¿que son los recursos naturales - exapuni
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lEL ECOSISTEMA Y LA ENERGIA
1. ¿Qué son los recursos naturales? ¿Cómo se los puede clasificar? Enumérelos
Recurso Natural: Algo que se usa o se puede usar, suministrado por la naturaleza
Renovables: Aquellos que sabiamente usados estarán siempre a disposición.
AIRE – AGUA – SUELO – FAUNA – FLORA – ENERGIA SOLAR - ECOSISTEMA
No Renovables: Aquellos que admiten un solo uso, o como máximo, un numero muy limitado de reusos.
MINERALES (METALÍFEROS Y NO METALÍFEROS) – COMBUSTIBLES FOSILES
Inagotables: Aquellos cuya disponibilidad es mas o menos constante, independientemente del uso que de
ellos hagamos
Agotables: Aquellos recursos que por el uso pueden dejar de quedar a disposición del usuario.
2. Defina que entiende por Ecosistema ¿cuáles son sus componentes? Ejemplifique
Ecosistema: Cualquier unidad que incluya a la totalidad de los organismos de un área determinada que
actúan en reciprocidad con el medio físico de modo que una corriente de energía conduzca a una
estructura trófica, una diversidad biótica y a ciclos materiales claramente definidos dentro del sistema
Componentes. Desde un punto de vista trófico, el ecosistema tiene 2 componentes:
Un componente autotrófico, en el que predominan la fijación de la energía de la luz, el empleo de sustancias inorgánicas simples, y la construcción de sustancias complejas
Un componente heterotrófico, en el que predominan el empleo, la readaptación y la descomposición de materiales complejos.
Elementos
Sustancias inorgánicas
Compuestos orgánicos
Régimen climático
Productores. Organismos autótrofos, en gran parte plantas verdes, capaces de elaborar alimentos a partir de sustancias inorgánicas.
Consumidores. Organismos heterótrofos, sobre todo animales, que ingieren otros organismos o
materia orgánica
Desintegradores. Organismos heterótrofos, sobre todo bacterias y hongos. Un ecosistema resulta de la suma de los seres vivos, el ambiente inerte, y la interacción entre todos ellos.
A su vez el ecosistema en su conjunto intercambia materia y energía con el medio que lo rodea.
3. Explique que son los procesos llamados fotosíntesis y respiración. ¿Quiénes lo llevan a cabo?
¿Cuáles son sus características principales?
Mediante el proceso de fotosíntesis, las plantas verdes transforman el anhídrido carbónico y el agua
(materia inorgánica) en compuestos orgánicos sencillos (azucares) con un mayor contenido de energía por
unidad de peso, liberando oxigeno. A la energía necesaria, las plantas la obtienen de la luz. Las plantas
utilizan a estas sustancias orgánicas simples para producir otros compuestos orgánicos más complejos
destinados principalmente a su propio mantenimiento, crecimiento y reproducción.
La energía en la materia orgánica esta fácilmente disponible a través de procesos de oxidación, como la
respiración. La respiración es la reacción intracelular entre la materia orgánica y el oxigeno,
produciendo energía y liberando anhídrido carbónico. Los organismos consumidores, empleamos al igual
que las plantas, a la materia orgánica para nuestro propio mantenimiento, crecimiento, reproducción y
respiración. La respiración, a su vez, nos provee energía (calor, movimiento)
FOTOSÍNTESIS
CO2 + H2O + Energía Radiante Materia Orgánica (Crecimiento, Reproducción, Mantenimiento) + O2
RESPIRACION
CO2 + H2O + Energía (calor, movimiento) Materia Orgánica (Crecimiento, Reproducción,
Mantenimiento)+ O2
4. Explique como entra y circula la energía en el ecosistema. Acuérdese de hacer el grafico
correspondiente. En base a lo anterior, explique por que en los países densamente poblados
el componente fundamental de la dieta humana esta constituido por cereales.
Luz total incidente Luz absorbida PPB PPN Ingerido Asimilado P2ria
......P3ria
4000 kcal/m2.día 2000 20 2
0.4
Luz Reflejada Calor Resp. Energía no utilizable No asimilado Respiración
De la radiación total incidente sobre el ecosistema (Luz Total Incidente), una porción lo hace sobre
partes inertes del mismo, o bien partes de las plantas que no tienen clorofila (Luz Reflejada).
De la porción que incide sobre las hojas (Luz absorbida), una parte lo hace con longitudes de onda no
utilizables en el proceso fotosintético, otra parte atraviesa las hojas o es absorbida (Calor)
Entonces sólo una parte de la porción realmente útil para la fotosíntesis se transformara en producción
bruta (PPB), a su vez, parte de ésta será utilizada por la misma planta para su respiración y así obtener la
Energía que necesita para vivir (Resp.).
Resultando así la producción neta (PPN) que queda disponible para los siguientes niveles tróficos. Una
parte de no queda disponible para los consumidores, por ej queda enterrada como raíces ( Energía no
utilizable). El origen de los combustibles fósiles está en esta porción de materia orgánica que perdura sin
ser utilizada por otros consumidores dentro del sistema..
Del total ingerido por los herbívoro (Ingerido), una parte se pierde en los excrementos de los mismos (No
asimilado).
De lo asimilado (Asimilado), parte es gastada por los herbívoros en su propia respiración (Respiración).
Quedando una producción secundaria (P.Secundaria) a disposición del siguiente nivel trófico, el de los
carnívoros.
PPN > P2ria > P3ria
Cuando hay que alimentar grandes densidades de población, la dieta se basa en plantas verdes más que en
herbívoros ó carnívoros, para aprovechar mejor la energía disponible.
5. Defina que se entiende por producción primaria de un ecosistema. Explique los distintos
tipos de producción (primaria, secundaria, bruta, neta, etc.) que conoce.
Producción Primaria: Cantidad de energía radiante que es transformada en energía química de la
materia orgánica, mediante el proceso de fotosíntesis, por las platas verdes y en la unidad de tiempo.
PPB: Total de la energía radiante que es transformada en energía química de la materia orgánica.
PPN: Diferencia entre la producción primaria bruta y la respiración de las mismas plantas. Es lo que,
como materia orgánica, queda almacenado en el ecosistema a disposición de los restantes niveles tróficos.
P2ria, P3ria, etc.: Cantidad de energia almacenada en los restantes niveles troficos.
6. ¿Qué entiende por cadena trófica y por malla trófica ¿qué diferencias y semejanzas hay entre
las mismas?
Existe una relación trófica (alimento-alimentado) entre los componentes bióticos del ecosistema. Pueden
ordenarse según cadenas o mallas traficas, tales que cada eslabón de las mismas sirve de alimento al que
le sigue y se alimenta del que le antecede.
Cadena trófica: Luz Solar + Materia Inorgánica Planta Vaca Hombre
Malla trófica: Luz Solar + Materia Inorgánica Planta Vaca Puma
Zorro Hombre
Insecto Pájaro
Al faltar un eslabón en la cadena, esta se rompe comprometiendo seriamente a los restantes eslabones.
No pasa lo mismo con las mallas, cuyos eslabones pueden reemplazar al faltante, por lo que se las
considera más resistentes.
7. Explique cómo encararía la medición de la producción primaria de un ecosistema acuático,
en particular planctónico, detallando un método de medición al efecto, sin olvidar las
objeciones que tal método tiene.
Para medir la producción del fitoplancton se pueden usar métodos directos o métodos indirectos. Los
métodos indirectos consisten en considerar que el porcentaje de crecimiento depende de la asimilación de
carbono por fotosíntesis, admitiendo que un mol de anhídrido carbónico asimilado equivale a un mol de
oxigeno liberado.
El método basado en la medición del O2 disuelto, consiste en tomar una muestra de agua con plancton, repartirla en 3 botellas de vidrio y medir inmediatamente la concentración de oxigeno
disuelto en una de ellas (Oinicial). Las otras 2, una de paredes transparentes y la otra de paredes
opacas, se las deja incubar un periodo de tiempo, al final del cual se determina la concentración de
oxigeno disuelto en cada una: (Oclara) & (Ooscura) respectivamente.
En la botella de paredes transparentes, habrá entrado luz, el fitoplancton habrá llevado a cabo la fotosíntesis. Simultáneamente todos los organismos vivos (fitoplancton, zooplancton & bacterias)
habrán respirado.
BOTELLA CLARA = FOTOSÍNTESIS + RESPIRACIÓN = (Oclara) – (Oinicial) = PN
En la botella de paredes opacas, no habra entrado luz, el fitoplancton no habra podido realizar la
fotosíntesis. Todos los organismos presentes habran respirado
BOTELLA OSCURA = RESPIRACIÓN = (Oinicial) – (Ooscura) = R
PB = PN + R =
= (Oclara) – (Oinicial) + (Oinicial) – (Ooscura) =
=(Oclara) – (Ooscura)
La incubación puede hacerse en el mismo lugar de donde se extrajo la muestra, sumergiendo las botellas, con lo que se pretende reproducir las condiciones de iluminación, temperatura, etc
naturales; o bien, reproduciendo estas condiciones en incubadoras de laboratorio.
Las concentraciones de oxigeno se las mide por el método de Winkler, basado en la reacción
del oxigeno disuelto con hidróxido de manganeso, que dá una mezcla de óxidos. Estos al ser
acidificados, en presencia de yoduro, liberan yodo y éste se mide.
Objeciones
1. Presupone nula la respiración de bacterias y de zooplancton
2. Supone que la respiración es igual a la luz que en la oscuridad
3. La existencia de las paredes de los frascos modifica las condiciones con respecto a
aquellas del agua libre: se produce una concentración de nutrientes contra las paredes y se
estimula el desarrollo de poblaciones fijas a expensas de las suspendidas. Si el
experimento es largo, pueden aparecer procesos adaptativos a las circunstancias.
4. No se suele llegar a precisiones en la estimación de concentraciones del oxigeno disuelto
inferiores a 0.1 ppm.
8. Qué se entiende por energía endosomatica, energía exosomatica y subsidio de energía en un
ecosistema. Explique cada concepto y indique como se los puede extrapolar al estudio de
comunidades humanas
Energía Endosomática. Los organismos, requieren energía de alta calidad: fotones o energía química.
Energía Exosomática. En cambio el ecosistema, requiere energía de menor calidad como energía de
apoyo, por ej. la energía necesaria para situar el agua en un punto donde sea utilizable por las plantas.
Esta energía también es aportada por el sol y suele ser mucho mayor que la empleada en la fotosíntesis,
pues el agua debió ser evaporada, formar una nube, ser arrastrada por el viento y caer como lluvia.
Relación Energía Exosomatica / Energía Endosomática: indicador del desarrollo industrial. El
hombre utiliza en promedio 10 veces más Energía Exosomática que Endosomática, y esta relación
alcanza valores entre 100 y 1000 en los países altamente industrializados.
Relación entre Energía Exosomática y Rendimiento. En agricultura a mayor aporte de energía
Exosomática, por ej. como riego, fertilizantes, (también se suele hablar de Subsidios de Energía) mayor
rendimiento.
9. Dadas las siguientes descripciones de distintos tipos de interacciones entre especies, asígneles
el nombre correspondiente según la segunda lista.
Dos especies viven habitualmente juntas, una de ellas obtiene beneficios de la asociación, mientras la otra no es perjudicada. COMENSALISMO
Ambas especies se benefician con la asociación, pero pueden vivir sin ella. PROTOCOOPERACION
Ambas especies se benefician con la asociación y son incapaces de vivir sin ella.
MUTUALISMO
La existencia de una especie inhibe la de otra. AMENSALISMO
10. Explique y de ejemplos de los siguientes conceptos:
Homeostasia: mantener ciertas variables acotadas. Ej. : Temp..
Diversidad: tiene en cuenta nr de especies, nr de individuos & cómo se distribuyen los individuos en las especies.
Prelación: una especie vive de otra porque la mata y la come.
Parasitismo: una especie come a la otra pero no la mata.
ALGUNAS NOCIONES SOBRE ENERGIA SOLAR
11. ¿Cuáles son las principales ventajas e inconvenientes del aprovechamiento directo de la
energía solar?
Ventajas
La fuente, el Sol, resulta inagotable
La cantidad disponible supera olgadamente las necesidades
Está disponible en casi todo el mundo
Se puede usar en el lugar de colección
Es una tecnología relativamente simple y no contaminante
Desventajas
El Sol no brilla continuamente (nube, noche), lo que obliga a usar sistemas de almacenamiento e, incluso, construir sistemas convencionales como complemento del solar
La cantidad de energía solar que llega en la unidad de tiempo y de superficie ( 2cal/cm2.min) es
relativamente poca. Lo que implica construir grandes áreas de colección.
Posibles consecuencias contaminantes: Las técnicas de fabricación de algunos componentes
Se modifican las características reflectantes de la zona en la que se instala el sistema de captación
y con ello el albedo (relación entre el flujo de energía radiante reflejado por una superficie y el
flujo de energía radiante incidente sobre la misma)
Transferencia de energía, del lugar donde se recoge la energía solar a aquel en el que se la usa
Cambios en el paisaje
12. Indique qué es el efecto invernáculo y cómo se lo explica físicamente. Agregue algún ejemplo
de uso del mismo, sin olvidar los esquemas que correspondan.
El efecto invernáculo nos permite explicar por qué la temperatura del aire es mayor dentro de un recinto
acristalado.
Consideremos una caja pintada interiormente de negro y que tiene una cubierta de vidrio.
A la sombra y en equilibrio térmico con el medio, su temperatura se mantendrá constante y radia tanta
energía cuanta recibe.
Expuesta a los rayos solares, gran parte de la radiación solar atravesará la cubierta y penetrará en la caja,
pues para sus longitudes de onda, el vidrio resulta casi transparente. Esta radiación que entra, será
absorbida por las paredes y piso de la caja que se calentarán, también el aire en el interior de la caja se
calentará. Las paredes y piso de la caja e incluso el aire de su interior, emitirán radiaciones, cuya longitud
de onda (función de su temperatura absoluta) caerá en la zona del espectro de emisión, en la que la
transmisión por parte del vidrio resulta nula o muy pequeña. La mayor parte de esta radiación de onda
larga es absorbida por el vidrio, que se calienta e incrementa la cantidad de energía irradiada hacia afuera
de la caja y hacia adentro. El equilibrio térmico de la caja, se alcanzará cuando se igualen las cantidades
de energía aportadas por el Sol y las perdidas por radiación, convección y conducción, además de la
energía que se quite por ej como energía térmica del agua caliente, en el caso de un colector plano. En la
práctica, los colectores planos, trabajan en el orden de los 60 a 80ºC.
Ejemplo de uso: Pregunta 13
13. ¿Qué es un colector plano y para qué sirve? ¿Cuáles son sus ventajas e inconvenientes?
Dibuje un esquema del mismo, detallando corte y planta, y de una instalación que lo use
1.- cubierta transparente
2.-conjunto de placas y tubos absorbentes
3.-cabezales
4.-aislamiento
5.-caja
6.-caños de conexión
Para el calentamiento de agua, empleando el efecto invernáculo, se emplean, por lo general, aparatos más
complejos llamados Colectores Planos, que requieren un recipiente separado para almacenar o acumular
el liquido caliente. Un colector plano consta, de una placa metálica, cuya cara superior esta ennegrecida,
que será la destinada a absorber la radiación solar y transmitirla como calor al líquido que circula por
tubos (por ej) vinculados térmicamente con la placa. El conjunto se coloca dentro de una caja cuya tapa
es normalmente de vidrio, para lograr el efecto invernáculo. Con el fin de evitar pérdidas de calor, se
coloca material aislante entre el conjunto formado por la placa y los tubos; y el fondo y las paredes de la
caja. Cuando la temperatura alcanzada por el agua no es suficiente, se puede agregar la energía necesaria
mediante una fuente externa, por ej, un calefón colocado en serie a la salida del tanque de acumulación, o
un calentador eléctrico dentro mismo del tanque de acumulación.
APORTE DE ENERGIA SUPLEMENTARIA, MEDIANTE UN CALEFÓN EN SERIE:
APORTE DE ENERGIA SUPLEMENTARIA MEDIANTE UN CALENTADOR ELECTRICO EN EL
MISMO TANQUE DE ACUMULACIÓN:
14. ¿Qué es una célula solar y para que sirve? ¿Qué ventajas e inconvenientes tiene? Dé algunos
ejemplos de uso.
Las células solares son dispositivos electrónicos que transforman directamente a la energía radiante en
electricidad.
CIRCUITO PARA ESTUDIO DEL DIODO ILUMINADO:
REPRESENTACIÓN GRAFICA DE LOS SUCESOS POSIBLES EN UNA JUNTA ILUMUNADA:
indica un átomo sobre el que incide un fotón y se ioniza, resultando cargas
positivas - y negativas – que migrarán en el sentido de las flechas
Si armamos un circuito eléctrico como el de la figura y exponemos la juntura a una radiación
electromagnética de longitud de onda tal que la energía asociada a los fotones sea suficiente para que los
electrones de los átomos sobre los que incide atraviesen la brecha de energía, los átomos se ionicen y se
generen pares hueco-electrón, se alterará el equilibrio de portadores en la juntura; los nuevos portadores
generados migrarán, atravesando la región de transición y, como consecuencia de la existencia del
potencial de contacto serán acelerados, así del semiconductor P (exceso de huecos), fluirán electrones
hacia el N (exceso de electrones) y, viceversa, los huecos migrarán del N al P, entonces aparecerá una
diferencia de potencial y circulará una corriente eléctrica por el conductor que los une.
La juntura funciona como un generador de energía y es su zona de utilización como célula solar. La
corriente circula en sentido opuesto a la que lo hace en el diodo en la oscuridad con polarización directa.
Inconvenientes. Las células solares no transforman en energía eléctrica a toda la energía lumínica que
reciben:
1. algunos fotones se reflejan en la superficie
2. algunos fotones crean pares hueco-electrón lejos de la región de transición
3. algunos fotones tienen energía asociada inferior a la que necesitan los electrones para atravesar la
brecha de energía
4. los fotones de baja energía asociada atraviesan la célula
5. si los fotones tienen alta energía asociada, la diferencia se disipa como calor
Ventajas. Mediante la conexión adecuada de módulos en serie y en paralelo, se puede lograr
prácticamente cualquier potencia, intensidad de corriente y tensión. Como estas variaran con la
iluminación que reciben (incluso durante l anoche se harán nulas), se suele completar el sistema con
un acumulador (toma energía en los periodos y la devuelve cuando falta la luz suficiente)
un regulador electrónico (regula la carga de la batería, evitando la sobre carga y la descarga total,
asimismo mantiene el nivel optimo de carga)
un diodo (evita que durante los períodos con iluminación insuficiente, al ser mayor la tensión en los
bornes del acumulador que en los del generador fotovoltaico, aparezca una corriente inversa que deteriore
a las células solares)
y la utilización.
Usos. Electrificación de alambrados, iluminación de sistemas de abalizamiento (tanto en tierra como en
mar), sistemas de radiocomunicaciones y televisión. Para bombeo de agua subterránea.
15. ¿Qué son los sistemas con concentración para el aprovechamiento directo de la energía
solar? ¿Qué se persigue mediante su uso? Clasifíquelos según la forma del foco, haga
esquemas de los principales e indique sus ventajas e inconvenientes.
Los sistemas con concentración de rayos concentran la radiación solar para obtener mayores temperaturas
en el fluido a calentar. En un equipo que trabaje conforme con la concentración de los rayos podremos
distinguir:
un receptor o concentrador (uno o más espejos) que concentra los rayos en virtud de los principios de la óptica geométrica, sobre
un absorbente, por el que circula el fluido a calentar y que se encuentra ubicado en el foco del receptor.
Clasificación según la forma del foco:
Sistemas con concentración de rayos de foco puntual
Concentrador en forma de paraboloide de revolución. Una superficie especular en forma de
paraboloide de revolución concentra los rayos en su foco que resulta puntual. Requiere 2
movimientos para orientarse dirigido hacia el sol.
Torre Central. Para grandes potencias, una serie de grandes espejos dirigen sus rayos hacia un
foco único colocado en lo alto de una torre. Absorbente fijo, concentradores móviles con dos ejes
de movimiento.
Sistemas con concentración de rayos de foco lineal Concentrador cilindro parabólico. Concentrador y absorbentes son solidarios y se mueven
juntos.
Concentrador fijo a espejos faceteados. El concentrador es fijo, el absorbente se mueve
siguiendo el movimiento del foco.
Concentrador de múltiple espejos móviles (similar a espejos planos en bandas). Para mayores
potencias, equivalente a la Torre Central pero para foco lineal.
Sistemas con concentración de rayos doble Horno Solar. Por doble concentración: 1.-Espejos planos concentran los rayos sobre un espejo
parabólico, 2.- que a su vez los vuelve a concentrar sobre un foco. Se alcanzan temp. de 3500-
4000ºC
Inconvenientes de los sistemas con concentración
No se aprovecha la componente difusa de la radiación solar. No se usan en climas nublados. Para períodos cortos de nubosidad se usan equipos de acumulación de calor. Para períodos mayores se
usa una caldera en paralelo.
Suciedad en la superficie colectora. Los rayos que inciden sobre ella no son reflejados en la dirección del foco ó son absorbidos directamente en la superficie colectora.
Necesidad de orientación hacia el Sol.
El viento suele desorientar los colectores.
