19/12/2011 22/12/2011 28/12/2011 Agua suave 266,0±41,6 284,0±2,0 271,7±1,5 35,3±2,3 Agua dura 316,0±2,0 304,7±1,6 308,0 34,0 Caldera 1 232,7±8,1 174,0±3,5 430,0±11,1 - Caldera 2 737,3±32,4 314,7±8,3 121,3±2,3 - Caldera 3 705,3±14,0 692,0±5,3 404,7±12,9 - Caldera 4 510,0 682,0±12,0 160,7±3,1 - Caldera 5 419,3±12,2 282,7±35,6 188,7±3,1 - La alcalinidad [500 ppm- total para calderas de baja presión se encuentra limitada entre 700 ppm](26), en la Figura 5.18 se puede notar que en promedio el agua de las calderas presentan alcalinidades totales menores a 700 ppm, por tanto, se encuentran dentro del Alcalinidad M. [ppm CaCO3] límite establecido. 800 Concentración de alcalinidad total para el sistema de aguas blancas en el año 2011 700 15-dic 600 19-dic 500 400 22-dic 300 28-dic 200 23-jun (Lab. Control de Calidad) 100 0 Agua suave Agua dura Caldera 1 Caldera 2 Caldera 3 Caldera 4 Caldera 5 Muestras Figura 5.18. Concentración de alcalinidad total en sistemas de aguas blancas. 105 Figura 5.19. Relaciones de alcalinidad (27). Sistema de aguas residuales Una vez finalizado los análisis de aguas blancas, se procedió a realizar la captación y determinación de los parámetros para el sistema de aguas residuales. A continuación se presentan los resultados de las mismas. Las temperaturas registradas se ubican por debajo de los 30°C, pudiéndose aproximar a la temperatura ambiente. (Ver Tabla 5.22 y Figura 5.20). En el tratamiento de aguas residuales la temperatura juega un papel fundamental. En el caso de la coagulación conforme disminuye la temperatura del agua, debe aumentarse la dosis de productos químicos, a fin de asegurar la formación de flóculos adecuados (28) . En los sistemas de tratamiento biológicos, el aumento de temperatura favorece el metabolismo bacterial, por tanto, la degradación de la materia orgánica se lleva a cabo en un menor tiempo. Tabla 5.22. Temperaturas registradas para el sistema de aguas residuales. Muestras Fechas de captación [Temperatura± 0,1°C] 03/01/2012 09/01/2012 10/01/2012 ED 29,4 27,4 26,4 SD 29,5 27,8 27,2 RB 29,3 27,2 26,3 EF 29,2 24,6 24,8 106 Nota: los pH registrados para todas las muestras estuvieron comprendido entre [6-7]. Al comparar los valores obtenidos con los registrados por el laboratorio externo, se observa que los mismos están dentro del margen. Según el decreto 3219, la temperatura del efluente final que será descargado a la cloaca no debe presentar una variación respecto al cuerpo receptor de 5 °C. Aproximando la temperatura del cuerpo receptor a la del medio ambiente [25°C-30°C], el efluente cumple con lo establecido. Temperaturas [°C] 35 Temperaturas registradas para el sistema de aguas residuales 30 03-ene-2012 25 09-ene 2012 20 15 10-ene 2012 10 28-sept 2011 (Lab. Externo) 5 0 ED SD RB EF Muestras Figura 5.20. Temperaturas registradas para el sistema de aguas residuales. En relación al pH, todas las muestras presentaron un pH entre 6 y 7, este parámetro es de gran importancia, ya que si las concentraciones de ión hidrógeno son inadecuada existen dificultades en el tratamiento biológico, el pH óptimo para el crecimiento bacterial está comprendido entre 6 y 8 (29). En el caso del efluente este debe ser vertido con un pH comprendido entre 6 y 9 tal como lo exige la normativa venezolana, al comparar dichos valores se verificó el cumplimiento del Decreto 3219. Uno de los parámetros de mayor importancia durante el desarrollo del proyecto fue la determinación de cloruros, dado que los últimos años ha sobrepasado los límites establecidos en el Decreto 3219. Los valores obtenidos se observan en la Tabla 5.23 y Figura 5.21. 107 Tabla 5.23. Concentración de cloruros para el sistema de aguas residuales. Muestras [Cloruros± σ ppm] Fechas de captación 03/01/2012 09/01/2012 10/01/2012 ED 584,34±4,57 571,53±1,86 605,27±0,93 SD 610,73±3,17 575,28±5,64 622,42±2,78 EF 714,18±7,97 651,34±4,83 642,77±3,71 Los valores de cloruros obtenidos se aproximan a los determinados por el laboratorio externo. A la entrada y salida del DAF las concentraciones tienden a estar alrededor de 600 ppm, siendo la concentración de la salida mayor que la entrada. Este comportamiento es de extrañar dado que al sistema no se le está añadiendo ninguna fuente de cloruros. Concentración de cloruros en sistema de aguas residuales