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8/7/2019 46361582 Ejercicios Resueltos de Ciencias Ambient Ales
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER
FACULTAD DE INGENIERA QUMICA
Tema:
CTEDRA : CIENCIAS AMBIENTALES
CATEDRTICO : Ing. JOSE POMALAYA VALDEZ
ALUMNO : FUENTES VIVANCO , Walter Carlos
SEMESTRE : IX
HUANCAYO PER
2010
PROBLEMAS RESUELTO DECONTAMINACION DEL AGUA, AIRE Y
SLIDOS
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LA CONTAMINACIN AMBIENTAL
El aumento continuo de la poblacin, su concentracin progresiva en grandes
centros urbanos y el desarrollo industrial ocasionan, da a da, ms problemas al
medio ambiente conocidos como contaminacin ambiental. sta consiste en la
presencia de sustancias (basura, pesticidas, aguas sucias) extraas de origen
humano en el medio ambiente, ocasionando alteraciones en la estructura y el
funcionamiento de los ecosistemas.
1.- Efectos de la contaminacin. Los efectos se manifiestan por las
alteraciones en los ecosistemas; en la generacin y propagacin de
enfermedades en los seres vivos, muerte masiva y, en casos extremos, la
desaparicin de especies animales y vegetales; inhibicin de sistemas
productivos y, en general, degradacin de la calidad de vida (salud, aire puro,
agua limpia, recreacin, disfrute de la naturaleza, etc.).
2.- Causantes de la contaminacin. Los causantes o contaminantes
pueden ser qumicos, fsicos y biolgicos.
Los contaminantes qumicos se refieren a compuestos provenientes dela industria qumica. Pueden ser de efectos perjudiciales muy marcados,
como los productos txicos minerales (compuestos de fierro, cobre, zinc,mercurio, plomo, cadmio), cidos (sulfrico, ntrico, clorhdrico), los lcalis
(potasa, soda custica), disolventes orgnicos (acetona), detergentes,
plsticos, los derivados del petrleo (gasolina, aceites, colorantes, diesel),
pesticidas (insecticidas, fungicidas, herbicidas), detergentes y abonos
sintticos (nitratos, fosfatos), entre otros.
Los contaminantes fsicos se refieren a perturbaciones originadas porradioactividad, calor, ruido, efectos mecnicos, etc.
Los contaminantes biolgicos son los desechos orgnicos, que aldescomponerse fermentan y causan contaminacin. A este grupo
pertenecen los excrementos, la sangre, desechos de fbricas de cerveza, de
papel, aserrn de la industria forestal, desages, etc.
3.- Formas de contaminacin. Se manifiesta de diversas formas:
La contaminacin del aire o atmosfrica se produce por los humos(vehculos e industrias), aerosoles, polvo, ruidos, malos olores, radiacin
atmica, etc. Es la perturbacin de la calidad y composicin de la atmsfera
por sustancias extraas a su constitucin normal.
La contaminacin del agua es causada por el vertimiento de aguas
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servidas o negras (urbanos e industriales), de relaves mineros, de petrleo,
de abonos, de pesticidas (insecticidas, herbicidas y similares), de
detergentes y otros productos.
La contaminacin del suelo es causada por los pesticidas, los abonossintticos, el petrleo y sus derivados, las basuras, etc.
La contaminacin de los alimentos afecta a los alimentos y es originadapor productos qumicos (pesticidas y otros) o biolgicos (agentes
patgenos). Consiste en la presencia en los alimentos de sustancias
riesgosas o txicas para la salud de los consumidores y es ocasionada
durante la produccin, el manipuleo, el transporte, la industrializacin y el
consumo.
La contaminacin agrcola es originada por desechos slidos, lquidos ogaseosos de las actividades agropecuarias. Pertenecen a este grupo los
plaguicidas, los fertilizantes' los desechos de establos, la erosin, el polvo
del arado, el estircol, los cadveres y otros.