Perdidas de energía. 1.- en el sistema óptico (por deformaciones en el espejo, por error de orientación) 60% 2.-en el sistema de conducción de fluido caliente que circula entre el absorbente
y la turbina
Complejidad constructiva y de operación. Equipos grandes y pesados que requieren movimientos muy precisos.
Grandes superficies de terreno necesario por la baja densidad de la energía solar.
Granizo
Ventajas
No tienen consumo importante de combustibles ni otros insumos
No presentan una fuente de contaminación al no tener residuos de ningún tipo. Existe contaminación por modificación local del albedo y transferencia de energía térmica del lugar
donde se la colecta al lugar donde se la usa
Sol, fuente de energía inagotable.
Elevado rendimiento específicamente para los sistemas con concentración.
16. ¿Qué son y para qué sirven los piranómetros? Dé un ejemplo y haga el esquema
correspondiente
Piranómetros. Instrumentos para medir la radiación solar global, en un plano horizontal (disponen de
una semiesfera de cristal que protege al elemento sensible).
En general, estos aparatos, se basan en captar a la energía solar y transformarla en otra forma de energía
fácilmente mensurable: calor, electricidad, dilatación de un cuerpo, etc.
El Piranómetro de Kimball y Hobbs consta de 2 anillos de plata (5mmm espesor) , el exterior recubierto
por oxido de plomo altamente reflectante y el interior pintado con negro de humo altamente absorbente.
Para medir la diferencia de temperaturas entre ambos anillos, se emplea una termopila. La señal
producida por ésta resulta lineal respecto a la intensidad de la radiación solar incidente.
Piranómetro de Kimball y Hobbs:
1.-anillo de plata absorbente
2.-anillo de plata reflectante
3.-disco central (tapa)
A & B: las 2 aleaciones metálicas constituyentes del termopar
C: conductores comunes
Vista General:
17. ¿Qué son y para qué sirven los piroheliometros? Dé un ejemplo y haga el esquema
correspondiente
Piroheliómetros. Instrumentos para medir la radiación solar directa sobre un plano normal a los rayos.
(necesitan de algún mecanismo de puntería)
En general, estos aparatos, se basan en captar a la energía solar y transformarla en otra forma de energía
fácilmente mensurable: calor, electricidad, dilatación de un cuerpo, etc.
La medición consiste en exponer la tapa ennegrecida del aparato perpendicularmente a los rayos del Sol
durante un tiempo t y medir el salto de temperatura T del agua en ese periodo. Conocida la masa G de
agua contenida en el instrumento, su calor especifico C y la superficie S de la tapa, se puede calcular la
radiación solar directa Id=C*G*T / S*t (kcal/m2.h)
Piroheliómetro de Pouillet:
A: tapa metálica
B :caja metálica llena de agua
C: termómetro
D:base, estando totalmente a la sombra indica que el aparato apunta hacia el Sol.
18. ¿Qué es heliofanía y cómo se mide? Haga un esquema de un instrumento útil al respecto.
Heliofanía. Horas que realmente brilló el sol.
Heliofanía relativa. Horas que realmente brilló el Sol / duración astronómica del día.
Para medir la heliofanía, se emplean instrumentos llamados heliofanógrafos, que registran la cantidad de
horas que brilla el Sol en el cielo y no la intensidad de la radiación incidente.
El heliofanografo de Campbell y Stokes consiste en una esfera de cristal que, al actuar como un lente,
concentra los rayos solares un papel. Se va quemando el papel del heliofanografo cada vez que brilla el
Sol; y la ongitud total quemada será proporcional a las horas en que el Sol brilló.
CONTAMINACIÓN DEL AGUA
1. ¿Cómo define el concepto de cuerpo de agua? ¿Qué características principales tiene el
estado de equilibrio o cuasi equilibrio de un cuerpo de agua? Explique
Cuerpo de agua. Porción de agua limitada, por sus partes inferior y lateral mediante sólidos más o
menos porosos y superiormente por gases (Cuerpos de agua superficiales) ó por sólidos (Cuerpos de agua
subterráneos)
Los cuerpos naturales de agua se encuentran generalmente en un estado de cuasi equilibrio dinámico (hay
intercambio de materia y energía con el medio) y evolutivo (los cuerpos de agua evolucionan en el
tiempo, lo que determina cambios en sus condiciones físicas, químicas y biológicas).
Resulta así que como resultado de de la interacción con el medio y de los procesos internos del cuerpo de
agua, éste alcanza un estado de cuasi equilibrio caracterizado por un conjunto acotado de valores posibles
de las diferentes variables físicas, químicas y biológicas.
2. ¿Cómo varían las características de un río a lo largo de su recorrido, desde sus nacientes
hasta su desagüe en el mar? ¿Qué importancia tiene para nuestra materia el conocimiento
de tales características? Esquemas
A lo largo de un río vamos a encontrar cambios importantes en lo físico, químico y biológico.
Arroyo. Gran turbulencia
Gran contacto con la atmósfera
Debajo de densa cubierta vegetal & sombra . Producción Neta baja & Gran aporte de materia orgánica
externa (hojas)
Río.
Márgenes se alejan, llega la luz solar. Aumenta la Producción Primaria & aumenta la diferencia de
temperatura del agua entre el dia y la noche & Disminuye la materia organica importada desde los
ecosistemas terrestres.
Reduce la velocidad del agua & la concentración de oxigeno & aumenta la turbiedad
Río ancho.
Más ancho
Aumenta la turbiedad
Barro del fondo más fino
Se reduce nuevamente la diferencia de temperaturas entre el dia y la noche ( por inercia termica de gran
masa)
Estos cambios en las condiciones del medio estan acompañados con cambios en las comunidades que lo
habitan.
Arroyo
Los organismos suelen tener adaptaciones para resistir mecánicamente al arrastre en las tumultosas aguas.
Prevalecen los desmenuzadores (se alimentan de particulas grandes como hojas) y colectores (toman
partículas finas). Poca cantidad de raspadores ( se alimentan de algas fijamente adheridas a superficies
sumergidas). Están presentes los predadores que se alimentan de cualquiera de los grupos mencionados.
Ríos de mayor órden
Organismos con tendencia a enterrarse en los fondos barrosos
Disminuye la importancia relativa de los desmenuzadores y aumenta la de los raspadores y los colectores.
Éstos últimos son los únicos que prevalecen en los ríos de mayor orden. Están presentes los predadores
que se alimentan de cualquiera de los grupos mencionados.
3. ¿Cuáles son los principales mecanismos físicos, químicos y biológicos de que se vale la
naturaleza para mantener el estado de equilibrio en el cuerpo de agua? Descríbalos
someramente.
Para mantener el estado de cuasi equilibrio, la naturaleza se vale de los siguientes procesos fisicos,
químicos y biológicos:
Químicos
Sedimentación y flotación. La materia en suspensión de mayor densidad que el agua, se
deposita en el fondo por gravedad. Así se forma el fango de fondo de los lechos fluviales. La
materia menos densa que el agua flotará y quedará retenida en las orillas del cuerpo de agua.
Precipitación. Las sustancias disueltas pueden precipitar, al evaporarse el solvente,
formándose yacimientos. En otros casos se modifican las condiciones de solubilidad al variar
la composición de la solución, por ej precipitan carbonatos al desprenderse anhídrido
carbónico (por aumento de temperatura o por acción de la fotosíntesis), tal seria el origen de
lodos calizos.
Coagulación / Floculación / Sedimentación. Un cambio en la composición iónica del agua,
puede determinar la coagulación, floculación y posterior sedimentación de las partículas
coloidales.
Depósito de caparazones. Determinados organismos toman sales minerales del agua para
formar su caparazón , que, al morir caen al fondo y dan origen a rocas de explotación
económica
Físicos, las condiciones físicas hacen que prevalezca uno u otro tipo de organismos, por ej Temperatura. Algunos organismos prosperan en aguas frías y otros en aguas cálidas.
Biológicos.
Interacción entre los seres vivos y la materia orgánica presente en el sistema.
Fotosíntesis y respiración.
4. ¿Cómo se presenta naturalmente la materia orgánica en el agua de un río? ¿Cuáles son sus
orígenes y que transformaciones sufre en el mismo? Grafique
Qué sucede en un cuerpo de agua con la materia orgánica disuelta, las bacterias, los gases disueltos, etc
(no consideramos los organismos superiores como los peces, etc). Suponemos que el sistema esta
iluminado con luz solar.
Algas: tomarán CO2 disuelto en el agua, y H2O para transformarlos en MO y O2 gaseoso.
Parte de esta MO será empleada por la propia planta, mediante la respiración, como fuente de energía
para sus procesos vitales. El resto de esta MO, será usado por la planta para su crecimiento,
mantenimiento y reproducción.
Bacterias: Una vez muerta el alga (o bien habiendo sido excretada la materia orgánica de la misma),
quedará la MO a disposición de las bacterias, que, la tomarán junto a la MO de otros orígenes
(excreciones animales, bacterias muertas, restos vegetales) para emplearla, mediante la respiración,
como fuente de energía para sus procesos vitales (liberando H2O & CO2). El resto, será usado por la
bacteria para su crecimiento, mantenimiento y reproducción.
Este proceso se completa con los intercambios con la atmósfera y con el fondo.
Llegan al cuerpo de agua MO PARTICULAS GROSERAS (hojas, ramitas), parte de esta MO se
disuelve; el resto es colonizado superficialmente por hongos, bacterias y protozoos estos trozos se rompen
entonces por acción mecánica del agua turbulenta y por organismos desmenuzadores.
La MO DISUELTA también proviene de aguas vecinas & de excreciones y fotosíntesis de plantas.
Tambien hay MO PARTICULAS FINAS proveniente de la rotura de la MO PARTICULAS
GROSERAS, de aportes directo desde el medio terrestre, de la coagulación de la MO DISUELTA (en
forma microbiana o fisicoquímica) y de las heces de los organismos colectores. Y de los rganismos
raspadores que se alimentan de las ALGAS. Los predadores actuan como control de la cantidad de
inividuos en el ecosistema.
Hojas, ramitas Agua subterránea Agua superficial Luz
Microbios
MO PARTICULAS GROSERAS MO DISUELTA ALGAS Y
MACROFITAS Disolución Excreciones y Fotosíntesis
Microbios Coagulación-floculación
Rotura física Raspadores
Microbios MO PARTICULAS FINAS Desmenuzadores
Desmenuzadores
Colectores
5. Cómo ingresa el oxigeno gaseoso a un cuerpo de agua. Cómo y por qué procesos es
consumido en el mismo y de qué manera varía su concentración en el agua a lo largo del día
y en función de la turbulencia
Intercambios con la atmósfera
El oxigeno penetrara en el cuerpo de agua, disolviéndose, si su concentración en la misma es menor que
la de saturación. Esto puede suceder durante la noche, pues todos los organismos estarán respirando y
ninguno fotosintetizando.
Durante el día, como resultado de la fotosíntesis, se libera oxigeno, que satisface lo demandado por todos
los seres vivos , y también puede sobrar, sobresaturándose el agua y liberándose oxigeno gaseoso a la
atmósfera
Relación entre la concentración de oxigeno gaseoso disuelto en el agua y la profundidad del cuerpo
de agua
Día. La máxima concentración de oxigeno disuelto se da a la profundidad donde la producción es
máxima, es decir donde se concentra la comunidad de algas planctónicas buscando las condiciones vitales
optimas. Si hubiera viento fuerte, la turbulencia hace que se mezcle el agua y la concentración de
oxigeno será mas o menos constante en toda la profundidad.
Noche. Como consecuencia de la respiración de los seres, hay una disminución generalizada del oxigeno
disuelto todo a lo profundo. Si hubiera viento fuerte, la turbulencia hace que se mezcle el agua y la
concentración de oxigeno sera mas o menos constante en toda la profundidad.
Entradas de oxigeno:
Absorción desde la atmosfera
Fotosíntesis (algas & plantas sumergidas)
Disuelto en el agua Salidas de oxigeno
Peces y Animales
Bacterias (en suspensión & en el fondo)
Algas y plantas sumergidas
Reacciones químicas
6. Explique el mecanismo natural por el cual se degrada la materia orgánica disuelta en el agua y
se mantiene concentración no nula de oxigeno disuelto en dicha agua.
En el medio hay MO Disuelta proveniente 1.- de la disolución de las materias groseras 2.- de aguas que
escurren sobre o percolan dentro de los terrenos vecinos, disolviendo MO de los mismos 3.- de
excreciones de plantas y organismos acuáticos.
Quedará la MO a disposición de las bacterias, que, la tomarán para emplearla, mediante la respiración,
como fuente de energía para sus procesos vitales (liberando H2O & CO2). El resto, será usado por la
bacteria para su crecimiento, mantenimiento y reproducción.
También la MO Disuelta, podrá transformarse en MO Partículas Finas, mediante el proceso de
coagulación-floculación, ya sea en forma fisicoquímica o por acción microbiana. Los colectores se
alimentan de esta MO Partículas Finas.
Distintos fenómenos físicos, químicos y biológicos, conducen a la sedimentación de partículas, las que
en el fondo del cuerpo de agua constituirán un cieno que ira sufriendo modificaciones y finalmente se
transformará en roca sedimentaria mediante procesos biológicos y químicos con un característico
consumo de oxigeno y que , asi, contribuyen a que la concentración de gas disminuya hacia el fondo del
cuerpo de agua. La respiración y la oxidación química de reductores también hacen que se disminuya la
concentración de oxigeno en el fondo del cuerpo de agua. No es común que tal concentración se anule en
los fondos marinos, salvo en depresiones cerradas y deficientemente aireadas. Otros autores opinan que
en las capas mas profundas debe ocurrir necesariamente la descomposición en ausencia de oxigeno
disuelto.
7. Qué es el balance de oxigeno en un cuerpo de agua y cómo se expresa matemáticamente.
Cuáles son los elementos fundamentales de dicho balance
Para los estados de cuasi equilibrio se pueden realizar balances de materia y de energía. En un balance de
oxigeno de un cuerpo de agua:
Entradas de oxigeno
Absorción de oxigeno atmosférico (función del Déficit de Oxigeno (O2)real-(O2)saturación, o bien del Grado de Saturación (O2)real / (O2)saturación, de la temperatura, de la presion
atmosferica, del grado de turbulencia del agua, de la velocidad y profundidad de la misma; del
viento)
Oxigeno liberado en la fotosíntesis llevada a cabo por 1.-algas 2.-macrofitas sumergidas ( el aporte por fotosíntesis es variable, depende de la intensidad y de la duración de la iluminación;
también depende de la actividad biológica, disponibilidad de nutrientes)
Salidas de oxigeno
Consumo por los animales
Consumo por las plantas y algas
Consumo por las bacterias 1.- suspendidas en el agua 2.- que habitan en el cieno del fondo (el más significativo)
Consumo por las reacciones químicas con las sustancias reductoras del fondo
Oxigeno disuelto que trae el agua
(O2) final = O2 disuelto en el agua + Entradas de O2 –Salidas de O2
8. Que son los organismos autótrofos. Cómo los clasificaría en función de su fuente de energía.
Indique para cada caso un ejemplo importante a los fines de nuestro estudio y por qué lo es.
Autótrofos. Organismos capaces de elaborar su propia MO a partir de sustancias inorgánicas y energia.
Según sea la forma de energía necesaria para la síntesis de la MO, se puede clasificar a los organismos
autótrofos en fotosintetizadores (usan energía radiante) y quimiosintetizadores (usan energía química que
obtienen mediante reacciones químicas).
Autotrofos fotosintetizadores.
Plantas, algas y bacterias verde-azuladas: reducen el carbono del anhídrido carbonicoy
oxidan el oxigeno del agua, que resulta liberado como oxigeno molecular, actuando el
carbono como aceptor de iones hidrógeno.
CO2 + 2 H2O CHOH + H2O + O2
Bacterias fotosintetizadoras: usan distintas porciones del espectro solar, lo que les permite ubicarse a distintas profundidades. La fotosíntesis bacteriana ni consume ni
genera oxigeno.
CO2 + 2 H2S CHOH + H2O + 2 S
Autótrofos quimiosintetizadores.
Bacterias quimiosintetizadoras autotróficas: carecen de pigmentos y emplean reacciones de oxidación como fuente de energía para la síntesis orgánica.
BACTERIAS NITROBACTER: HNO2 + ½ O2 HNO3
BACTERIAS BEGGIATOA: 2 H2S + O2 2 H2O + 2 S
9. Cómo clasificaría a los organismos heterótrofos en función de la presencia de oxigeno
gaseoso disuelto en el medio, o bien del aceptor de protones en sus reacciones de respiración.
Cuáles son las principales características de cada grupo y su importancia para nuestro
estudio
Heterótrofos. Organismos incapaces de elaborar su propia MO a partir de MI y energia. Necesitan
incorporar MO a su organismo para poder vivir.
Los organismos heterótrofos, cumplen con un sistema metabolico general:
AH2 + B A + BH2 + ENERGIA DISIPADA + ENERGIA METABÓLICA
y según sea el aceptor B de iones hidrógeno, se clasifica a los organismos en: aeróbicos (cuando B es el
oxigeno molecular) anaeróbicos (cuando B es otra sustancia).
En realidad, lo que determina la existencia de organismos aerobios o anaerobios es el estado de oxidación
del medio. Además, existen organismos facultativos, capaces de vivir tanto en medios aeróbicos como
anaeróbicos.
Heterótrofos aeróbicos.
Oxidamos al carbono de la MO a carbono del anhídrido carbónico, actuando el oxigeno
molecular como aceptor de iones hidrógeno, o sea reduciéndose a agua
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + 673 KCAL
Heterótrofos anaeróbicos. Se pueden clasificar según el receptor de iones hidrógeno
Los que usan MO como aceptora de protones (Fermentación) y se producen moléculas organicas mas sencillas y anhídrido carbonico
CH12O6 2 C2H5OH + 2 CO2 + 22 KCAL
Los que usan MI como aceptor de protones
Ej: unas bacterias son capaces de reducir los nitratos (que actúan así como aceptores de H+
de la MO) produciendo óxidos de nitrógeno. Sustrayendo así los nitratos que son
nutrientes para la vegetación.
10. Cómo se relacionan los organismos autótrofos y heterótrofos de los ecosistemas acuáticos,
entre sí y con las condiciones fisicas y químicas del medio
Energía Radiante
FOTOSINTESIS
CO2 + H2O O2 + MO
RESPIRACION
Energía (Calor, movimiento, síntesis...)
Fuente de Energía para crecimiento,
mantenimiento & reproducción.
Reacciones Químicas
11. Qué entiende por procesos biológicos aeróbicos y por procesos biológicos anaeróbicos en un
cuerpo de agua. Dé las características principales de cada uno de ellos
Organismos aeróbicos. Necesitan de oxigeno molecular para vivir.
Producen como resultado final de su metabolismo: MO (excreciones y nuevas celulas), H2O,CO2 y sales
minerales (nitratos, sulfatos...). La cantidad de Energia liberada por unidad de masa de MO oxidada en la
respiración es alta y los procesos son relativamente rápidos.
Organismos anaeróbicos. Son capaces de vivir en un ambiente sin oxigeno molecular
Originan como consecuencia de sus procesos vitales: MO (excreciones, nuevas celulas & MO organica
parcialmente degrada en la respiración) CO2, otros gases (metano, sulfuro de hidrógeno, amoniaco). La
cantidad de Energia liberada por masa de sustancia oxidada en la respiración es marcadamente menor y
los procesos mas lentos. Organismos facultativos. Capaces de vivir en ambos tipos de ambientes.
Estos procesos de oxido reducción se encadenan entre sí a traves de los organismos que los llevan a cabo,
y con las condiciones del medio derivando a condiciones de cuasi equilibrio.
11’.Cómo actúa el vertido de grandes cantidades de materia orgánica en un punto de un río.
Explíquelo y haga los dibujos necesarios.
O2
Algas
CO2
H2O
Luz
MO
Bacterias
Fotosíntesis
Respiración
Nutrientes
MO
FUENTE
Agua limpia Degradación Descomposición Recuperación Agua limpia
12. Qué entiende por autodepuración de un cuerpo de agua. Qué mecanismos naturales para
su conservación conoce. Descríbalos brevemente.
CONTAMINACIÓN DE AGUAS – PARÁMETROS
Parámetros para evaluar el estado de un cuerpo de agua y la capacidad contaminante de un liquido
residual:
13. Temperatura. Explique qué motivos llevan a su limitación
Mide el nivel de energía térmica en un cuerpo.
A medida que crece la temperatura del liquido, aparecen los siguientes efectos:
Baja la solubilidad de los gases ( en particular la del oxigeno)
Aumenta la actividad biológica (más consumo de oxigeno)
Aumenta solubilidad de muchas sustancias (incluso contaminantes)
Incrementa el efecto toxico de las sustancias que lo son
Se afecta la capacidad refrigerante del agua, su uso industrial y su uso para bebida La temperatura mas apta para la vida estaría entre 0º C y 45º C.
14. PH. Explique que motivos llevan a su limitación.
Representa la concentración de iones hidrógeno presentes en el medio liquido. Se fijan limites al PH por
causas:
Causas Biológicas: la mayoría de los seres vivos necesitamos un medio aproximadamente neutro para
vivir.
Causas Químicas. A PH muy bajos (orden de 2), se descomponen los jabones liberándose los ácidos
grasos que les dieron origen, estos son difícilmente biodegradables y se acumulan en los sedimentos. Con
PH no tan bajos (orden de 6), se forman ácido sulfhídrico / ácido cianhídrico a partir de los sulfuros /
cianuros y, según las condiciones, se genera el gas sulfuro de hidrógeno / gas cianuro de hidrógeno
extremadamente toxico para el hombre.