Cloruros [ppm] 800 03-ene 2012 700 09-ene 2012 600 500 10-ene 2012 400 28-sept 2011 (Lab. Externo) 300 Límite reglamentario 200 100 0 ED SD EF Muestras Figura 5.21. Concentración de cloruros en sistema de aguas residuales. Al comparar con resultados de años anteriores obtenidos por el laboratorio externo, también se observa un caso con el mismo comportamiento (en Marzo del 2010, a la entrada del DAF la concentración fue de 599 ppm y a la salida 860 ppm). Dicho comportamiento puede deberse a que la concentración de cloruros fluctúa con el tiempo, y el DAF es un equipo que posee un serpentín por el cual se aumenta el tiempo de 108 residencia (a fin de que el coagulante actúe con mayor eficiencia al momento de formar los flóculos), entonces, al tomar la muestra a la entrada del equipo e inmediatamente a la salida no reflejará la mismas características iniciales. Al observar la concentración del efluente final, éste sobrepasa el límite reglamentario (300 ppm). Esto se explica a que la producción de Plumrose año tras año aumenta, la introducción de nuevos productos al mercado trae consigo el uso de más sal como preservativo de los mismos. Por otro lado, las resinas de intercambio iónico usadas para la suavización del agua cruda, requieren de salmuera para su regeneración, y el desagüe de esta agua con sal llega directamente a la PTAR. Otra de las actividades que pudiesen afectar el alto contenido de cloruros es la cantidad de hipoclorito de sodio que se le adiciona al agua tratada para la desinfección. En relación al contenido de fósforo, en la Tabla 5.24 se observan los valores de fósforo reactivo (ortofosfatos) determinados. Es importante, diferenciar el fósforo reactivo del total, ya que el primero no se somete a digestión ácida, por tanto no cuantificar las demás formas en las que el fósforo puede estar presente (soluble, orgánico, entre otros). Tabla 5.24. Concentración de fósforo reactivo para el sistema de aguas residuales. Muestras Fecha de captación [Fósforo reactivo±0,001ppm] 03/01/2012 ED 9,621 SD 6,816 EF 6,350 En la Figura 5.22 se comparan los valores obtenidos con el fósforo total, tomándose el valor de fósforo reactivo como una aproximación del fósforo total. Este parámetro es de vital importancia, ya que el fósforo es uno de los nutrientes responsable de la eutrofización de los cuerpos receptores de agua cuando su concentración es elevada. A partir de la Figura 5.22 se evidencia que el efluente final cumple con el límite reglamentario (10 ppm). 109 Fósforo reactivo [ppm] Concentración de fósforo reactivo para el sistema de aguas residuales 12 03-ene 2012 (Fósforo reactivo) 10 28-sept 2011 (Fósforo total-Lab. Externo) 8 6 Límite reglamentario de Fósforo total 4 2 0 ED SD EF Muestras Figura 5.22. Concentración de fósforo reactivo para el sistema de aguas residuales. Una manera de cuantificar la cantidad de materia orgánica degradable y no degradable se obtiene al determinar la DQO. Este parámetro, no es por sí solo un índice seguro respecto a la cantidad y calidad de la contaminación del agua, sin embargo, puede revelar información valiosa cuando se compara con resultados previos de la misma agua (12). En la Tabla 5.25 se observan los valores de DQO obtenidos para el sistema de aguas residuales. Tabla 5.25. Concentración de DQO para el sistema de aguas residuales. Muestras [DQO± Δ ppm] Fecha de captación 03/01/2012 ED 15544±1073 SD 17688±1087 EF 4800±320 RB 24120±1072 Blanco 0±16 Glucosa 1120±320 110 Los valores de DQO obtenidos fueron elevados con respecto a los del laboratorio externo (Ver Figura 5.23), es importante mencionar que las condiciones y fechas en las cuales los análisis se realizaron fueron totalmente diferentes. A finales del mes de Diciembre e inicios de Enero, uno de los rotores y aireadores del reactor biológico dejo de funcionar por fallas mecánicas. Como consecuencia, gran cantidad de bacterias murieron, por tanto la oxidación de la materia orgánica se vió alterada. La empresa solvento dicha falla temporalmente introduciendo una corriente de aire en el reactor biológico, a fin de generar movimiento e introducir oxígeno al sistema. Los valores de DQO a la entrada y salida del DAF tienen un comportamiento semejante al que presentaban los cloruros, la concentración es mayor a la salida que