La contaminacin electromagntica es originada por la emisin deondas de radiofrecuencia y de microondas por la tecnologa moderna, como
radares, televisin, radioemisoras, redes elctricas de alta tensin y las
telecomunicaciones. Se conoce tambin como contaminacin
ergomagntica. La contaminacin ptica se refiere a todos los aspectos visuales queafectan la complacencia de la mirada. Se produce por la minera abierta, la
deforestacin incontrolado, la basura, los anuncios, el tendido elctrico
enmaraado, el mal aspecto de edificios, los estilos y los colores chocantes,
la proliferacin de ambulantes, etc.
La contaminacin publicitaria es originada por la publicidad, que ejercepresiones exteriores y distorsiona la conciencia y el comportamiento del ser
humano para que adquiera determinados productos o servicios, propiciandoideologas, variaciones en la estructura socioeconmica, cambios en la
cultura, la educacin, las costumbres e incluso, en los sentimientos
religiosos.
La contaminacin radiactiva es la resultante de la operacin de plantasde energa nuclear, accidentes nucleares y el uso de armas de este tipo.
Tambin se la conoce como contaminacin neutrnica, por ser originada
por los neutrones, y es muy peligrosa por los daos que produce en los
tejidos de los seres vivos.
La contaminacin sensorial es la agresin a los sentidos por los ruidos,
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las vibraciones, los malos olores, la alteracin del paisaje y el
deslumbramiento por luces intensas. La contaminacin snica se refiere a
la produccin intensiva de sonidos en determinada zona habitada y que es
causa de una serie de molestias (falta de concentracin, perturbaciones del
trabajo, del descanso, del sueo).
La contaminacin cultural es la introduccin indeseable de costumbres ymanifestaciones ajenas a una cultura por parte de personas y medios de
comunicacin, y que son origen de prdida de valores culturales. Esta
conduce a la prdida de tradiciones y a serios problemas en los valores de
los grupos tnicos, que pueden entrar en crisis de identidad.
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PROBLEMAS DE CONTAMINACIN DEL AGUA
1.-Calcular la dureza de las siguientes aguas ricas en sales de magnesio cuyo
anlisis dan los siguientes resultados :
A.- .,104 24 + MgMx
SOLUCION:
3
3
3
3
3
2
3
2424
1
10
1
09.100
1
1.104,104
gCaCO
mgCaCOx
molCaCO
gCaCOx
molMg
molCaCOx
Lagua
molMgxMgMx
+
++ =
Dureza = LaguamgCaCO /40 3 = 340 ppmCaCO
B.- 3100 ppmMgCO
SOLUCION:
xmolMgCO
molCaCOx
gMgCO
molMgCOx
mgMgCO
gMgCOx
Lagua
mgMgCOppmMgCO
3
3
3
3
3
3
33
31
1
32.84
1
10
1100100 =
Lagua
mgCaCO
gCaCO
mgCaCOx
molCaCO
gCaCO 3
3
3
3
3
3119
1
10
1
09.100=
Dureza = LaguamgCaCO /119 3 = 3119 ppmCaCO
C.- +260 ppmMg
SOLUCION:
xmolMg
molCaCOx
gMg
molMgx
mgMg
gMgx
Lagua
mgMgppmMg
2
3
2
2
23
222
1
1
31.24
1
10
1.6060
++
+
+
+++ =
Lagua
mgCaCO
gCaCO
mgCaCOx
molCaCO
gCaCO 3
3
3
3
3
3 247
1
10
1
09.100=
Dureza = 3247 ppmCaCO
2.- Un agua industrial tiene una concentracin de .,104 24 + MgMx Cul
es su dureza?
SOLUCION:
3
3
3
3
3
2
3
2424
1
10
1
09.100
1
1.104,104
gCaCO
mgCaCOx
molCaCO
gCaCOx
molMg
molCaCOx
Lagua
molMgxMgMx
+
++ =
Dureza = LaguamgCaCO /40 3 = 340 ppmCaCO
3.- Cul es la dureza de un agua natural que tiene una concentracin de
80 ppm en 3CaCO ?
SOLUCION:
Dureza = LaguamgCaCO /80 3 = 380 ppmCaCO
4.- Cual ser la dureza de un agua industrial que tiene la concentracin
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de 60 ppm en +2Ca ?