Causas estructurales. La presencia de ácidos, tornan al agua agresiva para el hormigón. En medios
básicos suelen agredir a las maderas.
15. Sustancias solubles en éter etílico. Explique que son y que motivos llevan a su limitación
Sustancias solubles en éter etílico: grasas, aceites. También las resinas fenólicas y sintéticas, jabones
pues por la acidez del medio de ensayo, estos se descomponen y los ácidos grasos son solubles en éter
etílico.
Ensayo: Se mezcla la muestra con el solvente (éter etílico) y se agita fuertemente, recogiéndose el
extracto, que se filtra y se procede a evaporar el solvente, se pesa el extracto y se expresa el resultado en
mg/l.
Razones que llevan a limitar la cantidad de sustancias solubles en éter etílico presentes en los
efluentes:
No son solubles en agua y tienden a formar sobre la misma delgadísimas y extensas capas que inhiben el pasaje de los gases por la interfase agua-aire, en particular el oxígeno; afectan a los
seres vivos que viven en o sobre la interfase, & alterna el paisaje y la reflexión de la luz.
Consecuentemente resultan prejuicios tanto desde el punto de vista biológico (retardando el
crecimiento de plantas sumergidas) como del punto d evista estetico y de usos del agua (pueden
interferir en los procesos de potabilización)
Los jabones tienden a formar espumas desagradables
Las grasas y aceites son difíciles de degradar biológicamente causando problemas en las plantas de tratamiento
16. Sulfuros. Explique que son y que motivos llevan a su limitación
Pueden crear problemas de contaminación atmosférica al liberar sulfuro de hidrógeno
Pueden ser origen de corrosión de materiales al transformarse biológicamente en ácido sulfúrico (según
vimos al tratar las bacterias quimiosintetizadoras)
Técnicas para determinar sulfuros:
Volumetría por método 376.1: se agrega un exceso de yodo que oxida a los sulfuros en medio ácido, el exceso de yodo se titula . Se emplea este método para determinar sulfuros totales
disueltos con concentraciones mayores a 1 mg/l pero no detecta para sulfuros insolubles en medio
ácido.
Fotometría por método 376.2: Con fines idénticos en los mismos tipos de líquidos, para concentraciones de sulfuros de hasta 20 mg/l. Es por fotometría con azul de metileno: los
sulfuros reaccionan con dimetil-p-fenilendiamina para producir azul de metileno, que es medido
fotometricamente.
17. Sólidos totales. Explique que entiende por ellos, cómo se los puede clasificar y que motivos
llevan a su limitación
Las definiciones de sólidos disueltos y en suspensión dependerán del filtro usado, por lo cual, en cada
caso deberá especificarse la técnica empleada en la determinación.
Una clasificación de los sólidos según el tamaño de las partículas:
Sólidos filtrables D<1micrometro Sólidos disueltos D<10-3 micrómetros
Sólidos coloidales D<1 micrómetro Sólidos suspendidos D>1 micrómetro
El contenido de sólidos disueltos se puede conocer gravimétricamente, filtrando la muestra, evaporando el agua y pesando obtendremos el peso de sólidos disueltos, si conocemos el vol de la
muestra tratada podemos calcular la concentración de los mismos.
Muchas propiedades de una solución acuosa dependen de la calidad y cantidad de sólidos
disueltos en ella. En gral al aumentar la concentración de sólidos disueltos en una solución,
aumenta su conductibilidad, su punto de ebullición, su viscosidad, su densidad y su presión
osmótica; y se reduce el punto de congelación. El color se debe a las sustancias disueltas en el
agua.
Los sólidos en suspensión pueden tener tendencia a mantenerse en ese estado (coloidales), ir hacia el fondo (sedimentables) o bien flotar (flotantes). Las miscelas coloidales les confieren
turbiedad al agua, los sedimentables tienden a colmar los cauces y los flotantes, además de su
fealdad, alteran las propiedades de la superficie libre del agua.
Existen diferentes tipos de sólidos sedimentables:
los granulares, cuyas partículas tienen formas bien definidas & sedimentan cada una
independientemente de las otras, aumentando su velocidad hasta alcanzar una vel limite que les es propia.
(ej granos de arena).
Los floculentos, que tienden a agruparse cambiando su forma y volumen. Mientras se produce la
sedimentación van formando así floculos mas o menos débiles. (ej:precipitados químicos, barros de
origen biológico). La velocidad de sedimentación varia con el camino recorrido por la particula.
Se puede distinguir entre sólidos granulares y floculentos por:
Su aspecto:
Floculentos: Suelto como copos de nieve.
Granulares: Compactos como granos de arena.
El volumen de sedimento depositado luego de 10 minutos y de 2 horas de reposo del liquido en un
vaso:
Floculentos: el volumen sedimentado a los 10 minutos suele ser mayor que el que lo ha hecho a las 2
horas, pues con el tiempo va expulsando el agua atrapada entre las particulas y se va compactando.
Granulares: presentan un volumen de de material sedimentado a los 10 minutos igual o inferior que aquel
a las 2 horas, ya que una vez que sedimenta prácticamente no expulsa liquido de los espacios entre
particulas, a lo sumo se van agrgando particialas mas pequeñas de menor velocidad de sedimentación.
Los sólidos sedimentables (más los granulares que los floculentos) tienden a colmar los cuerpos de agua,
y pueden obstruir cañerías. Además un una gran a cumulacion de sedimentos en los cuerpos de agua
aumentan la tendencia a los procesos anaeróbicos.
Los coloides están constituidos por un medio homogéneo y por partículas dispersas en dicho medio.
Tanto el medio como las partículas pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos
medio sólido partícula sólida aleaciones
liquida geles
medio liquido partícula sólida sn coloidal
liquida emulsión
gaseosa espumas
medio gaseoso partícula sólida polvo / humo
liquida niebla
La forma de las partículas pueden ser globulares (esféricas) o lineales(fibras). La forma influye en
muchas propiedades del sistema. Las partículas fibrosas forman sistemas de mayor viscosidad.. También
las características eléctricas de las partículas pueden variar con su forma. Al aumentar la superficie de las
partículas expuesta al medio será mayor la interacción de las mismas con el medio y con otras partículas.
Las particulas de los coloides moleculares estan constituidas por macromoleculas sencillas cuyos atomos
estan unidos por ligadut¡ras químicas verdaderas. Las particulas de coloides micelares son
conglomerados de muchas moléculas pequeñas o grupos de atomo, unidos por furzas de cohesión. La
gran superficie por unidad de volumen de las particulas coloidales hace que sus cargas no resulten
balanceadas. En otros casos las particulas tienen grupos de atomos que se disocian en iones. Esto
determina una gran interaccion con el medio y con otras particulas; si se repelen las particulas entre
siaumenta la estabilidasd del coloide, si se atraen pueden adherirse y caer. Tambien pueden atraer a
moléculas del mismo medio o iones disueltos.
Si el liquido es el agua se habla de grupos hidrofilicos cuando tienen tendencia a retener el agua, e
hidrofobicos cuando no la tienen, siendo insolubles en agua y generalmente tienen afinidad a las grasas o
lípidos, de alli que se los llame lipofílicos.
18. Sólidos disueltos y sólidos en suspensión. Explique que son y que motivos llevan a su
limitación.
Las definiciones de sólidos disueltos y en suspensión dependerán del filtro usado, por lo cual, en cada
caso deberá especificarse la técnica empleada en la determinación.
Una clasificación de los sólidos según el tamaño de las partículas:
Sólidos filtrables D<1micrometro Sólidos disueltos D<10-3 micrómetros
Sólidos coloidales D<1 micrómetro Sólidos suspendidos D>1 micrómetro
El contenido de sólidos disueltos se puede conocer gravimétricamente, filtrando la muestra, evaporando el agua y pesando obtendremos el peso de sólidos disueltos, si conocemos el vol de la
muestra tratada podemos calcular la concentración de los mismos.
Muchas propiedades de una solución acuosa dependen de la calidad y cantidad de sólidos
disueltos en ella. En gral al aumentar la concentración de sólidos disueltos en una solución,
aumenta su conductibilidad, su punto de ebullición, su viscosidad, su densidad y su presión
osmótica; y se reduce el punto de congelación. El color se debe a las sustancias disueltas en el
agua.
Los sólidos en suspensión pueden tener tendencia a mantenerse en ese estado (coloidales), ir hacia el fondo (sedimentables) o bien flotar (flotantes). Las miscelas coloidales les confieren
turbiedad al agua, los sedimentables tienden a colmar los cauces y los flotantes, además de su
fealdad, alteran las propiedades de la superficie libre del agua.
19. Sólidos sedimentables en 10 minutos y en 2 horas. Explique que entiende por cada uno de
ellos y que motivos llevan a su limitación
Los sólidos en suspensión pueden tener tendencia a mantenerse en ese estado (coloidales), ir hacia el fondo (sedimentables) o bien flotar (flotantes). Las miscelas coloidales les confieren
turbiedad al agua, los sedimentables tienden a colmar los cauces y los flotantes, además de su
fealdad, alteran las propiedades de la superficie libre del agua.
Existen diferentes tipos de sólidos sedimentables:
los granulares, cuyas partículas tienen formas bien definidas & sedimentan cada una
independientemente de las otras, aumentando su velocidad hasta alcanzar una vel limite que les es propia.
(ej granos de arena).
Los floculentos, que tienden a agruparse cambiando su forma y volumen. Mientras se produce la
sedimentación van formando así floculos mas o menos débiles. (ej:precipitados químicos, barros de
origen biológico). La velocidad de sedimentación varia con el camino recorrido por la particula.
Se puede distinguir entre sólidos granulares y floculentos por:
Su aspecto:
Floculentos: Suelto como copos de nieve.
Granulares: Compactos como granos de arena.
El volumen de sedimento depositado luego de 10 minutos y de 2 horas de reposo del liquido en un
vaso:
Floculentos: el volumen sedimentado a los 10 minutos suele ser mayor que el que lo ha hecho a las 2
horas, pues con el tiempo va expulsando el agua atrapada entre las particulas y se va compactando.
Granulares: presentan un volumen de de material sedimentado a los 10 minutos igual o inferior que aquel
a las 2 horas, ya que una vez que sedimenta prácticamente no expulsa liquido de los espacios entre
particulas, a lo sumo se van agrgando particialas mas pequeñas de menor velocidad de sedimentación.
Los sólidos sedimentables (más los granulares que los floculentos) tienden a colmar los cuerpos de agua,
y pueden obstruir cañerías. Además un una gran a cumulacion de sedimentos en los cuerpos de agua
aumentan la tendencia a los procesos anaeróbicos.
20. Defina el concepto de Demanda Bioquímica de Oxigeno, explique qué mide con ella, cómo
varía con el tiempo y la temperatura y qué diferencias fundamentales pueden presentarse,al
respecto, entre liquidos cloacales y residuales. Por qué se la limita en los efluentes liquidos a
ser volcados en un cuerpo de agua?
DBO: cantidad de oxigeno disuelto en el agua que necesita una comunidad microbiana para metabolizar a
la materia orgánica, oxidar a los compuestos reducidos del nitrógeno y a ciertas especies minerales.
Es un parámetro que se lleva a cabo en condiciones de laboratorio. Las condiciones ambientales reales de
temperatura, población biológica, movimiento del agua, luz solar y concentración de oxigeno no se
pueden reproducir exactamente en el laboratorio
Se divide a la DBO en 2: la de la MO carbónica y a la debida a materia nitrogenada, ya que la
concentración de especies minerales reducidas es despreciable eneefluentes liquidos.
En los efluentes cloacales, la DBO debida a sustancias carbonaceas tiene lugar antes de aquella debida a
materia nitrogenada., dando lugar a una curva en “ etapas. En los sistemas naturales y en ciertos
efluentes liquidos industriales pueden tener lugar simultáneamente.
Así, en un efluente cloacal, aparecen 2 etapas diferentes:
En la 1ra microorganismos de diferentes especies degradan la MO sobre todo a anhídrido carbonico y
agua y se producen otras sustancias sencillas.
En la 2da etapa, cuando ya ha sido oxidado un 90% de la MO carbonica, bacterias del género Nitrosomas
oxidan al amoniaco a nitritos y las del genero Nitrobacter oxidan los nitritos a nitratos.
La DBO de la 1ra etapa tiende asintoticamente a un limite, que es una medida indirecta de la
concentración de MO biodegradable en la muestra. La velocidad de degradación en un momento
cualquiera durante la primera etapa es directamente proporcional a la cantidad de MO biodegradable que
contiene la muestra en ese instante.
Xt = L – Lt Xt = (1-10-Kxt)
Xt = DBO a los t dias;
L = DBO total de la primera etapa; Lt = DBO remanente en el momento t; k=const de desoxigenacion.
Variación de la DBO en funcion del tiempo y de la temperatura
DBO
Tiempo Se puede calcular l aDBO total, incluyendo la 1ra y 2da etapa: Y = Lc . (1-10
-K0 x t) + Ln (1-10-Kn x (t – a))
Y = DBO total Lc= DBO total de la 1ra etapa
Ln = DBO total de la 2da etapa K0=coeficiente de desoxigenacion de la 1ra etapa
Kn=coeficiente de desoxigenacion de la 2da etapa a = const que representa el tiempo en el que empieza la 2da etapa En los efluentes industriales, la evolucion de la DBO en el tiempo puede ser muy diferente,
incluso requerir periodos muy largos para satisfacerse en una proporcion importante
3.-
4.-
1.-
T1
T2<T1
T3<T2
2.-
Operación de la medición de DBO
Muestra Agua de dilución
Dilución e incubación(P, f )
Medición del oxigeno disuelto inicial (D1) Medición del oxigeno disuelto inicial (B1)
Incubación, a oscuras y tºC, durante X días Incubación, a oscuras y tºC, durante X dias
Medición del oxigeno disuelto final (D2) Medición del oxigeno disuelto final (B2)
Calculo de la DBO, en general X=5días y t=20º C
DBO = (D1 – D2) – (B1-B2) x f / P
f = % de la inoculo en D1 / % de la semilla en B1
P = fracción decimal de muestra empleada
21. Defina el concepto de habitante equivalente, explique para qué se usa y cuáles son sus
limitaciones.
A partir de la DBO podemos definir, para un vertido, su carga organica:
Carga organica = cantidad de oxigeno que precisaran las bacterias para degradar a las sustancias
biodegradables presentes en el efluente vertido durante una unidad de tiempo o por cada habitante o por
una unidad de producción.
En el caso de procesos industriales con efluentes de comportamiento similar frente a los
microorganismos que el que presentan los liquidos cloacales , se puede definir una población equivalente
a dicho proceso, comparando la carga organica del mismo y la adoptda para un habitante equivalente.
Carga organica fabrica (gr/dia) = DBO de los efluentes liquidos de la fabrica (gr/m3)* Q caudal (m3/dia)
Población equivalente de la fábrica (habitantes equivalentes) =
Carga organica de la fabrica(gr/dia) / Carga organica por habitante(gr/hab.dia)
22. Defina el concepto de Demanda Química de Oxigeno, explique que mide con ella. Por qué se
la limita en los efluentes líquidos a ser volcados en un cuerpo de agua? Existe una relación
cuantitativa entre la DQO y la DBO? Que información útil puede resultar de la
comparación entre los valores de la DQO y la DBO de un efluente dado?
DQO = cantidad de un oxidante químico fuerte, expresada como masa de oxigeno por unidad de volumen
del liquido en ensayo, consumida para la oxidación total de los reductores presentes en la muestra.
Oxidar implica quitar electrones a los átomos de un elemento dado o bien iones hidrógeno de un
compuesto. Si usamos como oxidante al dicromato de potasio y sabemos que un mol de dicromato toma
igual numero de electrones que un mol y medio de oxigeno; si conocemos su consumo de electrones,
podremos calcular el consumo equivalente de oxigeno. La oxidación depende de la clase de sustancia a
oxidar, del PH, del tiempo de reaccion, de la temperatura y de la concentración del oxidante.
Método con dicromato de potasio como oxidante (K2Cr2O7)
Emplea un exceso de dicromato de potasio en una solucion de acido sulfurico al 50 % a temperatura de
reflujo, usando sulfato de plata como catalizador, luego de 2 horas de digestión se deja enfriar y se titula
usando una solucion desulfato de amonio e hierro II. empleando ferroina como indicador.
No hay relacion entre DBO & DQO
23. Que es el Carbono Orgánico Total? Explique el concepto y sus asociados (carbono total,
carbono orgánico disuelto y no disuelto, carbono orgánico volátil y no purgable, etc) Existe
una relación, al menos sencilla y previsible, entre los resultados de una determinación de
DBO, de DQO y de COT? Explíquelo
Para determinar la cantidad de carbono que integra las moléculas de MO, éstas deben ser transformadas
en moléculas que contengan un átomo de carbono cada una (CO2, CH4), de manera que estas puedan ser
medidas cuantitativamente.
Los métodos usan el calor, las radiaciones ultravioletas, laoxidacion química por via humeda o una
combinación de las mismas. El CO2 es medido por un detector infrarrojo y el CH4 por un detector de
ionizacion de llama. Las concentraciones de CO2& CH4 son directamente proporcionales a las
concentraciones de carbno en la muestra.
El COT informa sobre el contenido de carbono, pero no de otros elementos ligados a la MO como el
nitrogeno o el hidrógeno, y que tambien consumen oxigeno en los ensayos de DBO & DQO., por lo que
el COT solo complementa estos metodos. Por el resto, no estan relacionadas el COT, DBO & DQO.
El carbono (CARBONO TOTAL)de una muestra puede estar
como constituyente de sustancias inorgánicas. (CARBONO INORGÁNICO)
como constituyente de moléculas organicas: (CARBONO ORGANICO TOTAL) o CARBONO ORGANICO DISUELTO aquella fraccion que pasa por un filtro con 0.45
micrometros de diámetro de poro
o CARBONO ORGANICO EN PARTICULAS: el retenido en el filtro mencionado
o CARBONO ORGANICO VOLÁTIL/PURGABLE: el que es arrastrdo de la solucion
acuosa mediante un gas
o CARBONO ORGANICO NO PURGABLE: el que no se puede extraer mediante arrastre
con gases
Para eliminar el carbono inorgánico , se puede acidular el medio y luego arrastras el CO2 mediante un gas
puro. Si hay CO Volátiles, estos tambien seran arrastrados; entonces se debe determinar el CT & CI y su
diferencia será el COT.
24. Cómo se puede evaluar la concentración de MO en un efluente liquido? Explique muy
brevemente cada uno de los métodos principales, sus ventajas, inconvenientes, y campo de
utilización.
3 métodos para evaluar la concentración de MO en un efluente liquido
DBO: cantidad de oxigeno disuelto en el agua, que necesita una comunidad microbiana para
metabolizar a la MO, oxidar a los compuestos reducidos del nitrogeno y a ciertas especies minerales
presentes en el agu.
Ventajas: Con un inoculo apropiado es el que mas se aproxima a las condiciones naturales
Desventajas: Los toxicos pueden matar a los microorganismos
Los microorganismos no oxidan a todas las sustancias presentes en los efluentes
Inexactitudes con inoculos no apropiados
Se requieren periodos largos para obtener resultados.
Uso Prediccion de operaciones en la planta de tratamiento y efecto de la carga a los cuerpos de
agua.
DQO: cantidad de un oxidante químico fuerte consumida para la oxidación de los reductores
presentes en la muestra.
Ventajas: Se correlaciona con el DBO en el caso de efluentes de composición constante.
Cambios en los valores de la DQO entre el afluente y el efluente pueden igualar o reforzar
al valor de la DBO.
Los toxicos no afectan aloxidante.
Desventajas: Interferencias si las concentraciones de Cl- son grandes.
Se deben hacer estudios de correlacion de valores entre COT y DBO
Uso Control rapido y frecuente de la eficiencia de las plantas de trataminto
COT: agrupa a todo el carbono de ese origen
Ventajas: Más preciso que la DBO y la DQO .
Para mayor información se pueden hacer simultáneamente la DQO y el COT
Desventajas: Requiere un equipo costoso y personal muy entrenado
Algunos metodos no pueden oxidar completamente a ciertos contaminantes
Solo mide el carbono total, no la demanda potencial de oxigeno.
Uso: Medicion de la cantidad total de carbono en los contaminantes organicos.
25. Qué entiende por Demanda de Cloro y Cloro Residual? Cuál es el objetivo de su
satisfacción?
Demanda de Cloro: cantidad de cloro, expresada como masa de Cl2 por unidad de volumen de liquido,
que hay que agregarle a un liquido para que, al cabo de un tiempo de contacto especificado, quede una
determinada cantidad, previamente fijada, de cloro disuelta en el mismo, llamada cloro residual.
La demanda de cloro depende del PH, la temperatura y las características del liquido. Siendo el cloro un
oxidante, habra mayor consumo del mismo cuantos mas reductores existan en la muestra.
Este parámetro se exige con fines higiénicos. La exigencia de satisfacer la demanda de cloro tiende a
asegurar que los cursos de agua no se contaminen con microorganismos patógenos. Por ello no se exige
su cumplimiento para liquidos que se vierten a una colectora cloacal, ya que se supone que en ella
abundan los microorganismos patógenos. En el caso de efluentes liquidos industriales que se viertan a
conductos pluviales o cursos de agua, la deberan satisfacer solo aquellso que provengan de fuentes que
por su naturaleza hagan sospechar la existencia de microorganismos patógenos, como los mataderos,
lavaderos de lana, curtiembres.