a la entrada, ésta tendencia puede deberse a que al tomar la muestra en la entrada del DAF no se consideró el tiempo de residencia que el fluido transita por el serpentín, y por ende, al tomar la muestra a la salida del mismo no presenta la misma concentración de DQO. 25000 Concentración de DQO en sistema de aguas residuales DQO [ppm O2] 20000 03-ene-2012 28-sept 2011 (Lab. Externo) Límite reglamentario 15000 10000 5000 0 ED SD Muestras EF RB Figura 5.23. Concentración de DQO en sistemas de aguas residuales. El valor de DQO del efluente final para el periodo de los análisis no cumplió con el límite reglamentario (700 ppm). Sin embargo, la empresa solventó el problema de los rotores y aireadores y en fechas posteriores al proyecto se someterá a sus respectivos análisis trimestrales a fin de garantizar el cumplimiento del Decreto 3219. 111 Cabe destacar que la metodología aplicada para esta determinación fue de carácter interno (no se empleó los métodos APHA y AWWA), pues para los mismos se requería un equipo cuya digestión alcanzara los 150 °C. Con motivo de verificar y validar los valores de DQO obtenidos se observaron las posibles interferencias mencionadas por el método estándar, entre ellos destaca la concentraciones de cloruros, que sólo es significante por encima de los 2000 ppm (30) , en cuyo caso no aplica, ya que si bien es cierto que las aguas poseen alto índice de cloruros, se encuentra por debajo del límite donde éstos pudiesen causar interferencia. Otros de los parámetros de mayor relevancia para el proyecto fue la determinación de los sólidos totales, puesto que las concentraciones de los mismos sobrepasan lo establecido por la normativa venezolana (1600 ppm). En las Tabla 5.26 y Figura 5.24 se observan los valores de sólidos totales registrados y comparados con los valores obtenidos por un laboratorio externo. Tabla 5.26. Concentración de sólidos totales para el sistema de aguas residuales. Muestras [Sólidos totales± σ ppm] Fechas de captación 03/01/2012 09/01/2012 10/01/2012 ED 3290±141 2440 ±127 2615±78 SD 2710±141 2055±92 2415±106 EF 2025±35 1330±396 1730±42 El hecho de que la concentración de sólidos totales sobrepase el límite reglamentario, puede deberse a una disminución en la eficiencia del sistema de tratamiento primario (desbaste) y tratamiento químico (floculación-coagulación). Ya que éstos son los relacionados directamente con la remoción de sólidos. Sólidos Totales [ppm] 112 3500 Concentración de sólidos totales para el sistema de aguas residuales 3000 03-ene 2012 2500 09-ene 2012 2000 10-ene 2012 1500 28-sept 2011 (Lab. Externo) Límite reglamentario 1000 500 0 ED SD EF Muestras Figura 5.24. Concentración de sólidos totales para el sistema de aguas residuales. La concentración de los sólidos fijos indica la proporción de materia inorgánica presente en el agua, a diferencia de los volátiles que representan la materia orgánica. Según los valores obtenidos (Ver Tablas 5.27 y 5.28), la mayor parte de los sólidos totales corresponde a materia inorgánica. Tabla 5.27. Concentración de sólidos totales fijos para el sistema de aguas residuales. Muestras [Sólidos totales fijos± σ ppm] Fechas de captación 03/01/2012 09/01/2012 ED 1735±7 1515±35 SD 1690±57 1340±57 EF 1790±14 1205±403 113 Tabla 5.28. Concentración de sólidos totales volátiles para el sistema de aguas residuales. Muestras [Sólidos totales volátiles± σ ppm] Fechas de captación 03/01/2012 09/01/2012 ED 1515±134 925±92 SD 1340±85 715±35 EF 1205±21 125±7 Al comparar con los valores obtenidos por el laboratorio externo (Ver Figuras 5.25 y 5.26), coincide que la mayor proporción de sólidos totales se debe a la presencia de material inorgánico. Sólidos totales fijos [ppm] Concentración de sólidos totales fijos para el sistema de aguas residuales 2000 03-ene 2012 1600 09-ene 2012 1200 28-sept 2011 (Lab. Externo) 800 400 0 ED SD EF Muestras Figura 5.25. Concentración de sólidos totales fijos para el sistema de aguas residuales. Sólidos totales volátiles [ppm] 114 Concentración de sólidos totales volátiles para el sistema de aguas residuales 1600 03-ene 2012 1200 09-ene 2012 28-sept 2011 (Lab. Externo) 800 400 0 ED SD EF Muestras Figura 5.26. Concentración de sólidos totales volátiles para el sistema de aguas residuales. La concentración de sólidos