SOLUCION:
xmolCa
molCaCOx
gCa
molCax
mgCa
gCax
Lagua
mgCappmCa
2
3
2
2
23
222
1
1
08.40
1
10
.16060
++
+
+
+++ =
Lagua
mgCaCO
gCaCO
mgCaCOx
molCaCO
gCaCO 3
3
3
3
3
3 150
1
10
1
09.100=
Dureza = 3150 ppmCaCO
5.- Un agua de un manantial fue tratada con 32CONa .Para reducir su
dureza. Despus de del tratamiento la dureza se ha reducido hasta 10ppm de
3CaCO Cul ser la concentracin de2
3CO en el equilibrio?
Dato:
9
100.53 xKcCaCO=
SOLUCION:
Conociendo la reaccin de precipitacin del 3CaCO y el equilibrio de solubilidad
del mismo, podemos calcular la concentracin del anion carbonato existente en
el equilibrio.
++ ++ NaCaCOCONaCa aq 23322
)(
2
)(3
2
)(3
+
+aqaq COCaCaCO
3
2
)(3
3
3
3
3
33
31
1
09.100
1
10
11010
molCaCO
molCOx
gCaCO
molCaCOx
mgCaCO
gCaCOx
Lagua
mgCaCOppmCaCO
aq
=
=Lagua
molCOx aq2
)(351010
9100.53
xKcCaCO = =
[ ][ ] [ ] [ ] LaguamolCOx
xx
CaKcCOCOCa aq
aq
aqaqaq
2
)(35
5
9
2
)(
2)(3
2)(3
2)( 105
1010105
++ ===
MxCO aq52
)(3 105 =
6.- El anlisis de un agua natural indica que es .,104 24 + MgMx ,
.106 24 + MCax y .,108 34 HCOMx Si se quiere ablandar dicha agua por el
mtodo de la cal y de la sosa [ ]322)( COyNaOHCa , calcule la cantidad de
hidroxido de calcio y de carbonato de sodio que sera necesario emplear por
cada m3 de agua :
SOLUCION:
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A.- .,104 24 + MgMx
B.- .106 24 + MCax
C.- .,108 34 HCOMx
El agua de partida contiene diferentes concentraciones por lo que habr deaadir cal sosa.
Para el calculo de 32CONa necesario se tiene la siguiente reaccin :
NaMgCOCONaMg 23322
+++
Adicin de Sosa 3
3
32
32
2
32
24
1
10
1
106
1
1.104
m
Lx
COmolNa
COgNax
molMg
COmolNax
Lagua
molMgx+
+
=
=3
324,42
m
COgNa
7.- Una muestra de agua residual que llega a una depuradora fue
sometida al ensayo de incubacin reglamentario para la determinacin del
parmetro DBO5. Para ello, y dado que previsiblemente el valor de DBO5 ser
alto, se diluyeron 25 ml del agua residual hasta un litro con agua exenta de
oxgeno.
En esta nueva disolucin se determina la concentracin del oxgeno disuelto
antes del ensayo de incubacin y al finalizar el mismo, despus de 5 das,
obtenindose los valores de 9 y 1 mgO2/l respectivamente. Cul es el valor delparmetro DBO5?
SOLUCIN:
Sabiendo que la DBO5 es la diferencia entre la concentracin inicial y
final de oxgeno disuelto, y teniendo en cuenta el grado de dilucin.
2
2
5
3
25
222
2
25
320)(1
320
)(1
)(10
)(25
)(1
)(
8
819min
Oppmresidualagual
OmgDBO
residualagual
residualaguamlx
residualaguaml
dilucinagualx
dilucinagual
OmgDBO
agual
Omg
agual
Omg
agual
OmgdisueltoOdeucinDis
residualagual
OmgDBO
==
=
==
=
8.- Una muestra de 50 ml de un agua residual se diluy hasta 500 ml con
agua exenta de oxgeno y se determin la concentracin en oxgeno disuelto de
la muestra diluida, que result ser de 6 ppm. Al cabo de 5 das de incubacin
volvi a repetirse la determinacin de oxgeno disuelto, siendo el valor hallado
en esta ocasin de 2 ppm. Calcule la DBO5 del agua residual.