26. Cuales son las sustancias contaminantes del agua que interfieren en los procesos de
depuración en las plantas de tratamiento de efluentes líquidos o en los procesos de
autodepuración en el curso receptor. Dé ejemplos de las mismas, indicando sus acciones
respectivas.
Metales pesados: son metales con una densidad mayor de 4,5; producen iones positivos combinándose
muchos de ellos con el oxigeno, el fluor y ciertos atomos no metalicos para producir iones de carga
negativa
Muchos tiinen una gran importancia biológica, asi el hierro es esencial en las estructuras celulares.
Normalmente se entiende que una sustancia es toxica cuando daña a la salud a dosis relativamente
pequeñas.
La accion de los metales pesados no solo depende del elemento en sí, sino tambien de la forma en que se
presenten. Por ej: en el tracto gastrointestinal se absorbe 0.001% de mercurio metalico liquido ingerido;
15% de las sales inorgánicas del mismo; & 80% de las sales organicas; lo que hace que estas ultimas sean
mucho mas peligrosas. Ademas se fijan en distintos tejidos con distinta intensidad. Las diferencias entre
especies pueden ser muy marcadas. Muchos metales se biocumulan . Por otra parte, los metales pesados
se unen a las superficies solidas mediante diferentes mecanismos
Adsorcion física / Sorcion química o union mediante ligantes en la interfase solido-agua / intercambio
ionico con iones en la interfase solido-agua.
Si el metal pesado forma complejos con un ligante organico puede ser retenido en la fase solida organica,
en forma muy sililar a la de un contaminate organico.
Detergentes: son sustancias tensioactivas, es decir, sustancias que al reducir la tensión superficial del
agua, favorecen la formación de nuevas superficies entre el agua y otros liquidos o gases, en particular no
miscibles en ella, con lo que ayudan a la formación de espumas y emulsiones . Asi, al disminuir la
tensión interfacial agua-grasa, permiten que se forme una emulsion y la grasa se desprenda de los objetos,
que resultan limpiados. Se los puede clasificar en aniónicas, cationicas y no ionicas. Los principales
efectos de la existencia d detergentes en el agu, son:
Tendencia a la formación de espumas, tanto mayor cuanto mas limpia este el agua. Asi en una planta de tratamientos de efluentes, el problema se agrava a medida que avanza emn la
depuración.
Como consecuencia de la espuma, se reduce el intercambio de oxigeno con la atmosfera
Al interactuar con los microorganismos presentes en el agua alteran su capacidad de flotación
La espuma y microoganismos pueden ser arrastrados con el viento
Los compuestos fosfatados de los detergentes liberan fosforo que desencadena en problemas.
27. Fenoles. Explique qué son y qué motivos llevan a su limitación.
Los fenoles son los alcoholes del benceno, si hay fenoles presentes en el agua y ésta se clora, ocurre la
siguiente reaccion:
OH OH Cl OH Cl OH Cl
Cl2 Cl2 Cl Cl2 Cl Cl2 se rompe
el anillo
Cl
Le confiere al agua potable olor y sabor desagradable
28. Cianuros. Explique qué son y qué motivos llevan a su limitación.
Hay efluentes que arrastran gases toxicos o sustancias que al reaccionar, por cambios en las condiciones
del medio, liberan gases toxicos. En particular los cianuros, en medios con PH ligeramente inferiores a 7
liberan CNH, cianuro de hidrógeno, que es un gas sumamente toxic, de olor a almendras amargas.
(Los sulfuros tambien liberan gases toxicos a PH ligeramente acidos, en particular sulfuro de hidrógeno)
29. Metales Pesados. Explique qué son y qué motivos llevan a su limitación.
Metales pesados: son metales con una densidad mayor de 4,5; producen iones positivos combinándose
muchos de ellos con el oxigeno, el fluor y ciertos atomos no metalicos para producir iones de carga
negativa
Muchos tiinen una gran importancia biológica, asi el hierro es esencial en las estructuras celulares.
Normalmente se entiende que una sustancia es toxica cuando daña a la salud a dosis relativamente
pequeñas.
La accion de los metales pesados no solo depende del elemento en sí, sino tambien de la forma en que se
presenten. Por ej: en el tracto gastrointestinal se absorbe 0.001% de mercurio metalico liquido ingerido;
15% de las sales inorgánicas del mismo; & 80% de las sales organicas; lo que hace que estas ultimas sean
mucho mas peligrosas. Ademas se fijan en distintos tejidos con distinta intensidad. Las diferencias entre
especies pueden ser muy marcadas. Muchos metales se biocumulan . Por otra parte, los metales pesados
se unen a las superficies solidas mediante diferentes mecanismos
Adsorcion física / Sorcion química o union mediante ligantes en la interfase solido-agua / intercambio
ionico con iones en la interfase solido-agua.
Si el metal pesado forma complejos con un ligante organico puede ser retenido en la fase solida organica,
en forma muy sililar a la de un contaminate organico.
30. Explique qué tipos de muestras de un efluente liquido se pueden tomar, los usos de cada uno y sus
ventajas e inconvenientes.
31. Qué tipo de muestra usaría para determinar los picos de calidad de un efluente liquido? Describa
cómo haría el trabajo.
32. Qué tipo de muestra usaría para trazar la curva que muestra la variación de un parámetro de
calidad de un efluente liquido en el tiempo? Describa como haría el trabajo
33. Qué tipo de muestra usaría para obtener la calidad promedio de un efluente liquido, ponderada
según el caudal? Describa como haría el trabajo
CONTAMINACIÓN DEL AGUA – TRATAMIENTOS
34. Explique qué son y para que sirven las rejas en el tratamiento de efluentes líquidos. Para
qué se las instala en una planta de tratamiento? Indicar una posible clasificación en función
del sistema de limpieza y de la separación entre barrotes. Hacer los dibujos necesarios.
Son barras de acero paralelas, separadas convenientemente entre sí. Por entre las mismas pasa el fluido a
tratar. Se utilizan para separar sólidos groseros. La velocidad entre los barrotes no debe ser muy alta para
evitar que se produzca el arrastre de los residuos. La velocidad en el canal no debe ser demasiado lenta
para evitar la sedimentación.
En las plantas de tratamiento de efluentes se las instala para producir una primera separación de los
solidos contenidos de mayor tamaño y evitar que los mismos dañen las bombas utilizadas en el circuito.
Clasificaciones:
Según sistema de limpieza Manuales
Mecánicas (deben estar en // con una manual)
Reja sucia: a medida que el obstáculo aumenta, le cuesta más avanzar. Entonces se
limpia. Por las dudas existe un canal lateral para que no rebalse.
Según separación entre barrotes Gruesas (separación mayor a 5 cm)
Medias (separación entre 5 y 2,5 cm) pueden ir en serie
Finas (separación menor a 2,5 cm)
35. Qué es y para qué sirve un tanque de compensación. Que cuidados fundamentales hay que
tener al proyectarlo? Haga esquema de una tanque de compensación
El tanque de compensación es un tanque intermedio donde se acumulan los efluentes antes de ser
tratados. Sirve para compensar las variaciones en cantidad y calidad de los efluentes, de modo de lograr
cierta estabilidad en la composición y los caudales de los efluentes líquidos a tratar.
Al proyectarlos hay que tener cuidado de que en ellos no se mezclen sustancias que puedan llegar a
formar toxicos, precipitados, vapores, sustancias explosivas, etc.
Bajo el nivel del suelo Sobre el nivel del suelo
36. Explique qué son y para que sirven los tamices en el tratamiento de efluentes líquidos.
Indicar al menos 2 tipos diferentes y haga los dibujos necesarios.
Los tamices son telas o chapas perforadas interpuestas al flujo del liquido con el objetivo de separar
sólidos que tengan un tamaño mayor al del agujero del tamiz.
Hay diferentes tipos:
Zarandas vibratorias esta clase de tamices son de limpieza mecánica
Tamiz de tambor
37. Con qué equipos se remueven los sólidos groseros de un efluente liquido. Explíquelos y haga
los esquemas correspondientes
Idem Rejas
38. Qué es la sedimentación? Que tipos principales de sólidos sedimentables conoce? Describa
los equipos que usaría para llevarla a cabo y haga esquemas de los mismos. Acuérdese de
los desarenadores.
La sedimentación es una operación en la cual se aprovecha la fuerza de gravedad para separar los sólidos
sedimentables de un liquido que los contiene.
Hay dos tipos de sólidos sedimentables:
los granulares, cuyas partículas tienen formas bien definidas & sedimentan cada una
independientemente de las otras, aumentando su velocidad hasta alcanzar una velocidad limite que les es
propia. (ej granos de arena).
Los floculentos, que tienden a agruparse cambiando su forma y volumen. Mientras se produce la
sedimentación van formando así floculos mas o menos débiles. (ej:precipitados químicos, barros de
origen biológico). La velocidad de sedimentación varia con el camino recorrido por la partícula.
Los equipos que utilizaría para llevarla a cabo dependen del tipo de sólidos que necesite separar, por
ejemplo:
Para granulares, uso un desarenador que básicamente es una canaleta.
Desarenador
Para floculentos y granulares, se puede utilizar sedimentadores, que pueden ser rectangulares o
circulares, de acuerdo a su proyección en el plano horizontal. También esta el sedimentador de placas.
Sedimentador Rectangular
Sedimentador Circular
Sedimentador de placas
39. Qué es un tratamiento químico de un efluente líquido? Cuáles pueden ser sus objetivos? Dé
dos ejemplos de aplicación practica y dibuje los esquemas de los aparatos.
Un tratamiento químico de un efluente liquido es un proceso por el cual se procuran corregir las
condiciones del efluente valiéndose precisamente de reacciones químicas.
Sus objetivos pueden ser:
Transformar las sustancias contaminantes en otras no contaminantes
Transformar las sustancias contaminantes en otras menos contaminantes
Transformar las sustancias contaminantes en otras mas fáciles de tratar o disponer. Tipos de tratamientos químicos:
Intercambio iónico
Neutralización
Adsorción
Coagulación – floculación
Coloración
Coagulación – floculación: Se busca que los contaminantes formen compuestos insolubles y que
precipiten.
En presencia de partículas coloidales cargadas negativamente en el agua a tratar, éstas suelen ser
coaguladas mediante sales de cationes trivalentes, como Al3+. Los cationes reaccionan con las mismas
neutralizando su carga y permitiendo su posterior floculación. Luego sedimentan & son extraídos
COAGULACIÓN FLOCULACION
Coloides Al3+, alta turbulencia partículas neutras baja turbulencia floculo
Coloración: Su empleo es de gran importancia practica para desinfección, por su poder oxidante actúa
como bactericida destruyendo la MO. Para ejercer su acción requiere de 20 a 30 minutos. Normalmente
se realiza en una cámara de coloración. El dispositivo de coloración se ubica a la entrada de la
instalación, y el efluente ingresa a caudales establecidos para asegurar que el tiempo de contacto sea
suficiente.
40. Cómo trataría un efluente liquido cuyo PH fuera 2? Haga un esquema dela instalación.
Un efluente con PH=2 es un efluente ácido. Lo trataría mediante una neutralización ácido / base,
agregando un reactivo básico como NaOH y posteriormente extrayendo las sales que se pudieran formar.
La operación en planta puede ser continua(para grandes caudales) o intermitente.
Operación continua Operación por lotes
41. Cómo trataría un efluente liquido cuyo PH fuera 10? Haga un esquema dela instalación.
Un efluente con PH=10 es un efluente básico. Lo trataría mediante una neutralización agregando un
reactivo ácido como HCl y posteriormente extrayendo las sales que se pudieran formar. La operación en
planta puede ser continua(para grandes caudales) o intermitente.
Esquemas idem anterior.
42. Qué es y para qué sirve un proceso de barros activados? Explíquelo. Incluir a los sistemas de
aireación y hacer los esquemas necesarios.
Tratamientos biológicos
Lagunas de estabilización transforma sustancias contaminantes biotransformables en otras no
contaminantes
Barros activados transforma sustancias contaminantes biotransformables en biomasa & extrae extrae la
biomasa
El proceso de barros activados es un tratamiento biológico, cuyo objetivo es quitar del agua la MO
disuelta o coloidal. Se mantiene en permanente agitación el barro, que esta formado por los floculos
orgánicos, en el liquido cuya carga contaminante orgánica se quiere remover. Para producir la agitación
se utiliza un agitador mecánico, o se realiza mediante aire insuflado.
1.- En la cámara de aireación, se busca que se formen y crezcan los floculos. Esto exige una determinada
concentración de bacterias y un determinado tiempo de permanencia. Es un proceso de lecho móvil
(constituido por los floculos orgánicos)
2.- Seguido esta el sedimentador, en el cual se separa dicho lecho del liquido depurado y se lo retorna al
sistema.
En este proceso se ejerce control sobre el O2 y sobre los microorganismos.
O2 & Nutrientes
Efluente con MO disuelta o coloidal Efluente
depurado
Recirculación de barros Barros
Sistema de aireación: el aporte de O2 puede ser atmosférico o industrial
Inyección de aire comprimido a través de un caño Rotores superficiales con oxigeno atmosférico
43. Qué ventajas e inconvenientes comparativos tienen los sistemas de barros activados
convencionales y las lagunas de estabilización para el tratamiento de efluentes líquidos?
aireación sedimentador
44. Explique qué entiende por lagunas de estabilización para el tratamiento de efluentes
líquidos, clasifíquelas, dé una idea de sus distintos tipos y de sus características principales.
Haga esquemas de las mismas.
Tratamientos biológicos
Lagunas de estabilización transforma sustancias contaminantes biotransformables en otras no
contaminantes
Barros activados transforma sustancias contaminantes biotransformables en biomasa & extrae extrae la
biomasa
Las lagunas de estabilización son simples porciones de terreno encerrados por terraplanos, tales que el
efluente es retenido en los mismos un tiempo calculado. Normalmente se colocan en serie y de la ultima
se vierte directamente al curso de agua. Tiene buen rendimiento en remoción de solidos suspendidos y en
DBO y excelente rendimiento en remoción de bacterias patógenas.
Anaeróbicas
Clasificación Aeróbicas
Facultativas
Lagunas Anaeróbicas: Son cargadas con mucha MO hasta que no permite el paso de la luz y por lo
tanto la vida de las algas. La degradación de la MO se efectúa por bacterias anaeróbicas, puede haber
desprendimiento de H2S, causante de malos olores, por lo que se deben ubicar alejado de las poblaciones.
Eficiencia: 0,4 a 0,7. Se las suele hacer relativamente profundas 2,4 a 4,5 m para mantener la
temperatura. En ellas no interesa la presencia de O2 disuelto. El tiempo de retención es de 20 a 50 días y
la carga de DBO de 25 a 30 gramos/ m3.dia
Lagunas aeróbicas: El proceso es aeróbico, no hay formación de olores y es importante la poca
profundidad para permitir que penetre la luz. El periodo de retención es de 2 a 6 días. La carga de DBO
entre 100 & 200 kilogramos/Ha.dia. Las condiciones estrictas de diseño y operación han hecho que
prácticamente no hayan sido usadas.
Lagunas facultativas. Actúan en condiciones aeróbicas en la superficie y anaeróbicas en el fondo.
Interesa mantener el O2 y por lo tanto que no sean muy profundas. Si se sobrecargan tienden a
transformarse en anaeróbicas, entonces se recurre a insuflarles oxigeno dando lugar a lagunas aireadas
facultativas. Este tratamiento requiere de otra laguna en serie para separar los sólidos. La carga de DBO
es de 50 a 150 kilogramos/Ha.dia, su profundidad es de 0,7 a 1,8m y su eficiencia de 0,75 a 0,9.
Permanencia de 7 a 20 dias.
45. Explique qué son y para qué sirven los procesos biológicos anaerobicos para el tratamiento
de efluentes líquidos. Cuales son sus ventajas y desventajas? Describa y dibuje esquemas de
los diferentes tipos de reactores que conoce, sean abiertos, sean cerrados.
Los procesos biológicos anaeróbicos, son procesos que se llevan a cabo en reactores abiertos o cerrados,
donde se desarrolla una masa de microorganismos que no requieren oxigeno gaseoso. La MO se
transforma en estructuras mas sencillas y gases, fundamentalmente CH4 y CO2.
MO
Hidrólisis
MO disuelta
Acidificación
Ácidos Organicos + Alcoholes
Acetogenicas
Ácido Acetico
Metanogenicas
CH4
Los procesos pueden ser de Lecho fijo
Lecho móvil
Lecho fijo Lecho móvil
Ventajas
Operan eficazmente con efluentes de altas concentraciones de MO
No requiere consumo de energía en incorporación de oxigeno
El 98% de la MO se degrada en un biogas de alto poder calorífico
La masa microbiana puede mantenerse en el reactor sin alimentación de efluente crudo, durante periodos relativamente prolongados
Desventajas
Solo degrada un 50% de la masa microbiana, el resto se transforma en microorganismos que deben ser tratados antes de la disposición final.
Sensible a bajas temperaturas. Por debajo de 20ºC es ineficaz.
Se requiere una permanencia elevada de las bacterias en el reactor..
46. Cómo se tratan los barros resultantes del tratamiento de un efluente liquido? Explique los
distintos métodos que conoce, indique sus objetivos, y dibuje los esquemas de los aparatos.
MOCH4 + CO2 + MO’
INDICADORES BIOLÓGICOS
1. Qué es un indicador biológico de calidad del agua? Que es un indicador biológico de toxicidad
de un liquido? Qué diferencia hay entre ambos conceptos?
Indicador biológico de calidad de agua: es un ser vivo que sirve para evaluar o estimar la calidad de un
medi, dado que hay cierta relación entre las cantidades y estados de determinados organismos y la pureza
o contaminación del agua en la cual viven. Es decir, los organismos presentes en aguas contaminadas
difieren de aquellos que se encuentran en aguas que no lo estan. Las especies utilizadas como indicadores
son generalmente los saprobios y las bacterias coliformes.
Se extrae muestra del agua y se analiza en busca de individuos representativos: cantidad, estado.
Diferentes cantidades o estados de indicadores, significan diferente calidades de agua.
Indicador biológico de toxicidad de un liquido: es un ser vivo seleccionado por especie, edad, estado
de salud, etc; sensible a la presencia de algún o algunos tóxicos. El ser vivo se coloca en contacto con el
agua que se quiere estudiar para determinar la presencia de estos toxicos y se evalua su reaccion. Como
indicadores de toxicidad se utilizan las daphnias y peces.
La diferencia entre ambos conceptos es que el indicador biológico de calidad está presente een el medio
que se trata de estudiar para determinar su calidad. En cambio, el indicador biológico de toxicidad es un
organismo sensible a determinados toxicos, y se lo pone en contacto con el liquido en estudio para
determinar la presencia de toxicos en el mismo.
2. Qué es un indicador biológico de calidad del agua? Cuáles son las ventajas y los
inconvenientes del empleo de indicadores biológicos?
Indicador biológico de calidad de agua: es un ser vivo que sirve para evaluar o estimar la calidad de un
medi, dado que hay cierta relación entre las cantidades y estados de determinados organismos y la pureza
o contaminación del agua en la cual viven. Es decir, los organismos presentes en aguas contaminadas
difieren de aquellos que se encuentran en aguas que no lo estan. Las especies utilizadas como indicadores
son generalmente los saprobios y las bacterias coliformes.
Se extrae muestra del agua y se analiza en busca de individuos representativos: cantidad, estado.
Diferentes cantidades o estados de indicadores, significan diferente calidades de agua.
Ventajas
Es un metodo que tiene memoria, por lo cual resulta facil seguir la evolucion o historial del cuerpo de agua en estudio. Un ser vivo que se deteriora tarda tiempo en recuperarse.
Facilita la comunicación de los resultados a personas no especializadas o familiarizadas con el metodo
Desventajas
Cuantificacion difícil
Estudios locales. Pues cada ser vivo sólo puede exuistir en determinados lugares.
Se requieren grandes estudios realizados por gente especializada, lo que lleva a un alto costo de realización.
3. Explique qué es y cómo se puede usar el índice de saprobios. (indicador biológico de
CALIDAD del agua)
Un Índice biológico es el resultado de cuantificar lo informado por un indicador biológico.
De esta forma, el Índice de Saprobios (S) se determina en base a la frecuencia (h) con que se encontró
cada especie en una muestra y su nivel de Saprobio (s).
S = s . h / h
Donde
s indica cuan saprobia (dependiente son los organismos de la descomposición de MO como única fuente
de alimento) es una especie.
Organismos s
Oligosaprobios 1
- mesosaprobios 2
- mesosaprobios 3 polisaprobios 4
h es la frecuencia estimativa con la que s encontró cada especie
especies encontradas h
de casualidad 1
frecuentemente 3
en abundancia 5
Luego el Indice de saprobios S se puede correlacionar con la calidad del agua, más precisamente con el
grado de contamnacion del agua de acuerdo a tablas:
Indice de saprobio S Calidad del agua
S<1.5 I (mas limpia, poca carga orgánica)
S<2.3 II
S<3.2 III
S<4 IV (mas sucia, excesivamente cargado)
4. Cómo se usan las bacterias coliformes como indicadores de contaminación del agua? Qué
indican? En que se diferencia el uso de tales bacterias y el del crustáceo llamado Daphnia?