suspendidos determinado fue menor que la reportada por el laboratorio externo para el caso del reactor biológico y entrada al DAF, en el caso del primero puede deberse a las condiciones operativas del mismo (disminución de las bacterias, problemas del rotor y aireador), y en la entrada al DAF la cantidad de sólidos suspendidos fue quizás menor ya que la producción para las fecha de la captación fue mínima. Ver Tabla 5.29. Tabla 5.29. Concentración de sólidos suspendidos totales para el sistema de aguas residuales. Muestras [Sólidos suspendidos± σ ppm] Fechas de captación 03/01/2012 ED 568±91 SD 217±10 EF 70±34 RB 1654±48 Al observar los valores a la entrada de DAF la concentración es mayor que a la salida del mismo, lo que era de esperarse, ya que los químicos añadidos (floculante y coagulante) retienen y sedimentan los sólidos suspendidos. Ver Figura 5.27. 115 La concentración de sólidos suspendidos del efluente final cumple con lo establecido en la Sólidos suspendidos [ppm] norma venezolana, ya que el límite máximo de descarga permitido es de 400 ppm. Concentración de sólidos suspendidos para el sistema de aguas residuales 5000 4000 03-ene 2012 3000 28-sept 2011 (Lab. Externo) 2000 1000 0 ED SD EF RB Muestras Figura 5.27. Concentraciones de sólidos suspendidos para el sistema de aguas residuales. La concentración de sólidos disueltos determinada fue mayor que la obtenida por el laboratorio externo. Al observar los valores de la Tabla 5.30 y Figura 5.28, es notable que la mayor parte de los sólidos totales se deben a la presencia de sólidos disueltos, esto era de esperarse ya que a simple vista la cantidad de sólidos suspendidos no era significante. Tabla 5.30. Concentración de sólidos disueltos totales para el sistema de aguas residuales. Muestras [Sólidos disueltos± Δ ppm] Fechas de captación 03/01/2012 ED 2722±232 SD 2493±151 EF 1955±69 116 Sólidos disueltos [ppm] Concentración de sólidos disueltos para el sistema de aguas residuales 3000 2500 03-ene 2012 2000 28-sept 2011 (Lab. Externo) 1500 1000 500 0 ED SD EF Muestras Figura 5.28. Concentración de sólidos disueltos para el sistema de aguas residuales. CAPITULO VI CONCLUSIONES La mayoría de los equipos e instrumentos de laboratorio se lograron instalar y calibrar, permitiendo la puesta en marcha del laboratorio de análisis de aguas. Se elaboraron guías detalladas tanto para la determinación de los parámetros fisicoquímicos propuestos como para la captación de las muestras en ambos sistemas de aguas. En el sistema de aguas residuales (efluente final) los parámetros: cloruros, DQO y sólidos totales superaron el límite máximo reglamentario. El resto de los parámetros determinados se ubicaron dentro del rango exigido por la ley venezolana vigente. Al determinar los sólidos volátiles y fijos se observó que los últimos fueron mayores que los primeros, por tanto, el contenido de materia inorgánica fue mayor que la orgánica. Los sólidos totales determinados en aguas residuales corresponde en mayor proporción a sólidos disueltos. Las metodologías aplicadas para aguas residuales se validaron comparando los resultados obtenidos durante el presente proyecto, con los registrados por un laboratorio externo calificado. Para aguas blancas se utilizaron los registros de análisis del laboratorio de control de calidad de Plumrose. CAPITULO VII RECOMENDACIONES Incluir en los análisis de rutina la determinación de la turbidez una vez que llegue el turbidímetro a la empresa. Disminuir la cantidad de repeticiones de cada ensayo, siempre y cuando el encargado de los análisis sea una sola persona. Ya que el tiempo requerido se consume entre el lavado del material de vidrio, titulación, pesaje, elaboración de soluciones estándar entre otras actividades. Adquirir una pequeña nevera para almacenar las muestras de aguas, en caso de que los análisis no puedan culminarse en el turno de trabajo (8 horas). Verificar que la balanza analítica este nivelada antes de realizar cualquier pesaje. Calibrar y hacerle mantenimiento a los equipos con regularidad. 119 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS (1) Rodriguez Antonio, Fernandez Alba, y otros. Tratamientos avanzados de aguas residuales VT 2. España. Año 2006. (2) Recursos Humanos Plumrose Latinoamericana CA. Material escrito informativo de las PTA. (3) COVENIN 2614:1994. Agua Potable. Toma de muestra. 