SOLUCIN:
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agualOmgppmOCf
agualOmgppmOCi
dilucinaguamlVd
residualaguamlVr
1/22
1/66
)(500
50
22
22
==
==
=
=
22
5
3
25
2222
25
40)(1
40
)(1
)(10
)(50
)(5.0
)(
4
426min
Oppmresidualagual
OmgDBO
residualagual
residualaguamlx
residualaguaml
dilucinagualx
dilucinagual
OmgDBO
agual
Omg
agual
Omg
agual
OmgdisueltoOdeucinDis
residualagualOmgDBO
==
=
==
=
9.-Un vagn cisterna de 60 m3 acaba de realizar un transporte con etanol. Para
limpiarlo se llena completamente de agua. Cmo variar la DBO total del aguasi haban quedado en el fondo del vagn 10 litros de etanol? Supngase que el
etanol puede sufrir oxidacin total por degradacin biolgica con el oxgeno.
Dato: Densidad del etanol 0.87 g/cm3 a 20 C.
SOLUCIN:
Teniendo en cuenta la reaccin de oxidacin del metanol calculamos el
oxgeno que empleara para su descomposicin.
OHCOOOHCHaqaq 2)(22)(3
22/3 ++
Oxgeno consumido por el metanol:
agual
Omg
aguam
Omg
Og
Omgx
Omol
Og
xOHCHmol
Omolx
OHCHg
OHCHmolx
cm
OHCHgx
OHCHl
OHCHcmx
aguam
OHCHl
15.217217500
1
10
1
32
1
5.1
32
187.0
1
10
60
10
2
3
2
2
2
3
2
2
3
2
3
3
3
3
3
3
33
3
3
==
10.- 100 ml de una muestra de agua residual consume para su oxidacin total 30
ml de una disolucin de dicromato de potasio 0.15 N. Calcule la DQO de dicha
agua residual.SOLUCIN:
agual
OmgDBO
agual
aguamlx
g
Omgx
aguaml
OgxDBO
xxxOxgenodegramosN
oxgenodePesoquivxOxgenodeEquivNOxgenodegramosN
DicromatodeesEquivalentNOxgenodeesEquivalentN
xxxOCrKdeesEquivalentN
2
32
32
3
33
33722
360
10
1
10
100
1036
10368105.4
..
105.415.01030
=
=
==
=
=
==
11.- Una industria qumica que produce acido actico CH3-COOH, evacua un
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caudal de agua residual de 100 l/s con una concentracin en dicho cido de
300 mg/l. Si se elimina el cido actico, oxidndolo hasta CO2 con dicromato de
potasio 1 M, proceso en el que el dicromato se reduce hasta Cr+3, calcule el
volumen diario de la solucin de dicromato, expresado en m 3, que ser preciso
emplear.
SOLUCIN:
Para calcular el volumen de solucin de OCrK 22 a emplear, basta recordar
que el n de moles de equivalentes de este oxidante debe ser igual al n moles
de equivalentes de oxigeno que se hubieron consumido caso se hacerse la
reaccin de oxidacin con este ultimo agente. La reaccin de oxidacin es:
OHCOOCOOHCH 223 222 ++
dia
OCrKmriovolumendia
OCralenteKmoldeequiv
aldiaOCreKequivalentriovolumendia
entemolequivall
aldiaOCreKequivalentOdiariaCrolucionKvolumendis
OdiariaCrolucionKvolumendis
aldiaOCreKequivalenttotalesOCrKdeesEquivalentN
totalesOCrKdeesEquivalentN
mgesariooxigenonec
COOHmolCHl
molx
COOHgCH
COOHmolCHx
COOHCHgxesariooxigenonec
22
22
22
22
22
22
2222
22
33
33
3
36.57
6
345600
345600
345600
02320
02
60
1
1
10300
=
=
=
=
=
=
12.- Calcule cual ser el DQO de un agua residual que contiene una concentracin
de 5 ppm del pesticida baygon (C11H15O3N). considere que el nitrgeno se
oxida totalmente hasta ion nitrato.