5. Explique qué son las daphnias y cómo se las puede usar para determinar la toxicidad de un
liquido (indicador biologco de TOXICIDAD de un liquido)
Las daphnias (pulgas de agua) son crustáceos herbívoros femeninas de o,3 mm de diámetro que se
reproducen por partemogenesis. Se las utilizan como indicador biológico de la toxicidad de un liquido.
Para determinar la toxicidad de un liquido usando Daphnias se usa el siguiente procedimiento por lotes,
no es continuo.
Se toman 5 vasos y se coloca en cada uno 1 litro de agua en condiciones normalizadas
se coloca en cada vaso un determinado numero d edaphnias vivas, seleccionadas por edad, estados
de salud, etc.
Se coloca en cada vaso diferentes cantidades de toxico. En un vaso (testigo) no se coloca contaminante.
Se realiza la incubación (48 hs) de los vasos en condiciones normalizadas de temperatura e iluminación.
Se recuenta el nr de daphnias vivas. En el vaso testigo se acepta solo un 10% de mortalidad.
Se informa la concentración letal 50 (CL50 ml/l) que es la concentración que mato al 50% de los individuos en el ensayo. La dosis letal 50 (DL50 kg toxico/ kg daphnia) es la cantidad de toxico
dentro de la daphnia.
6. Explique como se pueden usar los peces para determinar la toxicidad de un liquido.
Se toman 5 vasos y se coloca en cada uno 15 litros de agua en condiciones normalizadas
se coloca en cada vaso un determinado numero de peces vivos, seleccionados por edad, estados de salud, etc.
Se coloca en cada vaso diferentes cantidades de toxico. En un vaso (testigo) no se coloca
contaminante.
Se realiza la incubación (96 hs) de los vasos en condiciones normalizadas de temperatura e iluminación.
Se recuenta el nr de peces vivos. En el vaso testigo se acepta solo un 10% de mortalidad.
Se informa la concentración letal 50 (CL50 ml/l) que es la concentración que mato al 50% de los
individuos en el ensayo. La dosis letal 50 (DL50 kg toxico/ kg daphnia) es la cantidad de toxico
dentro del pez.
7. Cuáles son las influencias de la contaminación del agua sobre la diversidad de las
comunidades que la habitan? Cómo se puede explicar?
La diversidad biotica es función de Nr de especies que viven en el Ecosistema Nr de individuos
Distribución de los individuos dentro de las especies
Cuando se arrojan efluentes cloacales u otros igualmente putresciblesen un rio, se produce una secuencia
de eventos en tiempo y distancia a lo largo del flujo que crea diferentes condiciones ambuientales
queresultan en diferentes comunidades acuaticas en los sucesivos tramos del rio. Esta secuencia muestra
una prurificacion gradual del agua, es decir, existe autodepuracion biológica.
nr de especies
nr de individuos
diversidad
longitud
MO (efluente)
Estos graficos responden a que mueren muchos peces, pero proliferan muchas más bacterias. En
resumen, el nr de especies presentes tiende a disminuir. Luego, el numero d eindividuos dentro d ecada
especie tiende a aumentar. Las proporciones entre los tipos de organismos se alteran de acuerdo a la
contaminación.
8. Cuáles son las influencias de la contaminación del agua sobre la relación producción
primaria / respiración de las comunidades que la habitan? Cómo se puede explicar?
PP (fotosíntesis) CO2 +H2O MO + O2
R (respiración) MO + O2 CO2 +H2O
Al agregar contaminantes se agrega MO y aumenta la respiración +R por la proliferación de las bacterias.
Puede agregarse turbiedad al agua lo que reduce la producción primaria –PP debido a que ya no penetra la
misma luz que antes y se reduce la fotosíntesis. Puede no agregarse turbiedad por lo que la PP
permanecería igual.
En ambos casos se reduce la relacion PP/R
9. Cuáles son las influencias de la contaminación del agua sobre la relación biomasa de
heterótrofos / biomasa de autótrofos de las comunidades que la habitan? Cómo se puede
explicar?
Biomasa de heterótrofos (bacterias)
Biomasa de autótrofos (algas)
La biomasa de heterótrofos en principio aumenta (+) ya que las bacterias y otros microorganismos
saprofitos comienzan a aumentar rapidamente como consecuencia del aporte de enorme cantidad de
materia alimenticia. Además la eliminación de los predadores intolerantes permite a los carroñeros tomar
ventaja de la siuacion.
La biomasa de autotrofos se mantiene constante o disminuye (= ó –) debido a que el crecimiento
explosivo de organismos implica un gran aumento del consumo de oxigeno disuelto y puede llegar a a
agotarlo.
En ambos casos aumenta la relacion BH / BA.
AIRE
1. Cómo se pueden clasificar las fuentes de contaminación del aire en función de ubicación en el
espacio, su proyección sobre el plano horizontal, su continuidad en el tiempo, su
predecibilidad y el sistema de captación aplicable. Dé ejemplos de cada una.
Según su Ubicación en el espacio
Fijas. Teniendo en cuenta la forma de su proyección en el plano horizontal, pueden ser: i. Puntuales: su proyección es un punto. Ej chimenea
ii. Lineales: su proyección es un alinea. Ej. Claraboyas
iii. De área. Su proyección cubre una superficie relativamente extensa Ej lagunas para
tratamiento de efluentes
Móviles. Pueden clasificarse según i. Ciclo termodinámico. Dado que los motores desprenden contaminantes de
diferentes características según el ciclo con el que trabajan. Ej Diesel, Otto,etc
ii. Carga transportada. Debe tenerse en cuenta que los recipientes pueden tener
conductos de venteo por donde salen contaminantes, ej hidrocarburos. O haber
quedado mojados exteriormente luego de su carga, evaporándose estos restos.
Según su Sistema de captación aplicable
Puntuales de proceso. Definidas individualmente. Emiten los contaminantes mediante
chimeneas o tubos de venteo. Ej. Calderas
Fugitivas de proceso. Definidas individualmente pero carecen de un puntop a propósito por donde sale el contaminante, por lo que el mismo debe captarse mediante campanas,
etc. Para luego ser tratado. Ej. Válvulas
Fugitivos de área. Se caracterizan por la gran superficie desde la que se emiten los contaminantes. Ej. Lagunas de tratamiento de efluentes
Según su Continuidad en el tiempo
Continuas. Los contaminantes salen en forma continua, aunque puede haber variaciones temporales en cantidad y calidad. Ej. Central termica
Intermitentes. Puede haber tiempos mas o menos largos durante los que no salen
contaminantes y otros durante los que sí salen. Se pueden dividir en
i. Periódicas. La salida de contaminante se repite cada cierto periodo. Ej. Central
termoeléctrica que entra en servicio de 21 a 23hs.
ii. No periódicas. La salida de los contaminantes se produce en un momento
cualquiera. Ej. Caldera.
Según su Predicibilidad
Predecibles. La salida de los contaminantes resulta de la operación normal del sistema emisor. Ej. Chimenea de un horno.
Impredecibles. Resultan de accidentes. Ej. Camión que se accidenta en una ruta que no transita normalmente y transportaba gas cloro.
2. Cómo se pueden clasificar los contaminantes del aire en función de su estudio físico, de su
composición química, y de su estado biótico? Dé ejemplos de cada uno
Según su Estado Físico
Partículas liquidas: forman nieblas y brumas en el aire
Partículas sólidas: dan lugar a polvos y humos en el aire
Gases y Vapores Según su Composición Química
Sustancias orgánicas. Ej. Solventes orgánicos
Sustancias Inorgánicas: Ej. Óxidos de nitrógeno Según su estado biótico
Vivos. Ej. Bacterias
No vivos. Ej. Partículas de arcilla
3. Qué es un contaminante primario del aire y qué uno secundario? Explique sus características
y diferencias principales, dando ejemplos.
Contaminante primario. Ejercen su acción tal y como salen de la fuente Ej. Ácido sulfúrico que se fuga de un proceso.
o Pueden permanecer meses sin transformarse
o Por la diversidad de vías de formación, un contaminante primario puede dar lugar a
diferentes contaminantes secundarios. Por ej. Localmente para producir smog y a
distancias grandes originando lluvia acida.
Contaminante secundario. Son los que resultan de la reacción de los contaminantes primarios entre sí , o con los componentes normales de la atmósfera. Las reacciones pueden ser química o
bien intervenir en ellas la luz, llamándose entonces fotoquímicas.
o Su formación es mas o menos lenta
o Las fuentes resultan difíciles de controlar por las autoridades.
o Se las encuentra ejos de la fuentes
Ej. Lluvia ácida, que generalmente se da en grandes áreas, incluso a muchos km de distancia de
las fuentes, normalmente dotadas de chimeneas altas.
SO2 O2 + luz SO3 H2O H2SO4
NOx OH- HNO3
Ej. Smog. Mezclas complejas de gases, nieblas y humos. Gralmente en zonas urbanas y
suburbanas, dotadas de fuentes a muy baja altura, como ser automotores y chimeneas
domiciliarias.
SO2 + hollín + niebla Smog tipo London
NO2 O2 + luz + compuestos organicos volatiles NO2 + O3 Smog fotoquímico tipo L.A.
4. Qué son la lluvia ácida y el smog? Cuales son sus semejanzas y diferencias. Dé ejemplos
Lluvia ácida, que generalmente se da en grandes áreas, incluso a muchos km de distancia de las
fuentes, normalmente dotadas de chimeneas altas.
SO2 O2 + luz SO3 H2O H2SO4
NOx OH- HNO3
Smog. Mezclas complejas de gases, nieblas y humos. Gralmente en zonas urbanas y suburbanas,
dotadas de fuentes a muy baja altura, como ser automotores y chimeneas domiciliarias.
SO2 + hollín + niebla Smog tipo London
NO2 O2 + luz + compuestos organicos volatiles NO2 + O3 Smog fotoquímico tipo L.A.
Semejanzas
Ambos son contaminantes 2rios, es decir se forman por la reacción de los contaminantes 1rios entres sí o
con los componentes normales de laatmosfera. Tardan en aparecer.
Diferencias.
El smog aparece a distancias cercanas a la fuente y la lluvia ácida lo hace a distancias mas alejadas. El
smog se forma por contaminantes provenientes de chimeneas bajas mientras que la lluvia ácida lo hace
por contaminantes emanados de chimeneas altas
5. Qué entiende por inmisión y qué por emisión de un contaminante atmosférico?
La inmisión es la transferencia de un contaminante atmosférico desde la atmosfera hasta un receptor.
Son impactos ambientales dañinos, que debido a su naturaleza, intensidad o duración, probablemente
induzcan ariesgos, daños o molestias sustanciales para la población en gral o para un vecindario en
particular. EstosEstos efectos son experimentados por humanos, animales, plantas, agua, la atmosfera,
bienes materiales o culturales.
La emisión de un contaminante atmosférico es cuando este se arroja, exhala o hecha hacia fuera desde
una determinada fuente.
Los contaminantes
Se emiten desde las fuentes. En ellas medimos las emisiones.
Actúan en los receptores. En el lugar donde se ubican estos receptores, evaluamos las inmisiones.
6. Cómo y en qué unidades se puede expresar la concentración de contaminantes en el aire?
Masa sobre volumen mg/m3
Volumen sobre volumen ppm = 1 parte (vol)de contaminante / 106 partes(vol) de
contaminante+aire
Unidades sobre volumen gr/scf(std cubic feet)
Pasaje de unidades: 1 gr/scf = 2.29 gr/m3
1 mg / m3 = (PMx103 / 22.4) (273 K / TºC) (mmHg /760mmHg).ppm
7. Cómo influye el clima de una zona sobre el estado de contaminación del aire en la misma?
Explíquelo, dé ejemplos y acuérdese de la inversión
El clima es el conjunto de características atmosféricas que caracterizan una región. En general interesa
particularmente la capa inferior de la atmosfera, llamada capa limite. No obstante en los fenómenos de
contaminación a gran escala, importa la atmosfera en su conjunto, incluyendo sus capas superiores. Hay
varios puntos importantes del clima que influyen sobre el estado de contaminación del aire:
Lluvias: son lavadoras, arrastran consigo al contaminante
Intensidad solar: la insolación es fundamental para producirreacciones fotoquímicas
Vientos: son importantes tanto para el transporte, como para la dispersión del contaminante. El viento se caracteriza por su intensidad & dirección. La velocidad del viento va cambiando en
magnitud y dirección, a medida que ascendemos en la atmosfera. Ademas lo hace con el tiempo.
Esas variaciones dependen de la rugosidaddel terreno y de la estabilidad de la atmosfera.
Ladireccion del transporte horizontal de los contaminantes esta dado aproximadamente por la del
viento.
Temperatura. El perfil vertical de temperaturas es sumamente importante en cuanto a la dispersión vertical de los contaminantes.
o El perfil vertical de temperaturas muestra como varia la temperatura de una capa de la
atmosfera en funcion de su altura.
Si una masa gaseosa se eleva adiabaticamente, sufre un enfriamiento del orden de -
1ºC cada 100m de elevación (capas indiferentes de la atmosfera).
Si el enfriamiento al ascender es más de –1ºC/100m se llaman capas inestables de
la atmósfera. La dispersión del contaminante es muy rapida, incluso pueden
producirse concentraciones muy altas al pie mismo de la chimenea.
Y si el enfriamiento es menor al de –1ºC/100m ó si hay una Inversión del perfil
vertical de temperaturas, es decir que hay un calentamiento del aire al subir en la
atmosfera, se llaman capas estables de la atmosfera. Penachos estrechos, que,
arrastrados por el viento se alejaran mucho de la chimenea abriéndose lentamente.
Si no hay viento se formara una especie de hongo. A nivel del suelo, en ambos
casos, aparecerá lejos de la base de la chimenea un aumento de la concentración del
contaminante.
Z (m)
T (ºC)
o Inversión de superficie cuando aparece una capa de inversión en contacto con el suelo.
Inversión por radiación. Durante las noches, despejadas, sin viento, se enfría el
suelo y las capas de aire en contacto con el mismo.
Inversión por adurceción . cuando una masa de aire caliente pasa sobre una
superficie fria como la de un lago o terreno nevado.
Inversión por drenaje. Aire caliente se enfria en contacto con el suelo de las
laderas y desciende hacia el fondo del valle donde queda debajo de capas mas
calientes.
o Inversión por hundimiento cuando aparece una capa de inversión en altura. Cuando
una capa de aire desciende adiabaticmente se calienta y puede quedar entre capas con
gradiente termico descendiente. Esta situación puede persistir durante días y contribuir
a un aumento importante en la concentración de contaminantes en las ciudades.
Z (m)
Capa con Inversion
T ºC
8. Que es un modelo de dispersión de contaminantes en la atmósfera? Esquemas. Explique lo
dado en clase.
Inestable
T > -1ºC
Indiferentes / adiabáticas
Q=0; z=100m; T=-1ºC
Estables
T < -1ºC
Estables con Inversión
T >0ºC
Un modelo es una representación de la realidad tal que sometido a determinados estimulos, equivale a
aquellos que soporta en l arealidad. Un modelo de dispersión de contaminantes en la atmosfera es un
modelo que trata de predecir cómo se dispersan en la atmosfera los contaminantes que se emiten en ella.
Representan procesos de transporte, dispersión, y transformaciones químicas en la atmosfera.
Usos de los modelos de dispersión de contaminantes
Estimar si la fuente cumple con las legislaciones vigentes.
Ubicar puntos de muestreo en torno de la fuentes, ciudades
Evaluación de exposiciones
Relacionar las emisiones con la calidad del aire resultante
Estimar los limites legales a imponer a las emisiones para lograr determinadas inmisiones. Tipos de modelos de dispersión de contaminantes
Numericos: Eulerianos, Lagrangiano, De caja
Empíricos
Estadísticos
Fisicos
Gauss.
o Suposiciones básicas: la concentración de los gases efluentes de una fuente puntual se
distribuyen en torno al eje del penacho conforme a 2 curvas de Gauss.
o Eje vertical: coincidente con la dirección del viento.
Eje horizontal: perpendicular al anterior
o X: concentración en el punto (x,y,z) en torno a la chimenea que lo emite, es proporcional a
la cantidad emitida Q en la unidad de tiempo: X = k.Q.
o Si la cantidad emitida Q es constante, y aumenta la velocidad del viento U , mayor sera la
cantidad de aire que pasa por unidad de tiempo sobre la chimenea, entonces disminuirá la
concentración de contaminante en el aire en que se dispersa.
o Limitaciones y suposiciones básicas.
El caudal masico es continuo y constante durante el periodo de tiempo seleccionado
La dispersión en la dirección del eje del penacho e sdespreciable
todas las variables meteorológicas se suponen constantes
velocidad unica y dirección horizontal del viento
no existen cambios químicos, ni depositos de los contaminantes
los contaminantes tienen una densidad igual que el aire atmosférico que los recibe
todo el material emitido queda dentro del penacho a medida que se aleja de la
fuente.
9. Cómo influye la topografía de una zona sobre el estado de contaminación del aire en la
misma? Explíquelo y dé ejemplos.
La topografía tiene gran influencia sobre la dispersión de los contaminantes.
En los valles pueden aparecer vientos predominantes segun su eje o vientos transversales de sentido variable conforme con la ladera calentada por el sol y con la hora del dia.
Los obstáculos, como los cerros prominentes, pueden ser sobrepasados por el viento por encima o por los lados.
Si la pendiente a sotavento supera el 10%, puede esperarse un incremento grande de la
turbulencia. Si supera el 20% , las lineas de corriente se pueden apartar de la ladera, creándose
una “cavidad” donde el aire puede permanecer cierto tiempo, en régimen muy turbulento, antes de
volver al flujo principal.
Los árboles presentan un obstáculo al flujo del viento, grupos densos de arboles altos pueden tener un efecto semejante al de pequeñas colinas escarpadas y producir “cavidades” al igual que
un cerro. Los arboles distribuidos sobre el terreno aumentan la rugosidad del mismo, y con ello ,
la turbulencia mecanica.
Los edificios ofrecen obstáculos al viento y originan fenómenos que deben ser tenidos en cuentaal considerar la dispersión de los contaminantes en torno de los mismos. Resultan 3 zonas de la
interaccion de un edificio con el viento:
o Desplazamiento. Las lineas decorriente se desvian hacia fuera y hacia arriba.
o Cavidad: pequeña velocidad del viento, movimiento circular del airey gran turbulencia
o Estela: turbulencia grande pero menor que en la cavidad
Por la interaccion aerodinámica entre el penacho de gases de escape desde una chimenea y un
obstáculo, tal como la misma chimenea o un edificio próximo, se van originando grandes concentraciones de gases de escape a nivel del suelo. A este efecto se lo llama caida brusca del
penacho o lavado descendente. Hay 2 tipos:
o Lavado descendente del serenamiento de la chimenea: las fuerzas que hacen ascender a los
gases son insufuicientes y el penacho cae dentro de la estela que se forma a sotovento de la
chimena.
o Lavado descendiente aerodinámico. Cuando existe la chimenea, los gases efluentes & un
edificio proximo, el penacho sera funcion de las dimensiones de la chimenea, las
dimensiones del edificio, distancia entre ellos, velocidad y temperatura de los gases de
escape, velocidad del viento, etc.
La tierra que limita a grandes cuerpos de agua, suele calentarse de dia, con ello se calienta el aire
y tiende a ascender, siendo reemplazado por aire mas frio proveniente de mar o rio adentro.
Durante la noche la tierra se enfria, enfriando al aire que la cubre que tiende a descender sobre la
tierra y remeplazar al que asciende sobre el agua por estar relativamente mas cdalido.
10. Qué efectos produce la contaminación atmosférica sobre los seres vivos, los objetos y las
propiedades de la atmósfera? Cómo se pueden usar seres vivos como bioindicadores de
contaminación atmosférica? Si sobre una zona actúan simultáneamente mas de un
contaminante atmosférico, como puede ser el efecto de todos juntos si lo comparamos con el
de cada uno por separado? Dé ejemplos.
11. Cómo se pueden estudiar los efectos de los contaminantes del aire sobre los seres humanos?
Dé ejemplos de la acción de la acción de diferentes contaminantes atmosféricos sobre el
hombre.
12. Qué consideraciones diferencian un estudio de contaminación del aire en el puesto de
trabajo, tal como lo hace la Higiene y Seguridad del Trabajo, de un estudio de la
contaminación del aire en el ambiente general, tal como lo considera nuestra materia?
AIRE - TRATAMINETOS
13. Indique cuáles son las partes principales de un sistema de ventilación localizada, por ej.,
fuente, y explique muy brevemente qué es y para qué sirve cada una de ellas. Cuáles son la
principales condiciones que deben reunir las campanas? Cómo elegiría las velocidades del
fluido en los conductos? Ayudarse con esquemas.
14. Indique los fundamentos físicos de los métodos para la separación de partículas arrastradas
por una corriente gaseosa. Describa muy brevemente cada uno. Detalle al uso de la fuerza
de la gravedad y su aplicación practica, indicando el tipo de equipo que se caracteriza por
usarla en forma principal, sus ventajas y desventajas, etc. Hacer esquemas.