1era Revisión. (4) Gaceta Oficial de la Republica de Venezuela. Decreto 36395 “Normas sanitarias de calidad del agua potable”. Artículo 3. (5) COVENIN 2709:2002. Aguas naturales, industriales y residuales. Guía para las técnicas de muestreo. 1era revisión. (6) COVENIN 263:2002. Aguas naturales, industriales y residuales. Definiciones. (7) Lapeña Miguel .Tratamiento de aguas industriales: Agua de proceso y residuales. Editores Boixareu Marcombo 1989. Pp 138, 140,152. (8) Geyer Charles John y Fair Maskew Gordon. Purificación de aguas y tratamiento y remoción de aguas residuales. Ingeniería Sanitaria y de aguas Residuales. Editorial LimusaWiley. Volumen II. Año 1971. Pp 72, 74-77, 363, 404, 408, 418, 432. (9) Gaceta Oficial de la Republica de Venezuela. Decreto 3219 “Normas para la clasificación y el control de la calidad de las aguas de la cuenca del Lago de Valencia”. (10) Ferrer Giménez Carlos, Amigó Borras Vicente. “Tecnología de materiales”. Editorial Universidad politécnica de valencia. Pp 112. (11) Patiño Roberto. Material de Curso de Tratamientos de aguas en la industria de embutidos por parte de la empresa General Electric. Octubre 2011. (12) Rodriguez Hortensia. Manual de aguas para usos industriales. Volumen 4. Editorial Limusa. Pp 271, 276. (13) Rivas G. Mijares. Tratamiento de aguas residuales. Ediciones Vega. 2da edición, 1978. Pp 16-20. (14) COVENIN 3051:1993. Aguas naturales, industriales y residuales. Determinación de fósforo. (15) COVENIN 3141:1995 Aguas naturales, industriales y residuales. Determinación de cloruro. 120 (16) COVENIN 2462:2002. Aguas naturales, industriales y residuales. Determinación del pH. (17) Skoog Douglas. Fundamentos de Química Analítica. Octava edición. (18) CTIS Contraser. Manual de la planta de tratamiento de aguas residuales. IENCAPlumrose Latinoamericana. Enero 1988. (19) De Esparza Maria Luisa. Parámetros físicos, carga orgánica y nutrientes. Programa de control de calidad y desarrollo de laboratorios. Lima 1995. (20) Turcio Ortega David. Curso de Tratamiento de Aguas residuales. Universidad Nacional Autónoma de México. Departamento de Físico química. Facultad de Química. Julio 2011. (21) Información perteneciente al departamento Agua-Vapor de Plumrose Latinoamericana CA. (22) Decreto 883 “Normas para la clasificación y el control de la calidad de los cuerpos de agua y vertidos o efluentes líquidos”. (23) Conversación con el Prof. Fernando Morales. Vía correo electrónico con fecha 17 de Noviembre de 2011. (24) Kemmer Frank. Manual del agua. Nalco Chemical company. Pp 20-9 , 39-2, 39 -4. (25) G. TchobanoglousG. y E.D. Schroeder, Water Quality, Addison-Wesley, Reading, MA, 1985. (26) Rodriguez Hortensia. Manual de aguas para usos industriales. Volumen 3. Editorial Limusa. Pp 50, 28. (27) COVENIN 2780:2002. Aguas naturales, residuales e industriales. Determinación de alcalinidad (1era revisión). (28) Rodriguez Hortensia. Manual de aguas para usos industriales. Volumen 1. Editorial Limusa. Pp 51. (29) Manual de operación de la planta de tratamiento de Plumrose Latinoamericana CA . Hecho por Toros y Asociados. (30) Métodos normalizados para el análisis de aguas potables y residuales (APHA-AWWAWPCF). Ediciones Diaz de Santos. 1992. Pp 5-13. 121 APÉNDICES APÉNDICE A. MODELO DE GUÍA PARA LA DETERMINACIÓN DE CLORUROS EN AGUAS. SISTEMA DE GESTIÓN DE LA CALIDAD UEN EMBUTIDOS DETERMINACIÓN DE CLORUROS I.- OBJETIVO: -Verificar la calidad del agua para garantizar el cumplimiento de los Decretos publicado en Gaceta Oficial: 36395 “Normas sanitarias de calidad del agua potable” y 3219 “Normas para la clasificación y el control de la calidad de las aguas de la cuenca del Lago de Valencia”. -Determinar la cantidad de cloruro presente en el agua para evitar problemas en sistemas de calderas a altas presión y en acero inoxidable. II.- PRINCIPIO: Método Argentométrico. El cloruro se determina en una solución ligeramente alcalina por titulación con nitrato de plata, usando cromato de potasio como indicador del punto final. El cloruro de plata es cuantitativamente precipitado antes de que sea formado el cromato de plata de color rojo. III.