Ejemplo:

FISICO-QUMICA

INTRODUCCIN

Hay una gran clase de sustancias, llamadas electrolitos, que se distinguen porque en estado fundido y en solucin acuosa, conducen la electricidad. La conduccin electroltica se basa en la transferencia de la carga elctrica entre los iones en solucin y los electrodos sumergidos en la solucin y conectados con el circuito externo. Cuando en una solucin entra carga negativa, sobrevienen reacciones qumicas de reduccin. El electrodo en que se produce la reduccin se llama ctodo, y los iones cargados positivamente que migran hacia l son los cationes. Los procesos que se desarrollan en los electrodos dependen del signo del electrodo, de su composicin, de su naturaleza y concentraciones de los iones en solucin y del voltaje aplicado.

La resistencia que ofrecen las soluciones de electrlitos al paso de la corriente, permite averiguar algo til acerca de su naturaleza. La ley de Ohm define la resistencia R de un conductor como el factor de proporcionalidad entre la intensidad de corriente I con la diferencia de potencial V. En general, el flujo de electricidad a travs de un conductor es debido a un transporte de electrones. Segn la forma de llevarse a cabo este transporte los conductores elctricos pueden ser de dos tipos: conductores metlicos o electrnicos y conductores jnicos o electrolticos. A este segundo tipo pertenecen las disoluciones acuosas. En ellas la conduccin de electricidad al aplicar un campo elctrico se debe al movimiento de los iones en disolucin, los cuales transfieren los electrones a la superficie de los electrodos para completar el paso de corriente.

OBJETIVOS: Realizar las mediciones de los parmetros del agua como la conductividad, potencial (redox), PH y temperatura de diferentes procedencias como son las aguas de mina, agua de ri, agua potable y agua de las plantas de tratamiento, para luego analizar las diferencias.FUNDAMENTO TERICO:

Conductividad ElctricaI.-La Conductividad:Es la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente elctrica a travs de s. Tambin es definida como la propiedad natural caracterstica de cada cuerpo que representa la facilidad con la que los electrones (y huecos en el caso de los semiconductores) pueden pasar por l. Vara con la temperatura. Es una de las caractersticas ms importantes de los materiales. La conductividad de una solucin que contiene un electrolito se calcula a partir de al resistencia de la forma: L = 1/Ra) Conductividad Especfica:

Es la conductividad elctrica de 1 de solucin electroltica. No obstante, para caracterizar a un soluto en una solucin mediante su conductividad elctrica, no basta con conocer su conductividad especfica, por que puede haber mucho o poco cuerpo disuelto, segn la diferente concentracin.b) Conductividad Equivalente:Se designa por la letra y es igual al producto de la conductividad especfica por el nmero de cm3 que contiene un equivalente-gramo del cuerpo disuelto.c) Relaciones empricas establecidas entre la conductividad y la concentracin:Cuando se establecen los valores de la conductividad en funcin de la concentracin de solutos a dilucin infinita, se obtiene la conductividad equivalente mnima y se expresa como o que de acuerdo con la ley Kohlraush o migracin independiente de iones se escribe como:

Lo que sugiere que a dilucin infinita la conductividad depende de la contribucin independiente de los electrolitos en solucin.

Los electrolitos fuertes presentan una variacin lineal de la conductividad vs la raz de la concentracin y se acercan linealmente a la conductividad equivalente a dilucin infinita (lnea azul de la figura 1), mientras que los electrolitos dbiles se acercan tangencialmente a la conductividad (lnea roja de la figura 1).

d) Teora de Arrhenius para la disociacin inica:

Arrhenius estableci que al disolverse una sal en agua los electrolitos se disocian a temperatura ordinaria y que la concentracin de los elect rolitos es proporcional a la conductividad. La ecuacin es:

Donde es el grado de disociacin y la relacin de y K por ejemplo para el cido actico, est dada por:

e) Conductividad en medios lquidos:La conductividad en medios lquidos (Disolucin) est relacionada con la presencia de sales en solucin, cuya disociacin genera iones positivos y negativos capaces de transportar la energa elctrica si se somete el lquido a un campo elctrico. Estos conductores inicos se denominan electrolitos o conductores electrolticos. Las determinaciones de la conductividad reciben el nombre de determinaciones conductomtricas y tienen muchas aplicaciones como, por ejemplo: En la electrlisis, ya que el consumo de energa elctrica en este proceso depende en gran medida de ella.