Accion de gravedad
L / H = U / Vs
U
L: longitud que recorre la particula hasta sedimentar H Vs
H: altura del sedimentador
U: velocidad del gas
Vs: velocidad de sedimentación de la particula L
Fuerza centrifuga. La particula describe un movimiento rotatorio
Fc : fuerza centrífuga Fc
Fe: fuerza centripeta
Vt: velocidad tangencial Fe Vt
Intercepción directa
Trayectoria del gas
Obstaculo
Impactacion inercial: Por la inercia de la particula, ésta se aparta de la trayectoria del gas
Difusión Browniana: La inercia de la particula es sumamente pequeña. Su trayectoria es zigzageante como consecuencia del bombardeo de las moléculas del gas.
Atracción electrostática:
F = q x q’ / d2
q: carga electrica de la particula
q: carga electrica del obstáculo
d: distancia entre la particula y el obstáculo
Accion de la gravedad - Camaras de sedimentación
Consiste en un gran recinto por el que se hacen circular los gases de escape a velocidad reducida
permitiendo asi que sediméntenlas particulas que los mismos transportan. Por accion de la gravedad las
particulas tienden a caer y se depositan sobre el piso de la camara. Su aplicación se limita a particulas de
entre 100micrometros y 200 micrometros. De lo contrario resultan extremadamente grandes y costosos.
La permanencia es de 30 60 segundos y la velocidad de los gases esta comrendida en el orden de los
0.5m/s.
Limpieza: Manual: por barrido, el piso es plano
Mecanica: el piso tiene pendiente hacia un tornillo u otro elemento para extraer el polvo.
Ventajas: Simplicidad constructiva
Apta para muchos tipos de gases
Pequeña perdida de carga: Poco consumo de energia para mover los gases
Desventajas: Gran tamaño
La velociad de remoción es muy pequeña para particulas pequeñas
Gralmente la concentración de particulas a la salida no cumple con las exigencias legales
15. Indique los fundamentos físicos de los métodos para la separación de partículas arrastradas
por una corriente gaseosa. Describa muy brevemente cada uno. Detalle a la separación por
fuerza centrífuga y su aplicación practica, indicando el tipo de equipo que se caracteriza por
usarla en forma principal, sus ventajas y desventajas, etc. Hacer esquemas.
Fuerza centrífuga – Ciclones
Separación de partículas por acción de la fuerza centrífuga sobre ellas. La vena fluida tiene un
movimiento rotatorio, por lo tanto aparece la fuerza centrífuga sobre las particulas, que las mueve hacia
las paredes del equipo y son arrastradas hacia la descarga inferior por el movimiento del gas. La entrada
del gas puede ser tangencial o axial. Consisten, básicamente en un cilindro vertical y un cono. Es
necesario contar con un sistema adecuado para la recoleccion de los polvos separados ya que como en ese
punto l apresion reinante es baj, pueden pasar al exterior. Se usan válvulas rotativas, bolsas o recipientes
no rigidos.
Ventajas Simplicidad constructiva
Ausencia de partes moviles
Aptos para cualquier tipo de gases
Desventajas Elevada perdida de carga, asociada con la energia consumida por el sistema
Poca eficiencia para remover particulas pequeñas
16. Para la separación de partículas de una corriente gaseosa se usan las cámaras de
sedimentación y los ciclones. Qué son y cómo explicaría sus formas de trabajar? Cuáles son
sus respectivas ventajas e inconvenientes? Hacer los esquemas necesarios.
Idem 14 & 15.
17. Explique qué entiende por un filtro de mangas. Detalle su respuesta indicando sistemas de
limpieza, materiales filtrantes, criterios de cálculo, ventajas y desventajas del sistema, etc.
Realizar los dibujos necesarios.
Filtro de mangas
Consiste en interponer una tela en el flujo del gas de escape cargado de polvos. Al atravesar la tela,
originalmente limpia, el gas va dejando retenido el polvo en un primer momento, y , luego, se va
formando una capa del mismo material que va siendo retenida. A medida que crece la torta de filtración,
tambien lo hace la eficiencia del filtro y la perdida de carga (consumo de energia). Luego la perdida de
carga es tal, que no puede ser vencida por el ventilador sin un descenso tal del caudal que hace inoperante
a la instalación de ventilación.
Perdida de carga
Concentración de particulas
en el gas tratado
Filtros de tela
Filtros de manga. Cilindricos con su extremo cerrado
Filtro de sobres o bolsilloo. Prisma rectangular con su extremo cerrado Sistema de limpieza
Aire de limpieza a Patmosferica: Limpieza por sacudida
Limpieza por flujo inverso
Limpieza mediante aire comprimido Limpieza ultrasónica Limpieza por chorro pulsante
Medio filtrante
Telas tejidas y no tejidas
Fibras naturales o sinteticas
Fibras metalicas conductoras
Características de las telas filtrantes
Dimensional y químicamente estables
Resistente a altas temperaturas
Resistente a la tracción y a la flexion
Permeabilidad a los gases, con l amaxima retencion posible de particulas finas
18. Indique los fundamentos físicos de los métodos para la separación de partículas arrastradas
por una corriente gaseosa. Describa muy brevemente cada uno. Detalle a la separación por
atracción electrostática y su aplicación practica, indicando el tipo de equipo que se
caracteriza por usarla en forma principal, sus ventajas y desventajas, etc. Hacer esquemas.
Atracción electrostática – Precipitador electrostático
Es un aparato que emplea fuerzas electricas para separar a las particulas arrastradas por un gas. Para
lograr la separación:
se cargan eléctricamente las particulas
se recogen las particulas cargadas en una superficie colectora de polaridad opuesta
se quitan las particulas retenidas de la superficie colectora
se sacan del aparato las particulas separadas La carga natural de las particulas es insuficiente. Se emplea una corona de corriente continua y alto
voltaje generado entre un electrodo de carga y otro electrodo de recoleccion. Se liberan electrones en el
electrodo de carga, estos migran dentro del gas como electrones libres y chocan violentamente con las
mioleculas (particualas arrastradas por el gas) ionizándolas y liberando más electrones. En el campo
electrico de la corona, estos e- adquieren más energia, producen nuevos choques y se liberan más e-. Se
produce una reaccion en cadena.
La extracción de las particulas recogidas:
Liquidas: escurren por si solas sobre los electrodos.
Solidas: Se hacen vibrar los electrodos ó se lavan mediante una corriente de liquido.
Características del gas y de las partículas que afectan a la eficiencia del precipitador electroestático:
Distribución granulométrica del as partículas
Resistencia electrica especifica
Concentración de los gases a tratar
Corrosividad del material retenido en el precipitador.
19. Cómo se pueden separar partículas sólidas de una corriente gaseosa empleando líquidos?
Explique su respuesta, dé detalles y haga esquemas.
El inconveniente de estos sistemas es que generan líquidos contaminados por particulas. Y debe ser
tratado o dispuesto.
Torre de lavado
El liquido se pulveriza mediante toberas, formándose gotitas que chocan contra las particulas del gas a
tratar fundamentalmente por inercia. El limite de separación va desde 1 a 3 micrometros hasta 5
micrometros. El liquido se recoge por el fondo y es recirculado. Para aumentar el contacto entre el
liquido y el gas, se pueden utilizar placas o relleno.
Lavadores por rotación
El liquido se distribuye mediante un sistema rotatorio. El limite de separación esta en 1 micrometro para
gases con mucho polvo.
Lavadores de chorro
El liquido a presion arrastra al gas. Son poco sensibles a las variaciones de caudal del gas, pero a caudal
constante del liquido, una reducción del caudal del gas hace aumentar la eficiencia de la separación.
Eficiencias superiores al 80% son alcanzables para particulas de mas de 1,5 micrometros.
La eficiencia de separación aumenta al hacerlo las velocidad en la garganta y la cantidad de liquido. Pero
tanmbien aumenta la energia consumida.
20. Indique los distintos métodos para separar gases y/ó vapores contaminantes del aire, para
cada uno de ellos haga el esquema de un aparato que lo emplee de manera principal y cite
un ejemplo de aplicación, indicando el gas o vapor removido.
21. Qué tipos de contaminantes del aire trataría mediante el fenómeno de la absorción y como lo
haría? Haga esquemas de los aparatos que usaría, descríbalos someramente, indicando sus
características principales
La absorción es la operación unitaria por la cual uno o mas componentes solubles de una mezcla gaseosa
son disueltos en un liquido (solvente). Las sustancias se pueden disolver en el solvente con o sin reaccion
química. El gas debe ser soluble en el solvente y es importante que el solvente sea barato y una vez
agotado debe poder ser fácilmente regenerable o dispuesto de manera aceptable. La absorción se puede
usar en compuestos organicos (mas comun) e inorgánicos.
La posibilidad de usar la absorción, depende de :
Disponibilidad del solvente adecuado y eficiencia requerida
Concentración del contaminante en el gas de escape a tratar
Caudal de gases a tratar
Valor de recuperación del contaminantey costo del tratamiento Ventajas
Se pueden tratar con muy buen rendimiento a los gases de escape con cargas muy altas
Caudales pequeños y medianos de gases
Alto grado de pureza en la salida
Configuraciones de las torres de absorción para realizar el tratamiento:
Corrientes paralelas de igual sentido. Hay poca perdida de carga y no existen problemas de inundación
Corrientes paralelas de sentido contrario. Máxima eficiencia teorica y mejor para cargas mayores . Menor relacion liquido/gas que antes
Corrientes cruzadas.
Es la configuración que presenta la menor perdida de carga y la menor relacion liquido / gas de las
tres.
22. Explique que entiende por una torre con relleno ¿para qué se la usa? Indique ventajas y
desventajas frente a otros equipos que persigan fines similares, las partes principales que la
componen, características que deben reunir las mismas, etc. Realice dibujos necesarios
Torres de relleno
Se usa para eliminar contaminantes contenidos en los gases, mediante su retencion en un liquido
adecuado(solvente).
Ventajas
Mayor eficiencia, pues es mayor la superficie de contacto
Menor consumo de liquido
Desventajas
Mayor perdida de carga
Mayor posibilidad d eobturacion
Mayores costos de operación, mantenimiento & disposición final
Separador de gotas. Para evitar la salida de liquido que puede ser arrastrado por el gas
Carcasa. Debe ser estanca a gases y resistente a esfuerzos mecánicos y agentes químicos
Relleno Se utiliza para aumentar la superficie de contacto entre el gas y el liquido. Bebe ser permeable para el fluidoy resistente a esfuerzos mecánicos y agentes químicos
Redistribuidores. Toman el liquido de las paredes y lo devuelven al centro
Piso del soporte del relleno. Pensado para lograr una mejor distribución del gas a traves del mismo.
Distribuidor del liquido. Para mojar parejamente el relleno. Para lograr un mojado uniforme entre el gas y el liquido. Actua por gravedad y por presion
El relleno puede ser aleatorio o estructurado. El estructurado produce mayor perdida de carga y admite
mayor caudal del liquido. Son mas caros.
Materiales de relleno
Cerámicos. Excelente resistencia química, fragiles, buena resistencia a las altas temperaturas.
Plasticas. Problemas a altas temperaturas. Resistencia química mas o menos limitada, resistencia
mecanica limitada.
Metales. Resistencia química limitada y resistencia mecanica limitada.
23. Qué consideraciones básicas se deben hacer para seleccionar un solvente adecuado para
usarlo en la absorción?
Absorcion
El gas a absorber debe ser muy soluble en el solvente.
Solvente no volátil, no toxico
Solvente poco viscoso
Solvente no corrosivo ni inflamable
Solvente químicamente estable
Solvente barato
Una vez agotado el solvente, debe ser fácilmente regenerable o se debe poder disponer de manera aceptable
24. Qué tipos de contaminantes del aire trataría mediante el fenómeno de la adsorción y como lo
haría. Haga esquemas de los aparatos que usaría, descríbalos someramente indicando sus
características principales
Adsorcion
La adsorcion consiste en la retencion de una susstancia (adsorbato) sobre la superficie de un solido
(adsorbente). Se emplea para compuestos organiscos (mas frecuente) e inorgánicos.
Los adsorbentes tienen gran superficie especifica. Pueden ser carbon activado, alumina, oxidos de
aluminio o zeolitas, gel de sílice.
Clasificación de los métodos
Según el adsorbente
Fijo con posterior regeneración
Fijo sin posterior regeneración
Movil rotativo
Movil fluyente
Según la operación
Continua. Se usan 2 reactires, mientras uno esta en operación, el otro esta regenerándose.
Intermitente. Cambian el adsorbente
25. Qué tipos de contaminantes del aire trataría mediante el fenómeno de la incineración o
combustión y como lo haría. Haga esquemas de los aparatos que usaría, descríbalos
someramente indicando sus características principales
26. Explique el uso de las reacciones de oxido-reduccion para el tratamiento de los contaminantes del
aire y haga los esquemas que corresponde.
27. Qué tipos de contaminantes del aire trataria mediante el fenómeno de la condensación y cómo lo
haria y cuales son las principales limitaciones del metodo? Haga esquemas de los aparatos que
usaria, describalos someramente, indicando sus características principales.
28. Para medir la calidad del aireen una zona determinada. Cómo planificaria de la medicion, que
tipo de muestreo usaria, etc? Detalle su respuesta. Ayudese con esquemas
29. Cómo se miden las emisiones desde un conducto o chimenea? Detalle su respuesta: planificación
de la medicion, tren de muestreo, muestreo isocinetico,etc. Esquemas.
30. Explique los 4 atributos que se pueden asignar a un olor, a saber: detectabilidad, intensidad del
olor, carácter o calidad del olor, tono hedónico, y agregue algun ejemplo para cada uno.
31. como se miden los olores? Detalle su respuesta
32. Qué son y para que sirven los tratamientos biológicos de los contaminantes del aire? Indicar las
características principales de cada tipo de los mismos y hacer los esquemas que corresponda.
33. Cómo trataria a los gases con olor? Describa los distintos metodos dados en clase. Esquemas
necesarios.
SUELOS
1. Que se entiende por meteorización de una roca? Existe una meteorización física y otra
química, a las que se suma la accion de los seres vivos. Explíquelas y de ejemplos.
Meteorizacion: destrucción de las rocas por la accion de los agentes fisicos, no dinamicos, y químicos de
la atmosfera.
Meteorizacion física (desintegración).
Causas de la rotura de la roca
Congelación del agua en cavidades y fisuras, que aumenta su volumen en un 10% al cambiar de estado, ejerciendo grandes presiones.
Cambios rápidos de temperatura entre el día y la noche, que llegan a 60 a 80º C en los desiertos. Estos hacen que:
i. La diferencia de temperatura entre las capas interna y externas de la roca originen
diferencias en su dilatación, que implica esfuerzos y rotura
ii. Cuando las rocas tienen diferentes componentes minerales, se dilatan en distinta
magnitud y sufren esfuerzos que llevan a su separación, con rotura de la roca.
Cristalización de sales en grietas y juntas suele originar tensiones, por cambio de volumen.
Meteorización química (descomposición)
Causas de la rotura de la roca
El agua por sí disuelve sales como el cloruro de sodio, el sulfato de calcio (componente del yeso)
El agua de lluvia (tiene CO2 que aumenta su capacidad disolvente) disuelve totalmente la piedra caliza (carbonato de calcio) y parcialmente la dolomita (carbonato de calcio & magnesio). Las
soluciones se alcalinizan y son capaces de disolver el anhídrido silicio, destruyendo silicatos.
El oxigeno del aire oxida al hierro bivalente, separándolo de los silicatos/carbonatos que lo contienen, los cuales se destruyen. Además, oxida a los sulfuros metálicos, liberando acido
sulfurico sumamente agresivo.
Acción biológica
Causas de la rotura de la roca
Las raíces de las plantas superiores son capaces de ejercer esfuerzos importantes sobre las rocas
Los excrementos de animales pueden dar lugar a ácido nítrico de efectos destructivos sobre ciertas rocas.
La destrucción de restos orgánicos, fundamentalmente vegetales, da lugar a acidos humicos y otros acidos organicos, incluso el CO2 da lugar a acido carbonico, que pueden disolver hidroxidos
de hierro /aluminio y atacar a los silicatos
Las plantas toman nutrientes en las profundidades por sus raices y los depositan sobre la
superficie al caer sus hojas, frutos.
Las acción de las lombrices y otros animales del suelo es importante por su capaciad de transporte entre diferentes horizontes. Ademas cavan tuneles y galerias por los que circulan fluidos.
2. Como pueden actuar los seres vivos en los procesos de genesis de un suelo?
Las plantas toman nutrientes en las profundidades por sus raices y los depositan sobre la superficie al caer sus hojas, frutos.
La acción de las lombrices y otros animales del suelo es importante por su capacidad de transporte entre diferentes horizontes. Además cavan túneles y galerías por los que circulan
fluidos.
3. Como actuan el agua, el acido carbonico y el oxigeno como agentes de meteorizacion de las
rocas? Explíquelo dando ejemplos
Meteorizacion física (desintegración).
Causas de la rotura de la roca
Congelación del agua en cavidades y fisuras, que aumenta su volumen en un 10% al cambiar de estado, ejerciendo grandes presiones.
Meteorización química (descomposición)
Causas de la rotura de la roca
El agua por sí disuelve sales como el cloruro de sodio, el sulfato de calcio (componente del yeso)
El agua de lluvia (tiene CO2 que aumenta su capacidad disolvente) disuelve totalmente la piedra
caliza (carbonato de calcio) y parcialmente la dolomita (carbonato de calcio & magnesio). Las
soluciones se alcalinizan y son capaces de disolver el anhídrido silicio, destruyendo silicatos.
El oxigeno del aire oxida al hierro bivalente, separándolo de los silicatos/carbonatos que lo contienen, los cuales se destruyen. Además, oxida a los sulfuros metálicos, liberando acido
sulfurico sumamente agresivo.
4. Cómo explica la formación de un suelo? De un ejemplo
Por la meteorización física, química, biológica, las rocas se van destruyendo y el producto de tal acción
quedara en el lugar o será arrastrado a otro; dependiendo fundamentalmente de
La topografía. En particular de la pendiente
El clima. Árido como en los desiertos, nival como en las regiones polares o de alta montaña, húmedo con o sin estación seca
La existencia de una cubierta vegetal.
Por ejemplo, cuando la pendiente del terreno es grande y la cubierta vegetal escasa, caen los trozos al
romperse las rocas superficiales y nuevas superficies rocosas se exponen a los agentes atmosféricos; sería
el caso propicio para la acción de los cambios de temperatura.
En el caso de pendientes muy pequeñas, los trozos de roca ya no cambian de sitio y los efectos de los
cambios de temperatura ya no son muy intensos salvo que haya problemas de congeamiento, es el
ambiente propicio para la accion del agua de lluvia y de la meteorizacion química.
De esta forma se va transformando la roca pelada en un suelo.
El agua de lluvia en su descenso por el suelo, disuelve ciertos componentes y los arrastra a las
profundidades. Si hay estacion seca, el agua de las profundidades vuelve a subir por capilaridad,
llevando consigo parte de las sustancias disueltas y dejando otras en forma deprecipitados , según las
condiciones químicas del medio. Además, las plantas toman, mediante las raices, algunas de estas
sustancias, las incorpora a sus tejidos y luego las deposita en la superficie como hojas, ramas, frutos.
Tampoco debe olvidarse la accion de los organismos del suelo, por ejemplo las lombrices, las bacterias
y los hongos.
Asi se van formando capas horizontales de características propias, llamadas horizontes. Se llama perfil
de un suelo al corte vertical del mismo, desde la superficie hasta la roca inalterada, mostrando los
sucesivos horizontes que los componen:
Horizontes eluviales. Son los superiores y se caracterizan por un lavado intenso
Horizontes iluviales. En ellos se acumulan los productos de lavado de los horizontes eluviales
suprayentes. De ellos provienen las aguas que ascienden por capilaridad.
Horizonte base. Constituido por el material original o roca madre. Esta puede estar meteorizada en su
parte superior e inalterada en la profundidad.
5. Como pueden influir la topografía y el clima de una zona sobre el suelo que se forma en la
misma. Dé ejemplos
Por la meteorización física, química, biológica, las rocas se van destruyendo y el producto de tal acción
quedara en el lugar o será arrastrado a otro; dependiendo fundamentalmente de
La topografía. En particular de la pendiente
El clima. Árido como en los desiertos, nival como en las regiones polares o de alta montaña, húmedo con o sin estación seca
La existencia de una cubierta vegetal.
Por ejemplo, cuando la pendiente del terreno es grande y la cubierta vegetal escasa, caen los trozos al
romperse las rocas superficiales y nuevas superficies rocosas se exponen a los agentes atmosféricos; sería
el caso propicio para la acción de los cambios de temperatura.
En el caso de pendientes muy pequeñas, los trozos de roca ya no cambian de sitio y los efectos de los
cambios de temperatura ya no son muy intensos salvo que haya problemas de congelamiento, es el
ambiente propicio para la accion del agua de lluvia y de la meteorizacion química.
6. Qué se entiende por composición de un suelo? Cuál es la composición aproximada de un
suelo franco?
Composición de un suelo
El suelo esta compuesto de materia mineral, materia orgánica, agua con sustancias disueltas y gases.. Las
proporciones aproximadas de estos componentes en la capa arable de un suelo agrícola típico:
El material sólido ocupa aproximadamente igual volumen que el espacio de poros.
De la fraccion solida, la materia organica comprende del 1% al 10%. El resto son particulas minerales de
diferentes tamaños: arena, limo y arcilla
Del espacio de los poros, aproximadamente el 50% esta ocupado por la solucion liquida.