-INTERFERENCIAS: -Las sustancias encontradas normalmente en las aguas potables no interfieren. -El bromuro, ioduro y cianuro se registran como concentraciones equivalentes de cloruro. -Los iones de sulfuro, tiosulfato y sulfito interfieren pero pueden ser removidos por tratamiento con peróxido de hidrógeno. -Los ortofosfatos en concentraciones mayores de 25 mg/l interfieren ya que precipitan como fosfato de plata. -El hierro presente en concentraciones mayores a 10 mg/l interfiere por el enmascaramiento del punto final. IV.- EQUIPOS Y MATERIALES: 1.- Balanza analítica. 2.-Microburetas (1ml, 5ml). 3.- pHmetro. 4.-Matraz aforado de 1000 ml. Reactivos especiales para remover interferencias: 9.- Sulfato potásico de aluminio dodecahidratado. 10.-Hidróxido de amonio. 122 SISTEMA DE GESTIÓN DE LA CALIDAD UEN EMBUTIDOS DETERMINACIÓN DE CLORUROS V.- REACTIVOS: 1.- Peróxido de hidrógeno 30 %V/V. 2.-Fenolftaleína. 3.-Cromato de potasio. 4.- Cloruro de sodio. 5.-Nitrato de plata. 6.-Solución de Ácido sulfúrico 1N. 7.-Solución de Hidróxido de Sodio 1N. Reactivos especiales para remover interferencias: 8.- Sulfato potásico de aluminio dodecahidratado. 9.-Hidróxido de amonio. VI.-PREPARACIÓN DE SOLUCIONES: A.- Solución estándar de nitrato de plata 0.0141N: disolver 2,395 g de nitrato de plata (AgNO3) en agua destilada y diluir a 1000 ml. Guardar en frasco color ámbar y estandarizar contra la solución de cloruro de sodio. Nota: Se pueden emplear ampollas Titrisol 0,1 N. B.- Solución estándar de cloruro de sodio 0.0141 N: secar aproximadamente entre 1 y 2 g de cloruro sodio (NaCl) a 140ºC. Pesar exactamente 824.0 mg de NaCl, disolver en agua destilada y diluir en matraz aforado de 1000 ml. 1 ml=500 μg Cl-. C.- Reactivo indicador de cromato de potasio: disolver 50 g de cromato de potasio en 100 ml de agua destilada. Agregar solución de nitrato de plata, gota a gota hasta producir un ligero precipitado rojo de cromato de plata. Dejar reposar durante 12 hs en oscuridad, filtrar y diluir a 1000 ml con agua destilada. D.-Suspensión de hidróxido de aluminio: disolver 125 g de sulfato potásico de aluminio dodecahidratado (AlK(SO4)2.12H2O) en 1 L de agua destilada. Calentar a 60ºC y agregar agitando 55 ml de hidróxido de amonio concentrado (NH4OH). Dejar reposar 1 hora, transferir a un vaso grande, y lavar el precipitado a través de adiciones sucesivas, mezclando y decantando, hasta que el agua de lavado se encuentre libre de cloruros. Recién preparada la suspensión ocupa un volumen de aproximadamente 1 L. E.-Reactivo indicador de fenolftaleína: colocar 0,5 gramos de fenolftaleína y aforar en un balón con alcohol etílico hasta 100 ml. 123 SISTEMA DE GESTIÓN DE LA CALIDAD UEN EMBUTIDOS DETERMINACIÓN DE CLORUROS VII.-PROCEDIMIENTO: Titulación de la solución estándar de nitrato de plata: 1.-Tomar un erlenmeyer de 250 ml y colocar 20 ml de solución estándar de cloruro de sodio. 2.- Diluir hasta 100 ml con agua destilada y agregar 1 ml de solución indicadora de cromato de potasio. 3.-Valorar la solución con nitrato de plata hasta un punto final de color amarillo-rosado. Nota: este procedimiento se debe hacer diariamente. Determinación de cloruros: 1.- Verter 100 ml o menos de la muestra de agua en un erlenmeyer de 250 ml. Si se toma una alícuota diluir hasta 100 ml con agua destilada. Si la muestra es altamente coloreada añadir 3 ml de suspensión de aluminio, mezclar, permitir que sedimente y filtrar. Si el sulfuro, sulfito o el tiosulfato están presentes añadir 1 ml de peróxido de hidrógeno y mezclar por 1 minuto. 2.-Regular el pH en el rango [7-10] usando como indicador fenolftaleína, emplear ácido sulfúrico 1N o hidróxido de sodio 1N hasta ajustar el pH. 2.-Agregar 1 ml de solución indicadora cromato de potasio y mezclar. 3.-Valorar la muestra anterior usando solución normalizada de nitrato de plata gota a gota con una bureta hasta que persista un color rosado-amarillo en toda la muestra. 4.- Titular un blanco (con agua destilada) bajo las mismas condiciones. VIII.-EXPRESIÓN DE RESULTADOS: Determinación de la normalidad de la solución de nitrato de plata: N=P x V 58,5 x G Donde: N: normalidad de la solución de nitrato de plata [g/L]. P: masa de NaCl pesados para la preparación de la solución de cloruro de sodio [g]. V: volumen de la solución estándar de NaCl tomados para la valoración de la solución de nitrato de plata [20 ml]. G: gasto de nitrato de plata en su valoración [ml]. 