La reaccin qumica es:
SOLUCION:
l
OmgDBO
l
Omg
Omol
Omgx
NOHmgC
NOHmolCx
NOHmolC
Omolx
l
NOHCmgDBO
NOOHCOONOHC
2
2
2
2
31511
31511
31511
231511
22231511
29.11
29.111
032.0
209.0
1
1
2/135
2/51112/13
=
=
=
+++
13.- La DBO total de una determinada agua es de 60 ppm de oxgeno mientras
que para la oxidacin total de una muestra de 50 cm3 de dicha agua se precisa4 cm3 de dicromato de potasio 0.12 N. Calcule el DQO del agua mencionada e
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indique si la materia orgnica que predomina es de naturaleza biodegradable o
no biodegradable.
SOLUCIN:
Se sabe que:
2
33
3
2
5
2
78.08.76
60/
8.761
10
50
410384
10384min
OppmDQODBO
Lt
omgdeoxigen
agual
aguacmx
cm
xDQO
OxdisueltoOdeucinDis
V
gnEqN
==
=
=
=
Respuesta: Por lo tanto predomina la materia orgnica biodegrable.
14.- Para declorar un agua se utiliza un carbn activo, con un contenido de 96%
en carbn, que acta segn la siguiente reaccin:
Calcule:
a) Cuntos mg de carbn activo son necesarios par tratar 1 m3 de agua
cuya concentracin en cloro es de 0.4 ppm?
b) Si empleamos una columna de 300 g de carbn activo para eliminar
cloro de una agua que contiene 0.8 ppm del mismo, Cuntos litros de agua
pueden ser declorados por el carbn de la columna? Suponga que la
eficiencia del tratamiento con el carbn activo es del 80%.SOLUCIN:
A.- Carbn activo necesario
B.-
2
3
2
2
2
2
3
33
3
2
2
22
10284
1
71
1
10
12
1
100
80300
21.351
10
1
012.0
2
14.0
mgClxvolumen
molC
gClx
gCl
mgClx
gC
moldeCx
gCactivo
CggCarbonxVOLUMEN
aguam
mgC
m
Lx
molC
mgCx
molCl
Cmolx
agual
Clmg
=
=
=
Por lo tanto:
334
2
2
4
106.3103558.0
10284mxLx
LtaguamgCl
Clmgx===
15.- En las aguas del mar aral, un mar interior, la cantidad total de slidos
disueltos en el agua es del orden del 50 g/l. Para desalinizar esta agua
utilizando un proceso de smosis inversa, Cul ser la presin Mnima
necesaria a la temperatura de 25 C?
Dato: Suponga el Factor i de Van Hoff = 1.75 y que los slidos disueltos
corresponden un 60% a NaCl y el resto a KCl.
SOLUCIN:
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La presin mnima se correspode4nderia con la presin osmtica del agua a
tratar por tanto teniendo en cuenta la ecuacin que relaciona la presin
osmtica con la concentracin.
atmgmol
Kx
MolK
atmLtgKClxx
atmgmol
Kx
MolK
atmLtx
l
NaClgx
V
LnRT
79.1362
298082.0205.17
93.215.58
298082.0
3075.1
==
==
=
Por lo tanto la presion es mayor que : 35.72 atm
16.- A un agua residual que se encuentra a pH = 8 se le incorpora por un nuevo
vertido, 13 ppm de Cr (III). Precipitara el citado metal en forma de hidrxido
de cromo (III)?