Material
solido
Espacio
de poros
Composición aproximada de un suelo franco
%arcilla franca 45 %limo
%limo
franca 18% arcilla
%arena franca 37% arena
1 al 10%
materia
organica
90 al 99% mineral
50% gases 50% solucion liquida
7. Cuál es la composición aproximada de un suelo franco? Que se entiende por estructura de
un suelo? Explique
Estructura de un suelo
Las particulas del suelo , tanto minerales como orgánicas, tienden a unirse formando agregados,
separados entre si por superficies que limitan poros planos que modifican la permeabilidad del suelo (se
ven como grietas en el suelo)
La estructura del suelo se refiere a la disposición de las particulas minerales y la materia organica en estas
estructuras llamadas agregados.
La estructura de un horizonte puede determinarse haciendo un corte hecho en el suelo.
Algunas estructuras comunes del suelo y sus efectos sobre la infiltración del agua:
Estructura del suelo Velocidad de infiltración
Granular grande
Grano suelto grande
Prismática intermedia
En bloques intermedia
Maciza pequeña
En laminas pequeña
Los poros entre agegados son mayores y mas continuos que los que se presentan entre las particulas del
suelo, detrminando la dirección dominante del flujo del agua. Asi las estructuras prismáticas favorecen
el movimiento vertical del agua, mientras que las laminares lo hacen con los desplazamientos
horizontales. Lla estructura granular, se encuentra solo en los 25cm superiores del sueloy puede ser
mantenida o destruda por las practicas agrícolas. Los agregados en bloques y prismáticos tienen lugar
bien por debajo de la superficie y no son afectados por las practicas agrícolas.
Composición aproximada de un suelo franco
%arcilla franca 45 %limo
%limo
franca 18% arcilla
%arena franca 37% arena
8. Cuál es la composición aproximada de un suelo franco? Que se entiende por textura de un
suelo? Explique
Textura del suelo
Proporción relativa de partículas menores de 2mm de diámetro que constituyen el suelo. Estas partículas
se denominan, según sus diámetros:
Denominación Diámetro
Arena gruesa 2>D>0.2mm
Arena fina 0.2>D>0.02mm
Limo 0.02>D>0.002mm
Arcilla 0.002>D
Las particulas mayores de 2 mm se llaman gravas o guijarros.
Tambien podemos definir como textura del suelo a la proporcion de arena, limo y arcillaen el mismo,
como lo muestra la siguiente figura:
Composición aproximada de un suelo franco
%arcilla franca 45 %limo
%limo
franca 18% arcilla
%arena franca 37% arena
El tamaño, la distribución y continuidad de los poros en un suelo, estan muy relacionadas con la texrura
que, en combinación con otra propiedades físicas afecta al movimiento y retencion de fluidos, en
particular el agua, fluyen muy mal , quedando retenidos eficazmente. Ademas cuanto mas pequeñas son
las particulas , mayor resulta la relacion entre su superficie exterior y su volumen, asi son muy exaltadas
todas las propiedades superficiales, entre ellas la adsorcion, intercambio ionico.
La deteminacion de la granulometria del suelo se hace en laboratorio, mediante tamizado para las
particulas de mas de 74 micromeros y por sedimentometria para las menores.
9. Qué se entiende por color de un suelo? Cual es su importancia
Color del suelo
Debe observase a la luz del dia, en trozos grandes del suelo. Se debe observar si existe un paton de
colores. Por ej. Si existen manchas o venas en matrices, en cuyo caso se deben identificar los colores de
las manchas, de la matriz, su tamaño, forma, abundancia, contraste, sus limites. Se los puede describir
por simple estimación o bien comparándolos con tablas de colores publicados por especialistas.
El color de un suelo resulta de las particula originales, asi como de su revestimiento por oxidos de hierro,
manganeso, MO u otros.
El color puede ayudar para identificar las condiciones del suelo:
Suelos bien aireados son unifomemente rojos, amarillos o marrones.
Suelos que permanecen anegados mucho tiempo se tornan grises o azulados debido a que ante la ausencia
de oxigeno, las bacterias reducen compuestos oxidados de hierro y manganeso(que son coloreados e
insolubles) tornandolos solubles y drenan con el agua, perdien do el suelo su color.
No obstante, la saturaciuon del agua no es la unica causa del color del suelo, ya que el materil original del
suelo puede ser el causante principal del color.
10. Qué se entiende por infiltración del agua en el suelo? Cómo se relaciona con la
permeabilidad del mismo? Explique su respuesta e indique cómo relaciona estos conceptos
con los efectos de la disposición final de basuras.
Permeabilidad
Ley de darcy V = k.i
V velocidad de escurrimiento
k coeficiente de permeabilidad , gasto de agua a 20°C que escurre con regimen laminar a traves de la
unidad de area de un medio poroso, bajo el efecto del gradiente hidráulico unitario.
i gradiente hidraulico
Tipo de suelo según el coeficiente de permeabilidad:
K (cm/s) Composición del suelo
102 – 10 grava limpia
10 – 10-3
gava + arena limpias
10-3
– 10-7
arenas muy finas, limos, deposito de arcilla estratificada
10-7
– 10-9
arcillas homogéneas debajo de la zona de descomposición
Drenajes según el coeficiente de permeabilidad k:
K (cm/s) Drenaje
102 – 10
-4 bueno
10-4
– 10-6
pobre
10-6
– 10-9
practicamente impermeable
Para rellenos sanitarios:
Para el fondo:k<10-7
(Suelo de arcillas homogéneas debajo de la zona de descomposición & denaje
prácticamente impermeable)
Para la capa de infiltración de la cubierta: k<10-5
(Suelo de arenas muy finas, limos, deposito de arcilla
estratificada, arcillas homogéneas debajo de la zona de descomposición & drenaje pobre, practicamente
impermeable)
11. Dos componentes importantes de un suelo son el agua del suelo y la atmósfera del suelo.
Qué puede decir sobre la retención y el movimiento del agua en el suelo? Acuérdese de los
conceptos de capacidad de campo y de punto de marchitez.
El agua en el suelo (soluciones, no agua químicamente pura)
El agua puede presentarse combinada químicamente con las sustancias minerales constituyentes del suelo,
asi aparecen
Agua estrucural. hidratos propiamente dichos (hidroxidos) como cosecuencia de la reaccion de oxidos metalicos con molecualas de agua: MgO + H2O Mg(OH)2 perdiendose calor en la
reaccion y perdiendo el gua su unidad molecular.
Agua de cristalizacion. hidratos en los cuales el agua conserva su unidad molecular y cuya formación va acompañada de una libercion menor de calor. CaSO4.H20.
La hidratación y deshidratación son reacciones eversibles. Los minerales del suelo pueden contener
abundante agua en sus cristales.
El agua en el suelo (libre)
Según la interaccion ente las particulas solidas del suelo y las moléculas de agua, resultaran para estas,
propiedades muy diferentes. Asi, las moléculas de agua en contacto directo con las particulas de solido,
estaran fuertemente adheridas a las mismas: el agua estara adsorbida sobre el solido y sus propiedades
difieren de las del agua libre; no es disolvente, no congela a 0°C. Las moléculas de agua entre sí estan
unidas por fuerzas de chesion. A medida que el agua forma una capa mas gruesa en torno de la particula
del solido, el peso de dicha capa aumenta y las fuerzas de adherencia son menores y pueden ser vencidas,
por ej. Por la accion de las raices de las plantas, por la fuerza de gravedad.... Asi, apaecen:
El coeficiente higroscópico que corresponde al contenido de agua de un suelo que ha secado competamente y luego se deja en una atmosfera de humedad definida.
El coeficiente de marchitez, que indica la tensión máxima del agua del suelo que son capaces de
vencer las plantas. Si las tensiones son mayores (menor el contenido de agua), las hojas de las
plantas comenzaran a marchitarse. Al contenido de agua correspondiente al punto de marchitez se
lo llama humedad critica.
Si aumentamos el contenido de agua en el suelo, llega un momento en que la misma llena totalmente todos los poros del suelo y cae por gravedad. Se dice que el suelo esta saturado de
agua. Esta situación es negativa para las plantas : las raices quedan sin el oxigeno necesario, se
altera la actividad bacteriana y los procesos de nitificacion consecuentes, se pierden nutrientes por
arrastre en el agua que los contiene
Si a un suelo saturado de agua se lo deja drenar unas 48 hs , retendra finalmente cierta cantidad de agua sobre todo en sus microporos. Se llama capacidad de campo al contenido de agua en esta
situación.
Entre la satuiracion y la capacidad de campo hay un exceso de agua que se desprende del suelo
por gravedady resulta inconveniente para las plantas. Se llama agua libre o superflua.
12. Explique el papel de la adsorción en el suelo. Diferenciar y explicar las ideas de :
intercambio iónico, quimiosorción y adsorción física, indicando su importancia para nuestro
estudio.
las moléculas de agua en contacto directo con las particulas de solido, estaran fuertemente adheridas a las
mismas: el agua estara adsorbida sobre el solido y sus propiedades difieren de las del agua libre; no es
disolvente, no congela a 0°C. Las moléculas de agua entre sí estan unidas por fuerzas de chesion. A
medida que el agua forma una capa mas gruesa en torno de la particula del solido, el peso de dicha capa
aumenta y las fuerzas de adherencia son menores y pueden ser vencidas, por ej. Por la accion de las raices
de las plantas, por la fuerza de gravedad....
13. Explique el papel de la precipitación química y la formación de complejos en el suelo.
14. Por que son importantes los seres vivos que habitan en el suelo? Agregue las principales
reacciones biológicas que tienen lugar en el suelo y cual es su importancia para nuestro
estudio.
15. Qué es la fertilidad de un suelo? Cuales son los factores de la fertilidad? Que es un factor
limitante? Dé ejemplos
16. Que son la erosion, el agotamiento y la degradación de un suelo? Cómo se originan y se
pueden evitar?
CONTAMINACIÓN DE SUELOS
1. Qué se entiende por aislamiento de un suelo contaminado? Cuáles son las 2 maneras
principales de aislar un suelo contaminado? Explíquelo y ayúdese con esquemas.
Medidas para el saneamiento de suelos contaminados:
Aislamiento (evita la dispersión de los contaminantes)
Saneamiento (destruye el contaminante o lo saca del sitio)
Aislamiento. Es provisorio. Puede ser estatico o dinamico
Aislamiento estatico
Impermeabilización de paredes, cubierta y fondo. Si el fondo es naturalmente impermeable, no hace falta
impermeabilizarlo. La cubierta es semejante a la de un relleno. Los laterales se hacen mediante
tablestacado, inyección de materiales cementicios, arcillas, etc.
concentración del contaminante
concentración
máxima admisible
distancia al aislamiento distancia al foco de contaminacion
Aislamiento dinamico
Se deprime la napa mediante bombeo, para evitar el arrastre del contaminante por el agua subterránea.
2. Qué se entiende por saneamiento in situ de un suelo contaminado? Explíquelo, indique una
técnica para hacerlo y ayudese con esquemas.
Medidas de saneamiento. Pueden ser in situ (sin mover el suelo de lugar) o ex situ (extrayendo el suelo
y tratándolo en el mismo predio o en otro predio). La operación que distingue unas de otras es la
excavación del suelo contaminado.
Tratamiento in situ
3. Qué se entiende por saneamiento ex situ de un suelo contaminado? Explíquelo, indique una
técnica para hacerlo y ayudese con esquemas
Medidas de saneamiento. Pueden ser in situ (sin mover el suelo de lugar) o ex situ (extrayendo el suelo
y tratándolo en el mismo predio o en otro predio). La operación que distingue unas de otras es la
excavación del suelo contaminado.
Tratamiento ex situ fuera del predio
Tratamiento ex situ en el predio
4. Cuáles son las ventajas e inconvenientes del saneamiento in situ de un suelo contaminado?
Explíquelas
Medidas in situ – Util para areas extensas con bajas concentraciones de contaminante
Ventajas
Instalaciones relativamente simples y baratas
Evita excavación, transporte y almacenamiento de suelos
Menos riesgo para el entorno al no mover los materiales contaminantes
No necesita depositop para el material tratado Desventajas
Tiempos largos de tratamiento
Difíciles en suelos mixtos, arenosos-arcillosos
Puede empeorar la situación si los contaminantes se mueven y dispersan en el suelo
Resultados dificiles de controlar
5. Cuáles son las ventajas e inconvenientes del saneamiento ex situ de un suelo contaminado?
Explíquelas
Medidas ex situ – util par aareas pequeñas con altas concentraciones de contaminantes
Ventajas
Tratamiento perfectamente controlable
Tecnología perfectamente conocidas y probadas
Mas facil de corregir estudios iniciales
Tiempos cortos de tatamiento
Se pueden aplicar distintos tratamientos en una misma area, según el contaminante del lote
Desventajas
Riesgos ambientales asociados a la excavación y transporte y almacenamiento. Como desprendimiento de particulas de suelo contaminadas, emisiones de gases y vapores. Estos riesgos
se agravan si el suelo a tratar esta en una ciudad.
Aparecen los costos de excavación, transporte del material, almacenamiento y de protección ambiental
Hay que reubicar los suelos tratados
6. Qué se entiende por lavado de suelos para el sanemiento de un suelo contaminado?
Explíquelo, indique limitaciones, usos, etc.
Metodos de tratamiento
Excavar y llevar a rellenos sanitarios
Excavar e incinerar. Sobre odo par materia organica
Macroencapsulado en el sitio. Se convierte el sitio en un rellno
Procesos químicos: lavado
Tratamientos químicos. Transformar químicamente en otras no toxicas, en un preciopitado que se recupera o mas facil de disponer
Solidificacion: mezclar con cemento, arcilla para que el contaminante quede en la matriz
Vitrificacion::enterrar electodos y elevar a hasta temperaturas de 1700°C
Tratamientos termicos
Tratamientos biológicos
Proceso químico de lavado
Lavado in situ
Problemas asociados
Migración de contaminantes que se puede evitar confinando el sitio
Introducción del agua de la napa, por lo que se aparecerá un exceso de agua a tratar
En zonas ricas en limo o arcilla no fluye el solvente
Si el suelo no es homogéneo, habra flujos preferenciales y zonas que no seran atravesadas por el solvente
En ciertas circunstancias el solvente empleado se puede transformar en un contaminante por lo que se prefiere emplear, como liquido de lavado, el agua. A lo sumo con agregado de aditivos
biodegradables.
Se prefiere este metodo si
La zona a tratar es muy extensa. Se emplea sistema de muchos pozos
Si existen edificios en el area
Si la contaminación esta muy profunda Solventes
Se puede emplear cualquier solvente que sea selectivo para el contaminante a tratar, que se separe bien
del agua del suelo y del suelo mismo. Debe ser no toxico, no volátil, barato
Lavado ex situ
Solventes
Se emplean solventes de distinto tipo , incluso agua sola o con aditivos, en particular tensioactivos.
El liquido empleado para el lavado se recupera o se trata y desecha
Es un sistema conveniente para grava y arena pero malo para lima y arcilla ya que
El contaminante se adsorbe sobre las particulas
Las particulas de arcilla quedan en suspensión en el liquido
Esto exige una clasificacion granulometrica previa de los componentes del suelo. La fraccion gruesa se
lava, los finos se envian a otro tratamiento o a relleno.
Limitaciones
No se justifica su empleo si los finos superan el 30 o 40% de los constituyentes del suelo.
Si hubiese mas de un contaminante diferente hay que emplear varias etapas, con diferentes solventes
Puede haber riesgos ambientales por explosiones incendios.
7. Qué entiende por tratamiento biológico in situ de suelos para el saneamiento de un suelo
contaminado? Explíquelo, indique limitaciones, usos, etc
Tratamientos biológicos. Para la destrucción de materia organica fundamentalmente. Pueden ser in situ
o ex situ. Los ex situ pueden bombear el agua subterránea y tratarla solo a ella o excavar el suelo y
tratarlo en un biorreactor.
Tratamientos biológicos in situ
Normalmente suele haber bacterias propias del suelo aptas para la biodegradación de los contaminantes.
Agregar bacterias especializadas no da resultados favorables, salvo en el corto plazo. En cambio,
normalmente escasean el oxigeno y nutrientes, en particular el nitrogeno y el fósforo.
Si el contaminante aparece en fase vapor o liquida puede ser arrastrado y tratado externamente. Pero la
fase liquida también puede quedar retenida por los sólidos del suelo y no ser arrastrada por bombeo.
Esta es la que sera biodegradada.
Si se aspiran los gases del suelo
se arrastran los vapores contaminantes,
se incrementa la evaporación de la fase liquida (por descenso de la presión)
y se facilita la introducción del oxigeno y con ello, la actividad bacteriana. Para ayudar a la
introducción del oxigeno, se puede inyectar aire. Los caudales de aire son mayores en la etapa de
arrastre y evaporación de los contaminantes, reduciéndose luego, durante la biodegadacion.
Ventajas
Técnica sencilla y poco costosa Limitaciones
Lenta. Si las concentraciones de contaminantes superan las 100ppm, se demora mas de un año.
Requiere una permeabilidad adecuada del suelo. Debe superar los 10-4
cm/s caso contrario se complica el pasaje de oxigeno y los nutrientes.
Necesita controles adecuados. Contolando el CO2 & el O2, se lora establecer el grado de
actividad bacteriana y el avance del tratamiento.
8. Qué entiende por tratamiento biológico ex situ de suelos para el saneamiento de un suelo
contaminado? Explíquelo, indique sus distintos tipos, indique limitaciones, usos, etc. Hacer
esquemas
Tratamientos biológicos. Para la destrucción de materia organica fundamentalmente. Pueden ser in situ
o ex situ. Los ex situ pueden bombear el agua subterránea y tratarla solo a ella o excavar el suelo y
tratarlo en un biorreactor.
Tratamientos biologicos ex situ
Cuando la permeabilidad del suelo no supera los10-4
cm/s los tratamientos in situ presentan problemas
tales que se prefieren los ex situ.
El material extraido puede ser sometido al tratamiento biológico mediante las siguientes técnicas:
Cultivo de suelos (landfarming). Consiste en preparar un asuperficie adecuada , bajo un tinglado y extender sobre ella el suelo a trtar formando una capa de entre 30-60cm de espesor. Si
es necesario se agregan los nutirntes que correspondadn (en forma de abonos comerciales).
Periódicamente se somete al material a laboreos convenientes como rastrillado. En el caso que se
desprendan vapores contaminantes, el tinglado se reemplaza por una estructura cerrada, cuyo aire
inteior se aspira y se trata antes de su emisión a la atmosfera.
Tratamiento en parvas
Biorreactores para medios solidos y semisólidos. Los biorreactores son aptos para tratar cantidades pequeñas de suelos contaminados.
o El metodo mediante barros es rapido, bastan unas semanas de tratamiento. El material ya
tratado requiere una deshidatacion previa a volverlos a su sitio.
o Para tratar medios semisólidos, con solo un 30-40% de humedad, puede ser necesario
agregar aditivos que aumenten la permeabilidad , por ej arena.. Se tarda unas 3 a 4 veces
mas que en el metodo de barros. El material ya tratado se vuelve directamente a su sitio.
9. Cómo se puede tratar térmicamente un suelo contaminado? Explíquelo, indique
limitaciones, cuidados , usos, etc
Tratamientos termicos
Se puede reducir a una desorcion termica
O bien llegar a una incineración verdadera
Desorcion termica
Tiene lugar entre 300 y 400°C. En primer lugar hay una evaporación masiva, luego aparece la desorcion
verdadera
Incineración verdadea
A temperaturas mayores, aparece la descomposición de acidos humicos, hidrocarburos, etc. Llegándose a
la oxidación mas o menos total de la materia organica a temperaturas ente 800 y 1200°C.
Los resultados dependeran del tipo de solido, de la sustancia a remover y de la temperatura final
alcanzada. ( a mayor temperatura, mayor eficiencia).
Debe cuidarse la formación de atmoferas combustibles o explosivas,
evitarse que se desprendan sustancias contaminantes atmosfericas preexistentes (vapores de compuestos organicos, particulas de metales pesados),
o bien que se formen nuevas (SOx, Nox) en cuyos casos se deberan hacer los tratamientos de gases correspondientes.
Tratamiento de incineración ex situ de suelos contaminados
1. preparar el suelo excavado, triturándolo en varias etapas hasta llegar a 30-60mm. En caso de
suelos pegajosos se emplean instalaciones especiales.
2. el material se zarandea
3. se carga en el horno, que consiste en 3 tambores rotativos:
3.1. en el tambor secador , se seca el suelo a una temperatura de 200-400°C. 30-45 minutos
3.2. en el tambor incinerador tiene lugar la combustión a temperaturas hasta 1200°C. 30-45
minutos
3.3. tambor enfriador para recuperación de calor.
Por las altas temperaturas de incineración y los largos tiempos de permanencia son destruidos todos los
compuestos organicos dañinos, que, esencialmente son oxidados a CO2 y H2O.
La corriente de gases de escape fluye por los tambores, en contracorriente al material a tratar y luego se
traslada a una gran instalación de depuacion en cuato etapas, con lo cual se cumplen ampliamente los
limites fijados por la legislación. Tratamiento de los gases de escape:
i. separación del polvo grosero mediante un ciclon
ii. postcombustion para destruir los compuestos organicos
iii. tratamiento por via seca: agregado de hidroxido de calcio que reacciona con los
compuestos gaseosos inorgánicos para formar compuestos salinos solidos
iv. filtro de mangas que retiene a los compuestos salinos solidos, junto con el polvo que aun
arrastran los gases.
v. Filtro de 2 etapas para polvo muy fino
vi. Sistema para la reducción de oxidos de nitrógeno mediante amoniaco.