124 SISTEMA DE GESTIÓN DE LA CALIDAD UEN EMBUTIDOS DETERMINACIÓN DE CLORUROS VII.-PROCEDIMIENTO: Titulación de la solución estándar de nitrato de plata: 1.-Tomar un erlenmeyer de 250 ml y colocar 20 ml de solución estándar de cloruro de sodio. 2.- Diluir hasta 100 ml con agua destilada y agregar 1 ml de solución indicadora de cromato de potasio. 3.-Valorar la solución con nitrato de plata hasta un punto final de color amarillo-rosado. Nota: este procedimiento se debe hacer diariamente. Determinación de cloruros: 1.- Verter 100 ml o menos de la muestra de agua en un erlenmeyer de 250 ml. Si se toma una alícuota diluir hasta 100 ml con agua destilada. Si la muestra es altamente coloreada añadir 3 ml de suspensión de aluminio, mezclar, permitir que sedimente y filtrar. Si el sulfuro, sulfito o el tiosulfato están presentes añadir 1 ml de peróxido de hidrógeno y mezclar por 1 minuto. 2.-Regular el pH en el rango [7-10] usando como indicador fenolftaleína, emplear ácido sulfúrico 1N o hidróxido de sodio 1N hasta ajustar el pH. 2.-Agregar 1 ml de solución indicadora cromato de potasio y mezclar. 3.-Valorar la muestra anterior usando solución normalizada de nitrato de plata gota a gota con una bureta hasta que persista un color rosado-amarillo en toda la muestra. 4.- Titular un blanco (con agua destilada) bajo las mismas condiciones. VIII.-EXPRESIÓN DE RESULTADOS: Determinación de la normalidad de la solución de nitrato de plata: N=P x V 58,5 x G Donde: N: normalidad de la solución de nitrato de plata [g/L]. P: masa de NaCl pesados para la preparación de la solución de cloruro de sodio [g]. V: volumen de la solución estándar de NaCl tomados para la valoración de la solución de nitrato de plata [20 ml]. G: gasto de nitrato de plata en su valoración [ml]. 125 SISTEMA DE GESTIÓN DE LA CALIDAD UEN EMBUTIDOS DETERMINACIÓN DE CLORUROS Determinación de cloruros: Cloruro [mg/L]= (A-B) x N x35450 V Donde: A: gasto de solución patrón de nitrato de plata en la valoración de la muestra [ml]. B: gasto de solución patrón de nitrato de plata en la valoración del blanco [ml]. V: volumen de muestra tomado para el ensayo [ml]. N: normalidad de la solución de nitrato de plata [g/L]. IX.-REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA: Norma Venezolana COVENIN 3141:2008.Aguas naturales, industriales y residuales. Determinación de cloruro. Lucas, Rosario. Manual de procedimientos analíticos para aguas y efluentes. Laboratorio de DINAMA. Edición 1996. 126 APÉNDICE B. GUÍA PARA LA CAPTACIÓN DE MUESTRAS DE AGUAS SISTEMA DE GESTIÓN DE LA CALIDAD UEN EMBUTIDOS INSTRUCCIONES PARA CAPTACIÓN DE MUESTRAS DE AGUAS BLANCAS Y RESIDUALES I.- OBJETIVO: -Establecer los parámetros, técnicas y pasos necesarios para la captación de muestras de agua, con el propósito de determinar la calidad de la misma, para así llevar un control de los procesos involucrados en su tratamiento y verificar el cumplimiento con las leyes y normativas venezolanas. II.- PRINCIPIO: Las muestras de aguas captadas deben representar la masa muestreada. El método, lugar y tiempo de muestreo depende básicamente de lo que se desea evaluar en las masas de agua captadas. III.- EQUIPOS Y MATERIALES: 1.- Envases de plásticos recolectores con su respectiva tapa. 2.- Jarras de plásticos para la captación. 3.- Cava de anime. 4.-Hielo y sal para mantener una temperatura baja en la cava. IV.- CONSIDERACIONES: Para la captación de las muestras de agua blanca: 1.-Las muestras serán de tipo instantáneas, es decir, reflejarán las características del cuerpo de agua en el momento de su captación manual. 2.- Las muestras se captaran en sitios fijos como: estaciones de bombeos, planta de tratamiento, y cualquier otro sitio donde se haya detectado fallas o problemas. 3.- Evitar en lo posible tomar muestras en grifos que goteen entre vástago y cuello, ya que podrían contaminar la muestra. 4.- La captación en pozo con bomba en funcionamiento se efectúa en la tubería de descarga o en el grifo de muestreo. 5.- Eliminar los accesorios externos que puedan contener los grifos tales como: filtros, boquillas de goma, etc. 6.- Es necesario purgar las calderas antes de recolectar las muestras, para ello debe someterse a la misma a un drenaje por alrededor de 20 minutos. 