En los estudios de laboratorio para determinar el contenido de sal de varias soluciones durante la evaporacin del agua (por ejemplo en el agua de calderas o en la produccin de leche condensada.

En el estudio de las basicidades de los cidos, puesto que pueden ser determinadas por mediciones de la conductividad.

Para determinar las solubilidades de electrlitos escasamente solubles y para hallar concentraciones de electrlitos en soluciones por titulacin.La base de las determinaciones de la solubilidad es que las soluciones saturadas de electrlitos escasamente solubles pueden ser consideradas como infinitamente diluidas. Midiendo la conductividad especfica de semejante solucin y calculando la conductividad equivalente segn ella, se halla la concentracin del electrolito, es decir, su solubilidad.

Un mtodo prctico sumamente importante es el de la titulacin conductomtrica, o sea la determinacin de la concentracin de un electrolito en solucin por la medicin de su conductividad durante la titulacin. Este mtodo resulta especialmente valioso para las soluciones turbias o fuertemente coloreadas que con frecuencia no pueden s er tituladas con el empleo de indicadores.La conductividad elctrica se utiliza para determinar la salinidad (contenido de sales) de suelos y substratos de cultivo, ya que se disuelven stos en agua y se mide la conductividad del medio lquido resultante. Suele estar referenciada a 25 C y el valor obtenido debe corregirse en funcin de la temperatura. Coexisten muchas unidades de expresin de la conductividad para este fin, aunque las ms utilizadas son dS/m (deciSiemens por metro), mmhos/cm (milimhos por centmetro) y segn los organismos de normalizacin europeos mS/m (miliSiemens por metro). El contenido de sales de un suelo o substrato tambin se puede expresar por la resistividad (se sola expresar as en Francia antes de la aplicacin de las normas INEN).

II.-Contaminacin del agua:El agua pura es un recurso renovable, sin embargo puede llegar a estar tan contaminada por las actividades humanas, que ya no sea til, sino ms bien nocivo.

Qu contamina el agua?

Agentes patgenos.- Bacterias, virus, protozoarios, parsitos que entran a las aguas provenientes de desechos orgnicos.

Desechos que requieren oxgeno.- Los desechos orgnicos pueden ser descompuestos por bacterias que usan oxgeno para biodegradarlos. Si hay poblaciones grandes de estas bacterias, pueden agotar el oxgeno del agua, matando as las formas de vida acuticas.

Sustancias qumicas inorgnicas.- cidos, compuestos de metales txicos (Mercurio, Plomo), envenenan el agua.

Los nutrientes vegetales pueden ocasionar el crecimiento excesivo de plantas acuticas que despus mueren y se descomponen, agotando el oxgeno del agua y de este modo causan la muerte de las especies marinas (zona muerta).

Sustancias qumicas orgnicas.- Petrleo, plsticos, plaguicidas, detergentes que amenazan la vida.

Sedimentos o materia suspendida. - Partculas insolubles de suelo que enturbian el agua, y que son la mayor fuente de contaminacin.

Sustancias radiactivas que pueden causar defectos congnitos y cncer.

Calor.- Ingresos de agua caliente que disminuyen el contenido de oxgeno y hace a los organismos acuticos muy vulnerables.

MATERIALES:Los materiales empleados en el presente laboratorio son los siguientes: Equipo de Water Test.

4 Vasos de 500ml. 4 muestras.

Agua de mina.

Agua potable.

Agua de ri.