10. Qué técnicas de estudio de suelos contaminados conoce? Explíquelo, indique limitaciones,
usos,etc.
Estudios de suelos
Las diferentes técnicas para el estudio de suelos contaminados, buscan determinar el grado de
contaminación de los mismos, el tipo de contaminación, los limites de la zona contaminada para poder
elegir el tipo de tratamiento que se hará.
Técnicas para el estudio de suelos
Perforación con extracción de núcleo. Se sacan testigos a distintas profundidades. Desventajas
Si se atraviesan estratos impermeables, se puede permitir la migración del contaminante
Si se rompen tambores enterrados en el sitio de estudio conteniendo contaminantes, el
contaminante queda en libertad y fluye en el suelo.
Es costoso extraer la muestra y luego su análisis
Análisis de gases intersticiales. Muy poco precisos. Sirve para delimitar el area en planta
Técnicas analíticas (ej cromatografía). Es difícil separar los contaminantes del suelo que los retiene. En general se los extrae mediante solventes
Detectores de metales. Para ubicar recipientes y contenedores metalicos
Estudio de los seres vivos existentes y su comparación con los de los suelos no contaminados. O bien colocar individuos de determinadas especies que sean sensibles a los toxicos que contaminan
el suelo,.
RESIDUOS SÓLIDOS
1. Qué entiende por residuo sólido y qué por basura? Cuáles son los orígenes principales de los
residuos sólidos? Dé las características principales de los respectivos residuos sólidos.
Residuo solido. Resto de una operación, de un proceso de fabricación o de una actividad y tal que puede
ser individualizado.
Basura. Un conjunto de residuos solidos, tales que para poder identificarlos debe incorporársele cierto
trabajo (de separación). Dentro de la basura existen resioduos solidos recuperables y que le dan valor.
En la recuperación se incorpora trabajo que influira en los costos y por lo tanto en el valor de la basura.
Origen de la basura
Domiciliaria. Producida en las viviendas y constituida por papeles, restos de comida, restos de podas.
Comercial. Semejante a la anterior pero con predominio de papel, carton, restos de embalaje
Industrial. Divisible en dos partes, una similar a la domestica y otra propia de cada industria(muy
variable en cantidad y calidad)
Institucional (hiospitales, escuelas). Divisible en dos partes, una similar a la domestica y otra propia de cada institución (interesa la de los hospitales por su contenido de elementos
patogenos7radioactivos)
Barrido de calles
Poda de arboles y jardinería de plazas
2. De qué maneras se puede evaluar la calidad de un residuo sólido? Acuérdese del ensayo de
lixiviación, su objetivo y su utilidad.
Calidad de la basura
Se puede expresar de distintas maneras:
A partir de sus componentes fisicos o elementos comercialmente utilizables, como ser:papel,
metal, plásticos, vidrios en porcientos
Porcentaje de sustancias minerales y sustancias organicas e incluso el análisis químico
Poder calorífico
Humedad
Grado de compactacion
Densidad, en kg/m3. es un valor difícil de determinar exactamente por la heterogeneidad propia
de la basura y su compactibilidad. La densidad disminuye al aumentar la proporcion de papeles,
cartones, latas(mayor desarrollo economico). Si el contenido de materia organica, con alta
humedad, es elevado, la basura s ecomprime poco ypor lo tanto su densidad no crece tanto con la
compactacion.
Todas estas características estan relacionadas con la elección del proceso de tratamiento. Por ejemplo la
humedad sera eliminada en una combustión, los procesos biológicos actuan sobre sustancias organicas
y no son utilizables si existen sustancias toxicas, la incineración no necesita combustibles si la basura
tiene alto poder calorífico, para calcular los equipos de recoleccion necesarios y el volumen ocupado por
la basura en la disposición final se necesita saber su densidad.
En USA un 49% de la basura esta constituida por papeles, cartones y un 11% por MO. Su humedad 6.5%
En BS AS un 21% de la basura esta constituida por papeles, cartones y un 63% por MO. Su humedad
51%.
Lo que refleja habitos totalmente difeentes (ellos consumen mucha comida envasada). Asi, para uno u
otro pais funcionan correctamente diferentes procesos o equipos de tratamiento de basuras.
3. Qué entiende por ensayo de lixiviado o prueba de lixiviación? Dé una idea clara del ensayo,
su objetivo y su utilidad.
Para el caso de residuos solidos cuyo destino sean rellenos sanitarios, se puede evaluar su toxicidad
mediante el ensayo de lixiviado. Consiste en:
1. pulverizar el residuo ej 03.5mm
2. colocar una cantidad determinada del mismo en un solvente ej acido acetico en agua desionizada
3. agitar
4. filtrar
5. analizar el liquido filtrado determinando:As, Ba, Cd, Cr6+, Pb, HgSe, AG, fosforo organico, CN-
,PCB. Los limites admisibles variaran según los paises. Ej los limites para el lixiviado resultan de
multiplicar por 10 los limites para el agua potable. La diferencia en el PH se debe al tipo de
rellenamiento sanitario. Al disminuir elPH aumenta la solubilidad de los metales pesados en el
lixiviado.
4. Cuáles son los principales efectos ambientales del deposito descontrolado de basura?
Efectos producidos por los residuos solidos. Pueden ser muy visibles o solo detectables a largo tiempo.
Efectos sobre la salud y el ambiente. Los basurales generan olores, humos, problemas de combustión espontanea, son habitados por insectos y roedores que pueden transmitir
enfermedades, agregan posibilidad de lesiones .
Efectos economicos. Desvalorización de propiedades cercanas, gastos para extinguir los incendios por autocombustion, contaminación de napas de agua, etc
Efectos sociales. Cirujeo.
Principales acciones ambientales del deposito descontrolado de basuras
1. Contacto directo, via dermica y via prenteral
2. Inhalación
3. Ingestión
4. Fuego y explosion: evaporación, sublimación, combustión, acción sobre los tejidos vivos
5. Erosion eolica: dispersión y posterior sedimentación, inhalación, ingestión, contacto o via parenteral.
6. Lluvia
7. Percolado
8. Escurrimiento superficial
9. Cadenas troficas: acuatica, terrestre
10. Vectores de enfermedades: roedores, insectos, aves, cerdos
11. Problemas sociales y economicos. Cirujeo, depreciación de terrenos
5. Qué factores inciden sobre la recolección de residuos sólidos domiciliarios? Qué se
determina mediante dichos factores? Explique y dé ejemplos de cada caso.
Recoleccion
La etapa de recoleccion consiste en el retiro de los residuos almacenados. Es de incumbencia municipal.
Se hace casa por casa o bien en lugares determinados de acumulación.
Para definir el sistema de recoleccion:
La diagramacion del servicio
Tipos de equipos a usar
Frecuencia con que se hace la recoleccion
Se deben tener en cunta los siguientes factores:
Tipo de basura. Ej si tiene alto contenido de MO y el tiempo es calido, requiere menores tiempo de almacenamiento (para evitar putrefacciones) y por tanto mayor ferecuencia de recoleccion.
Densidad de población. Puede estar agrupoada o dispersa. Planificada en forma irregular o circuñar
Consideraciones de transito o circulación. Calees de una o dos manos determinan un solo viaje o
dos para cubrir ambas aceras.
Lugares donde van a estar almacenados los residuos(de donde se van a retirar). De la acera o del domicilio mismo.
Clima
Zona rural o urbana
Al diagramar y planificar la recoleccion de basuras no deben olvidarse los aspectos sanitarios ni los
aspectos economicos.
Se habla de tiempo de recoleccion, búsqueda y descarga de la basura en el camion, tiempo de transporte
del camion completo, tiempo de descarga, y tiempo de vuelta al recorrido o al garage.
Para disminuir el tiempo de recolección Se recurre a puntos donde se aglomera la basura antes de su recoleccion
Se diseña el recorrido para evitar recorridos muertos.
6. Qué es la recolección separada de residuos sólidos domiciliarios? Explique su respuesta.
Indicar ventajas e inconvenientes de su empleo.
A. clasificación domiciliaria
B. clasificacion en los recipientes de deposito intermedio
C. transporte de los recipientes de deposito intermedio
D. transferencia centralizada a grandes transportes
E. grandes camiones
Ventajas de la recoleccion separada
ahorro de energia y de materias primas
reducción del espacio para disposición final
abaratamiento del manejo de los residuos solidos (rebajas de tasas municipales respectivas)
7. Qué es una estación de transferencia y para que se emplea? Explicar cual es la causa
principal de su empleo.
La basura resultante del barrido manual de veredas y caklles es acumulada por los barrenderos en puntos
de acumulación, dionde luego son recogidas. Tambien se la acumula en puntos de acumulación en el
caso de grandes barrios con difi9cil acceso entre viviendas, villas miserias, barrios rodeados de zonas
verdes. A los puntos de acumulación se los llama estacion de transferenciao transbordo.
Luego de la recoleccion y transporte de basura puede irse a una etapa de transferencia a camiones
mayores, que abaratan el proceso si las distancias son grandes o el acceso difícil (esto ultimo obliga a
utilizar equipos pequeños de recoleccion). Luego se pasa a una etapa de transporte en esos camiones
grandes.
8. Qué entiende por tratamiento de los residuos sólidos y qué por disposición final de los
mismos? Qué diferencias hay entre ambos conceptos?
Metodos de tratamiento (compostado ó incineración)
Se diferencian de los de disposición final porque en ellos hay reducción de forma o de volumen pero
queda un residuo que debe ser eliminado. Lo que no ocurre en la disposición final, la que si esta
correctamente hecha , implica que nos olvidamos del problema de la basura dispuesta.
Metodos de disposición final (arrojar los residuos al mar o bien enterrarlos como rellenamiiento
sanitario)
9. Qué es el mantillo de basura o compost? Cómo se obtiene y para que sirve? Explique e
indique las limitaciones prácticas que presenta este método de tratamiento de residuos
sólidos.
Metodos de tratamiento: compostado o incineración. En ellos queda un residuo que debe ser eliminado.
Compostado
Para llevar a cabo el proceso biológico se debe
mantener la relacion carbono/nitrogeno en un optimo de 35. agregar material leñoso si falta carbono & barros si fala nitrogeno
la humedad debe ser de 60%. Sino agregar agua
la transformación es aeróbica para evitar olores en el proceso y en el compost, por lo tanto agregar oxigeno
separar los materiales que no sufriran transformaciones biológicas
triturar los materiales que sí las sufriran para que el compost sea homogeneo La MO sufre una serie de cambios:
1. primero, los carbohidratos y sacáridos de bajo peso molecular son metabolizados por bacterias
(ph=5, t:35°C)
2. en una seunda etapa, son metabolizadas las proteinas y compuestos
nitrogenados(ph=8.t:70°C), apareciendo amoniaco
3. se oxida el amoniaco a nitritos y nitratos. (bajoph, t:45°C)
Productos resultante:
compost: un material organico biológicamente estabilizado de características similares al humus. No es un fertizante por su bajo contenido de nutrientes, en particular potasio., peo es un excelente
mejoradosr de suelos, incrementando la capacidad de los mismospara retener humedad, mejora la
aireación del suelo, impide el anegamiento, fomenta el crecimiento de las plantas, provee
sustanciasd organicas al suelo y las plantas, procura espacio vital para los organismos utiles del
suelo. Se emplea en horticultura, jardinería, floricultura, plantaciones de vid,y frutales, para
recuperar suelos..
materiales no aprovechables: piedras, arena, trozos de polietileno, maderas, papeles no
transformados
materiales aprovechables: metales y vidrios Ventajas
vuelve materia al ciclo biológico
ayuda para la agricultura
no es comntaminante
Limitaciones
costo en particular del transporte del compost desde la planta hasta el lugar de uso.
10. Explique qué entiende por incineración de basuras como método de tratamiento municipal o
centralizado de residuos sólidos urbanos. Cuáles son sus ventajas e inconvenientes?
Metodos de tratamiento: compostado o incineración. En ellos queda un residuo que debe ser eliminado.
Incineración
La incineración persigue, mediante combustión, reducir el peso y volumen de la basura.
1. separar previamente a los materiales incombustibles
2. secar la basura
3. quemar la basura. Según las características de la basura se debe agregar o no combustibles
4. postquemar los gases hasta 800°C. Se procura recuperar el calor de los gases de escape, reduciendo
su temperatura a 200°C. Se obtiene asi vapor que se emplea como fuente de calor o para producir
energia electrica.
5. tratar los gases para evitar contaminación atmosferica
Resultado: un resto de cenizas y escoria de un 20-30% del material original.
Desventajas que hacen que se use solo para casos particulares este tratamiento:
Costo de combustible
Costo de equipos
11. Que es un rellenamiento sanitario? Cuáles son los objetivos y las características principales
del mismo? Explique.
Metodos de disposición final de basuras: arrojar los residuos al mar o enterrarlos en forma de
rellenamiento sanitarios
Enterramiento bajo la forma de rellenamiento sanitario.
Es una evolución del basural a cielo abierto.
Consiste en confinar la basura, compactarla y cubrirla diariamente con una capa de tierra. La basura va
transformándose biológicamente, primero aeróbica y luego y principalmente anaerobicamente, con
producción de gases y liquidos.
Los gases (CH4, CO2, H2S) estaran obligados por la cubierta a ir hacia los laterales. Los liquidos, con
alta DBO, tienden a percolar por la basura y se incrementan con las aguas de lluvia, pudiendo alcanzar a
la napa contaminándola. Incluso si la napa es muy alta, puede inundar la parte inferior del rellenamiento
sanitario, agravando el problema. Se debe evitar la entrada de roedores y la salida de larvas de insectos.
No se justifica económicamente el uso de los gases del relleno, pues son corrosivo. Temperaturas
superiores a los 35°C son normales durante los primeros 2 mses.
La forma en que se hará el relleno (sobre el terreno, en trincheras, en depresiones) depende de:
el tipo de terreno, el area disponible, la cantidad y calidad de la basura, las expectativas de crecimientoel
tipo y la cantidad de los equipos
sobre el terreno en trincheras en depresiones
Todo esto obliga a una serie de acciones
Cuidar la base, es decir, el terreno sobre el que se hara el rellenamiento, si es muy poroso se lo debe impermeabilizar mediante capas asfálticas, agregado de suelos arcillosos, haciendo un suelo
cemento, cubriéndolo con plásticos. Sobre todo si la distancia a la primera napa es pequeña. Si
la napa esta suficientemente profunda, el propio terreno puede actuar como filto de los liquidos
que percolan.
Compactar la tierra de la cubieta para que no salgan las larvas de moscas
Mantener una cierta relacion de arena/arcilla en la capa de la cubierta, para permitir la salida
de los gases y evitar la entrada del agua de lluvia
Cubrir diariamente la basura con un minimo de 15 a 20 cm de tierra, para evitar salir a larvas de insectos y la entrada de roedores
Si la capa de la cubierta es muy impermeable se le practican agujeros para permitir el escape de los gases e impedir la entrada de roedores.
Para prever el descenso en el nivel de la basura por su transformación, se toma una revancha del 10% del espesor de la basura y de la cubierta.
Controles
Verificación de las características de la napa antes, durante y después del rellenamiento
Control de los gases de escape, en particular metano, para evitar su acumulación en viviendas cercanas y su posible explosion.
Control del asentamiento del terreno para estudiar la evolucion del relleno
12. Qué procesos sufre la basura dentro de un rellenamiento sanitario? Explique su respuesta
La basura va transformándose biológicamente, primero aeróbica y luego y principalmente
anaerobicamente, con producción de gases y liquidos.
Los gases estaran obligados por la cubierta a ir hacia los laterales. Los liquidos, con alta DBO, tienden a
percolar por la basura y se incrementan con las aguas de lluvia, pudiendo alcanzar a la napa
contaminándola. Incluso si la napa es muy alta, puede inundar la parte inferior del rellenamiento
sanitario, agravando el problema. Se debe evitar la entrada de roedores y la salida de larvas de insectos
13. Qué cuidados hay que tener para la preparación y operación de un rellenamiento sanitario?
Explique
Los gases estaran obligados por la cubierta a ir hacia los laterales. Los liquidos, con alta DBO, tienden a
percolar por la basura y se incrementan con las aguas de lluvia, pudiendo alcanzar a la napa
contaminándola. Incluso si la napa es muy alta, puede inundar la parte inferior del rellenamiento
sanitario, agravando el problema. Se debe evitar la entrada de roedores y la salida de larvas de insectos
Todo esto obliga a una serie de acciones
Cuidar la base, es decir, el terreno sobre el que se hara el rellenamiento, si es muy poroso se lo
debe impermeabilizar mediante capas asfálticas, agregado de suelos arcillosos, haciendo un suelo
cemento, cubriéndolo con plásticos. Sobre todo si la distancia a la primera napa es pequeña. Si
la napa esta suficientemente profunda, el propio terreno puede actuar como filto de los liquidos
que percolan.
Compactar la tierra de la cubieta para que no salgan las larvas de moscas
Mantener una cierta relacion de arena/arcilla en la capa de la cubierta, para permitir la salida de los gases y evitar la entrada del agua de lluvia
Cubrir diariamente la basura con un minimo de 15 a 20 cm de tierra, para evitar salir a larvas de insectos y la entrada de roedores
Si la capa de la cubierta es muy impermeable se le practican agujeros para permitir el escape de los gases e impedir la entrada de roedores.
Para prever el descenso en el nivel de la basura por su transformación, se toma una revancha
del 10% del espesor de la basura y de la cubierta.
Controles
Verificación de las características de la napa antes, durante y después del rellenamiento
Control de los gases de escape, en particular metano, para evitar su acumulación en viviendas cercanas y su posible explosion
Control del asentamiento del terreno para estudiar la evolucion del relleno
14. En funcion de que factores elegiría un terreno para hacer en el mismo in rellenamiento
sanitario?
El terreno sobre el que se hara el rellenamiento, si es muy poroso se lo debe impermeabilizar mediante
capas asfálticas, agregado de suelos arcillosos, haciendo un suelo cemento, cubriéndolo con plásticos.
Sobre todo si la distancia a la primera napa es pequeña. Si la napa esta suficientemente profunda, el
propio terreno puede actuar como filtro de los liquidos que percolan.
Los resultados obtenidos con un rellenamiento no son extrapolables a otro en otro lugar, pues varian las
características de la basura, el terreno, etc.. se suelen hacer pequeños rellenamientos piloto de ensayo en
el lugar y condiciones elegidos.
15. Que es un residuo especial o peligroso? Explique
Un residuo es especial o peligroso si puede causar un efecto adverso sobe la salud humana o el medio
ambiente, en las condiciones en las cuales se lo maneja, almacena, transporta, trata o dispone.
Se pueden clasificar los residuos peligrosos
en funcion de su peligrosidad según:
Inflamabilidad
Corrosividad
Radioactividad
Toxicidad
, etc en base a nombres genericos:
escorias metalicas peligrosas
cenizas peligrosas
pavesas
lodos peligrosos
acidos peligrosos
álcalis peligrosos
en funcion de la industria generadora
16. explique 3 métodos para el tratamiento de residuos peligrosos
Incineración: descomposición termica para convertirlo en menos vluminoso, menos toxico, no nocivo.
Exige tratar los gases (debe cuidarse los liquidos o polvos resultantes que suelen ser residuos peligrosos).
Variables del proceso y del residuo
combustibilidad
productos y subproductos de la combustión
tiempo de residencia en el hogar
temperatura de la llama y del hogar
turbulencia en la zona de reaccion, etc
Composteado. Usado para residuos de la industria alimenticia
Solidificacion. Fijan o encapsulan los residuos dentro de una matriz solida del producto final. Se
pueden emplear procesos basados en cemento, cal, asfalto, resinas sinteticas dependiendo del residuo a
tratar. Tambien se pueden usar tambores con el residuo y luego cubrirlos totalmente con un material
conveniente.
17. Cuáles son las principales formas de disposición final de residuos perligrosos? Explique
indicando ventajas e inconvenientes de cada una.
Disposición en domos salinos. Se inyecta agua en la formación salina, se evacua la salmuera, y en el
agujero asi abierto, se arrojan los tambores con los residuos a disponer. Finalmente se sella el conducto
de entrada. Tambien se pueden usar minas de sal agotadas.
Inyección en pozos profundos. Se bombean los residuos, toxicos o no, en formaciones rocosas
permeables aisladas de acuifeos de agua potable y de estratos productores de pertroleo. N general en
profundidades de 300 a 2400m.
Rellenos industriales o de seguridad: para no afectar al medio ambiente debe:
Seleccionarse cuidadosamente la ubicación
Construirse y operarse con criteio
Colocarse un cierre adecuado: Capas superiores:
o Suelo de las raices
o Hoja filtrante 1
o Drenaje
o Aislamiento de polietileno
o Aislamiento de arcilla
o Hoja filtrante 2
o Arena
o Basura
Capas inferiores
o Basura
o Drenaje
o Aislante de polietileno
o Aislamiento de arcilla
o Arena
o Aislante de polietileno
o Tierra apisonada
o Hormigón armado recubierto
Cuidarse después del cierre
Control del agua superficial y subterránea, y del lixiviado
Registro de datos