127 SISTEMA DE GESTIÓN DE LA CALIDAD UEN EMBUTIDOS INSTRUCCIONES PARA CAPTACIÓN DE MUESTRAS DE AGUAS BLANCAS Y RESIDUALES Para la captación de muestras de agua residual: 1.-Las muestras serán de tipo compuestas, es decir se captaran submuestras en un intervalo de tiempo por un lapso determinado y su captación será manual. 2.-Seleccionar sitios adecuados tomando en cuenta: el objetivo del muestreo y facilidad al captar la muestra. 3.- En sistemas de tratamiento de agua es necesario capturar muestras a la entrada y salida del sistema. 4.-Se recomienda verificar el flujo de entrada y salida para determinar la eficiencia del proceso. 5.-Las submuestras de agua residual se captaran por un intervalo de tiempo de 30 min, con un volumen aproximado de 300 ml, en el horario de 7:30 am hasta las 11:00 am. Cada submuestra se verterá en los envases identificados con cada punto de muestreo. La escogencia de este lapso de tiempo se debe a que los análisis se harán en lo que resta del día hasta el horario de salida del analista (4:30 pm), ya que no se cuenta con una nevera para preservar las mismas. 6.- Solo se preservarán en una cava con hielo y sal las muestras de agua recolectadas para análisis de sólidos, debido a que estos análisis no se pueden realizar luego de su captación, puesto que requieren de suficiente tiempo, por tanto, se efectuaran al día siguiente del muestreo. VI.-PROCEDIMIENTO: Considerando lo expuesto anteriormente los puntos de muestreos serán : Para agua blanca: 1.- Agua dura y agua suave en sala de compresores. 2.-Calderas: 1, 2, 3, 4 y 5. Ver Figuras 1 y 2. Para agua residual: 1.-Entrada a la unidad de flotación (DAF). 2.-Salida de la unidad de flotación (DAF). 3.- Reactor Biológico. 4.-Salida final del efluente. Ver Figura 3 y 4. 128 SISTEMA DE GESTIÓN DE LA CALIDAD UEN EMBUTIDOS INSTRUCCIONES PARA CAPTACIÓN DE MUESTRAS DE AGUAS BLANCAS Y RESIDUALES Los pasos a seguir serán: 1.-Llevar los envases de plástico recolectores identificados con los puntos de muestreo, las jarras para recolectar las muestras, el conductímetro, pHmetro y kit de cloro residual, al lugar del muestreo. 2.-Con ayuda de envases plásticos identificados, se recolecta el volumen necesario de muestra de acuerdo a los análisis que se realizaran. 3.-Si la muestra proviene de un grifo es necesario dejar drenar un volumen de líquido por aproximadamente 5 a 10 minutos. También se debe enjuagar varias veces el envase con el agua que se tomara de muestra. 4.-Los parámetros como: conductividad, cloro residual (para aguas blancas), pH, temperatura, se determinan en la zona de muestreo. 5.- Luego de recolectar las muestras en todos los puntos indicados, se trasladan los envases al laboratorio para su inmediato análisis. 6.- Colocar en la cava los envases con las muestras de agua para determinar sólidos y mantener refrigerado hasta el día siguiente. Nota: En el momento de captación de las muestras es necesario por medidas de seguridad llevar puesto: casco, gorro para recoger el cabello, tapa oídos, y bata azul. VIII.-REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA: Norma Venezolana COVENIN 2709:2002 (Primera Revisión). Aguas naturales, industriales y residuales. Guía para las técnicas de muestreo. Resultados de Análisis hechos por el laboratorio externo TAC. Documentos pertenecientes a la empresa Plumrose Latinoamericana CA. Departamento Agua-Vapor. Barillas, Nestor. Córcega, Mairet. “Muestreo de Aguas residuales e industriales”. Universidad Gran Mariscal de Ayacucho. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería del ambiente y de los recursos naturales. Núcleo Maturín, Venezuela. Trabajo realizado en Abril del 2006. 129 SISTEMA DE GESTIÓN DE LA CALIDAD UEN EMBUTIDOS INSTRUCCIONES PARA CAPTACIÓN DE MUESTRAS DE AGUAS BLANCAS Y RESIDUALES Figura 1. Diagrama de aguas blancas señalando los puntos de muestreo. Figura 2. Fotos de los puntos de muestreo en aguas blancas. 1) Agua suave, 2) Agua dura, 3) y 4) Calderas. 130 SISTEMA DE GESTIÓN DE LA CALIDAD UEN EMBUTIDOS INSTRUCCIONES PARA CAPTACIÓN DE MUESTRAS DE AGUAS BLANCAS Y RESIDUALES Figura 3. Diagrama de agua residual señalando los puntos de muestreo. Figura 4. Fotos de los puntos de muestreos en aguas residuales.1) Entrada DAF, 2) Salida DAF, 3) Reactor Biológico y 4) Efluente final.