Agua de planta de tratamiento ( Agua de UNI)

PARTE EXPERIMENTAL:Los resultados de las mediciones con el Water Test son las siguientes:Agua del pabelln central:

Agua de la Facultad:

Agua de la Mina:

Cond. = 947uS/cm.

Cond. = 982uS/cm.Cond. 1897uS/cm.

pH = 6,8

pH = 7pH = 2.6

Pot. Redox = 294mv

Pot. Redox = 266mvPot. Redox = 539mv

Temp. = 22,1C

Temp. = 22,1CTemp. = 21,3C

Se observa que el agua de la mina esta contaminada, en un agua cida. Completamos los datos con las muestras tradas por el profesor del curso.

AGUA DESTILADA

Temperatura (C)Conductividad (uS/cm)pHPotencial Redox (mV)

Agua Destilada

21166,6126

21,696,3140

21,776,1145

22,335,9158

22,135,9162

22,376158

21,756168

22,275,9165

22,2115,9164

23,575,9166

22,845,9169

21,945,8172

21,325,9178

21,145,8178

AGUA DE CAO:Temperatura (C)Conductividad (uS/cm)pHPotencial Redox (mV)

Agua de Cao

22,88906,8141

22,89036,9134

22,18987129

22,89097123

21,98957,2116

21,38917,1117

21,58557,1117

23,59237,2114

22,19027,1116

21,48947,1115

22,59097116

22,59087,1113

22,68967,1114

22,68947,1112

AGUA TRATADA:Temperatura (C)Conductividad (uS/cm)pHPotencial Redox (mV)

Agua Tratada

21,57856,9109

21,87776,8113

21,67606,9114

21,87716,9114

21,57676,9115

22,87856,9115

21,57666,9114

21,97756,8114

21,17556,9114

21,27586,9114

21,27616,9114

21,27626,8113

21,17606,8113

VISITA A LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

UNITRAR

La planta piloto de tratamiento de aguas residuales de la universidad Nacional de Ingeniera, ah sido construida entre los aos 1994y 1995 y entro en funcionamiento en enero de 1996; con el propsito de propiciar la investigacin cientfica con tendencia a buscar alternativas de solucin de bajo costo a la problemtica de la disposicin y uso adecuado de las aguas residuales domesticas en el Per.

La planta piloto de la UNI se encuentra ubicada en la parte norte del Campus Universitario sector T en el area de 4.5 Ha al lado derecho de la avenida Tupac Amaru.

CARACTERISTICAS

UNITRAR tiene una capacidad de tratamiento de 10, este caudal es captado de la red de alcantarillado SEDAPAL, proveniente de los asentamientos humanos de El Angel y El Milagro del distrito de Independencia.

En la planta se logran niveles de remocin de poliformes fecales de hasta 99.99% DBO5 y remocin de parsitos del 100%. De esta manera el agua producida es apta para el riego de parques, jardines y para el cultivo de peces.

PRE- TRATAMIENTO

CAPTACION

Aqu llegan las aguas para ser tratadas mediante una serie de procesos.

CAMARA DE REJAS

Se cuenta con dos tipos de rejas, unas de 25mm de separacin y otra de 15mm de separacin entre barras. En estas unidades se retiene los materiales slidos grandes que son arrastrados por las aguas residuales (bolsas, restos de vegetales, animales muertos, etc.). Estos materiales son dispuestos en un relleno sanitario manual ubicado dentro del rea de la planta.

DESARENADOR

Permite retener las partculas con velocidad de sedimentacin mayor o peso especifico superior a los slidos orgnicos putrescibles de las aguas residuales. Este desarenador es de flujo horizontal, de seccin rectangular con dos canales de seccin trapezoidal de uso alternado para la acumulacin de arenas.

La velocidad de paso por esta estructura se controla mediante la instalacin aguas debajo de un vertedero Sutro.

MEDIDOR DE CAUDALES (PALMER BOWLES)

RAFA. (Reactor Anaerbio de Flujo Ascendente)Esta unidad de tratamiento cuenta con un digestro, dos sedimentadotes y una cmara de gas. El agua residual a ser tratada se distribuye uniformemente en el fondo del reactor. Posteriormente fluye a travs de una capa o manto de lodos. Esta capa transforma o degrada la materia orgnica mediante una digestin anaerobia. En ella se realizan los procesos de hidrlisis, acetogenesis y metano gnesis. El agua residual asciende hacia los sedimentadotes y de hay es recibido en las canaletas recolectoras, obtenindose un efluente clarificado que ya posteriormente a las lagunas de estabilizacin.

El biogs formado se acumula en una cmara de gases para evitar que estos pasen hacia la zona de sedimentacin.

MEDIDOR DE GASES

Se ha instalado un Tanque de Mariotte, por medio del cual se realiza mediciones de la produccin del biogs que se genera en el reactor. Este gas tiene como productos principales al CH4, CO2 y H2S.

LECHO DE SECADO

Es el lugar de disposicin del exceso de lodos que se retiran peridicamente del RAFA para su deshidratacin. Esta unidad cuenta con un medio filtrante conformado por arena y grava, adems de un sistema de drenaje por donde desaguaran los lquidos percolados hacia el sistema de desage.

LAGUNA DE ESTABILIZACION

UNITRAR posee dos lagunas, (secundaria, terciaria) del tipo facultativas dispuestas en serie, alcanzando un periodo de retencin total de 16 das, las cuales reciben el agua tratada del RAFA, La primera laguna es de forma rectangular y tiene un volumen de aproximadamente 7500 m3, la segunda posee un volumen de 3750 m3 aproximadamente. El modelo hidrulico de ambas lagunas es de flujo disperso. Los procesos que se desarrollan en las lagunas son: sedimentacin, digestin de lodos, estabilizacin aerobia de la materia orgnica con consumo de CO2, fotosntesis con formacin de algas, produccin de O2 y consumo de CO2 y remocin de bacterias y parsitos.

UNIDAD DE ACUICULTURA

UNITRAR cuenta con 3 estanques de seccion trapezoidal que son alimentados con efluentes de la laguna terciaria y el nivel del agua varia entre 0.80 y 1 m. En los estanques se cultivan peces de la especie Tilapia del Nilo; especie tropical que en climas calidos puede alcanzar los 250gr. En 7 meses.

HUMEDAL

Sistema de tratamiento que se basa en el flujo horizontal del agua residual a travez de un filtro de lecho solido compuesto por capas de grava, aunado a la actividad biologica proporcionada por el desarrollo de microorganismos en la zona de los rizomas de las plantas que son sembradas en la grava.

BENEFICIOS Y SERVICIOS OFRECIDOS

Contribucin a la formacin tcnico profesional de los estudiantes a nivel de Pre-grado y Post-grado a nivel nacional e internacional.

Uso de agua tratada para el riego de parques y jardines del campus universitario y de distritos vecinos.

Uso del agua tratada en el cultivo de peces para consumo humano.

Fomento de la investigacin cientfica en el area del tratamiento de las aguas residuales, mediante el apoyo en el desarrollo de tesis de investigacin.

Visitas guiadas a colegios, universidades e instituciones publicas, privadas y del extranjero, difundiendo la importancia del cuidado del agua y del tratamiento de las aguas residuales.

UNITRAR brinda servicios de asesora tcnica y capacitacin en el rea del tratamiento de las aguas residuales domesticas e industriales.

RECOMENDACIONES: Antes de realizar cualquier experimento, se debe priorizar que los instrumentos a emplear sean lo ms exactos posibles para evitar el margen de error.

Verificar que los instrumentos recibidos sean los necesarios para el experimento. Tener mucho cuidado con los materiales porque son muy frgiles y el costo es muy alto.

Para la prctica es recomendable el uso de agua destilada lo ms pura posible para evitar la presencia de cualquier sustancia extraa en la solucin que puede producir variaciones en el valor de la conductividad.

La temperatura debe ser mantenida constante para evitar, tambin errores en la toma de las conductividades de las diferentes soluciones. Debe valorarse cuidadosamente cada solucin para obtener una concentracin precisa.

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES A pesar de seguir las recomendaciones (en especial la primera) el margen de error prima en los experimentos, debido a deficiencias en los materiales a disposicin y/o errores cometidos por quienes experimentan con ellos. EL Agua de Mina tiene la conductividad ms alta, el PH mas bajo a comparacin con las otras dos aguas. Nos muestra con un PH menor entonces un alto contenido de acidez y su alto valor de conductividad por lo tanto se trata del agua mas contaminada entre las tres muestras.

Cuestionario1.- Qu es la unidad nefelomtrica, y que es turbidez?

La turbidez es la expresin de la propiedad ptica de la muestra que causa que los rayos de luz sean dispersados y absorbidos en lugar de ser transmitidos en lnea recta a travs de la muestra.

La medicin de la turbiedad, en una manera rpida que nos sirve para saber cuando, como y hasta que punto debemos tratar el agua para que cumpla con la especificacin requerida.

Se define a la unidad nefelomtrica como la obstruccin ptica de la luz, causada por 7.5 partes por milln de slice en agua destilada; (1 unidad nefelomtrica de turbiedad (NTU) = 7.5 ppm de SiO2).2.- Qu es el microsiemens y formulas para hallar la conductividad?

La conductividad se mide en microSiemens/centmetro (S/cm). Un microSiemen es lo mismo que un microohmio.

La conductividad de una muestra de agua es la medida de su capacidad para conducir corriente elctrica. Cuanto mayor sea el nmero de impurezas (total de slidos disueltos) en el agua, mayor ser su conductividad. Al medir la conductividad de una muestra de agua, se puede determinar la cantidad total de slidos disueltos en ella. Para convertir la conductividad elctrica (microSiemens/cm) de la muestra de agua a la concentracin del total de slidos disueltos (ppm) en la muestra, es preciso multiplicar la conductividad.

3.- Sedimentacin y que es un cono de sedimentacin.

La sedimentacin es el proceso por el cual el material slido, transportado por una corriente de agua, se deposita en el fondo del ro, embalse, canal artificial, o dispositivo construido especialmente para tal fin. Toda corriente de agua, caracterizada por su caudal, tirante de agua, velocidad y forma de la seccin tiene una capacidad de transportar material slido en suspensin. El cambio de alguna de estas caractersticas de la corriente puede hacer que el material transportado se sedimente; o el material existente en el fondo o mrgenes del cauce sea erosionado. Esta sustancia es homognea.4.- Qu es el DBO?

Para medir la concentracin de contaminantes orgnicos, en las aguas que resultan de el uso domestico el parmetro mas utilizado es la Demanda biolgica de oxgeno o (DBO), esta se define como la concentracin de oxigeno disuelto consumido por los microorganismos, presentes en el agua o aadidos a ella para efectuar la medida la medicin, en la oxidacin de toda la materia orgnica presente en la muestra de agua. Su valor debe ser inferior a 8 MG/l. Para ser considerada como potable. Generalmente en las aguas de origen domestico este valor flucta entre los 200 a 300 MG/l.

5.- Qu es el DQO?

La demanda qumica de oxgeno (DQO) es un parmetro que mide la cantidad de materia orgnica susceptible de ser oxidada por medios qumicos que hay en una muestra lquida. Se utiliza para medir el grado de contaminacin y se expresa en mg O2/litro. Es un mtodo aplicable en aguas continentales (ros, lagos, acuferos, etc.), aguas residuales o cualquier agua que pueda contener una cantidad apreciable de materia orgnica. No es aplicable para las aguas potables debido al valor tan bajo que se obtendra y, en este caso, se utiliza el mtodo de oxidabilidad con permanganato potsico. El mtodo mide la concentracin de materia orgnica. 6.- Qu es el STO?

SLIDOS DISUELTOS TOTALES TDS Es la cantidad total de slidos disueltos en el agua. Esta relacionada con la Conductividad Elctrica mediante la frmula TDS = C.E. (mmhos/cm) x 700; ppm Se mide en ppm. El Decreto 475 de 1998 del Ministerio de Salud establece que para agua potable la Conductividad deber estar comprendida entre 50 y 1000 micromhos/cm.

7.- Qu es el SST?

SLIDOS SUSPENDIDOS TOTALES SST o TDS Es la cantidad de Slidos que el agua conserva en suspensin despus de 10 minutos de asentamiento. Se mide en ppm. El Decreto 475 de 1998 del Ministerio de Salud establece que para agua potable los Slidos Totales debern ser inferiores a 500 ppm, sin especificar si son solamente los Slidos Suspendidos Totales o si incluyen los Slidos Disueltos Totales.

8.- Cmo se mide el caudal, mtodos para determinar el caudal?

Hay quienes creen que medir el volumen de un curso de agua de pequea o mediana envergadura es difcil o requiere de artefactos de suma precisin, como el correntmetro. Sin embargo, existen mtodos que permiten a cualquier persona que sepa la operacin elemental de la divisin y use instrumentos de fcil obtencin aforar un curso de agua.

Entre los procedimientos rudimentarios de medicin del caudal de agua estn el "Mtodo de los flotadores" y "Mtodo volumtrico". Este ltimo ser el que describiremos, dada la simplicidad en cuanto a las operaciones matemticas que deben efectuarse al momento de la toma de la muestra del lquido.

9.- Defina la palabra anaerobio.

Ser vivo capaz de sobrevivir sin la necesidad de oxigeno.

10.- Defina la palabra aerobio.

Dicho de un ser vivo: que necesita oxigeno para subsistir.

11. - Qu es anaerbico?

Anaerbico es un trmino tcnico que significa sin aire (donde "aire" usualmente es oxgeno), es opuesto a aerbico. En el tratamiento de aguas usadas, la ausencia de oxgeno es indicada como anxico; mientras que anaerbico se usa para indicar la ausencia de aceptadores finales de electrones (nitrato, sulfato u oxgeno).

12.- Qu es aerbico?

Perteneciente o relativo a la aerobiosis o a los organismos aerbicos.

13.- Qu es conductividad?

Es la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente elctrica a travs de s. Tambin es definida como la propiedad natural caracterstica de cada cuerpo que representa la facilidad con la que los electrones (y huecos en el caso de los semiconductores) pueden pasar por l. Vara con la temperatura. Es una de las caractersticas ms importantes de los materiales. La conductividad de una solucin que contiene un electrolito se calcula a partir de al resistencia de la forma: L = 1/R14.- Qu es potencial REDOX?El potencial redox es una medida de la actividad de los electrones. Est relacionado con el pH y con el contenido de oxgeno. Es anlogo al pH ya que el pH mide la actividad de protones y el potencial redox mide la de los electrones.

15.- Qu es el caudal?Es la cantidad de fluido que pasa por determinado elemento en la unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumtrico o volumen que pasa por un rea dada en la unidad de tiempo. Menos frecuentemente, se identifica con el flujo msico o masa que pasa por un rea dada en la unidad de tiempo.BIBLIOGRAFA

- Qumica, anlisis de principios y aplicaciones - Csar Vallejo 3ra Edicin. Tomo 2

Pg. 223-251.

- Qumica Fsica - Ediciones Grijalbo.

Pg. 254-267.

- Fisicoqumica -Gaston Pons Muzzo 3ra Edicin.

Pg. 324-340.

-Referencias en la Web:

http://www.monografias.com/trabajos7/condu/condu.shtmlhttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductividad_el%C3%A9ctricahttp://www.lenntech.com/espanol/conductividad-agua.htm

PAGE 25 Facultad de Ingeniera de Geolgica, Minera y Metalrgica

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