Dato: Ks/Cr(OH)3/ = 6.7 x 10-31
SOLUCIN:
La reaccin en el equilibrio:
[ ][ ]
[ ]
642
43
1
3
13
3
10210105.2
:
105.2
8
3)(
==
=
+
xxxK
ahora
xCr
LogOHpH
OH
CrK
OHCrOHCr
En este caso se precipitar
17.- Una determinada industria genera un vertido de 500 l/h de un agua residual
con un contenido en propanol de 150 mg/l y 60 mg de Ba+2/l. Calcule:
a) La presin osmtica del agua residual, a 20 C, debida al propanol.
b) La DBO total del agua residual.
c) Si para eliminar el propanol se obatar por oxidarlo con una disolucin de
dicromato de potasio 2 N, en medio cido, Cul sera el volumen de la
misma que se precisaria diariamente?
d) Si la Ba+2 del agua residual se precipita en forma de fosfato de bario
mediante el empleo de fosfato de sodio Qu cantidad de fosfato de sodio
se necesitara diariamente, y que cantidad de lodos, compuestos por el
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fosfato de bario precipitado y con una humedad del 55%, se retirara
anualmente?
SOLUCION:
atm
atmmg
gx
gmol
Kx
MolK
atmLtx
Ltagua
mgCHOx
V
mRT
CRTV
mRT
060.0
060.010
1
60
298082.01150
1
3
=
===
=
=
Reaccin de propanol :
OLtHmgODBO
OHCOOCHO
22
2223
/360
43
++
18.-
a. Si para depurar la corriente A se pretende como primer paso reducir el
cromato (CrO-2) hasta Cr-2, Calcular la cantidad diaria que se necesitara de
sulfito se sodio (Na2SO3) si se utiliza este compuesto como reductor.
b. Su se pretende precipitar como hidrxido todo el Cr+3 , obtenido en el paso
anterior, calcular la cantidad de cal apagada (hidrxido de calcio de 85% depureza que ser) necesario emplear diariamente.
c. Si para depurar la corriente B se pretende oxidar al ion cianuro (CN-) hasta
dixido d carbono y nitrgeno elemental, mediante una disolucin 5M de
hipoclorito de sodio (NaOCl), proceso en el cual el hipoclorito se reduce hasta
ion cloro. Calcular los litros diarios de dicha solucin oxidante que se
necesitaran.
SOLUCIN:
a. La reaccin qumica:
2Cr4-2+3Na2SO3=Cr2(SO4)3+6Na++1/2O2
Cantidad de sulfito:
32
32
2
4
3
2
4
2
4
4
2
4
1
126
10*116
1
1
324
1
360012060
SOmolNa
SOgNax
mgCr
molCrOx
molCrO
molNaSOx
d
hx
h
sx
s
lx
l
mgCrO
d
SONaTM
d
SOgNa 3232 .014.138.1013561 ==
b. La reaccin qumica 432342 3)(2)(3)( CaSOOHCrOHCaSOCr ++
8/7/2019 46361582 Ejercicios Resueltos de Ciencias Ambient Ales
13/35
Calculo de la cantidad de 342 )(SOCr :
342
342
2
4
3
2
4
2
4
342
2
4
)(1
)(392
.10*116
1
2
)(12412060
SOmolCr
SOgCrx
mgCrO
molCrOx
molCrO
SOmolCrx
d
hx
s
lx
l
mgCrO
=
dia
SOKgCr
dia
SOgCr 342342 )(1.105)(
7.1051100
Calculo de la cantidad de 2)(OHCa :
dia
OHKgCa
OHmolCa
OHKgCax
SOKgCr
SOmolCrx
SOmolCr
OHmolCax
dia
SOKgCr
2
2
2
342
342
342
2342
)(3.700
85.0*)(1
)(074.0
)(392.0
)(1
)(1
)(3)(1.1051
=
=
c.La reaccin qumica:
OHNNaClCOHNaClOCN 222 52252 ++++++
Calculo de la cantidad de NaClO :
dia
molNaClO
molCN
molNaClOx
dia
hx
h
sx
s
lx
l
mgCN85.4153
2
52436001005=
dia
lNaClO
lmol
mol
M
nV
V
nM 77,830
/5
85,4513====
19.- Una industria qumica genera un agua residual que posee las siguientescaractersticas media:
Caudal=80l/s
Etanol=130mg/l
Acido metanoico=400mg/l
Slidos en suspensin=500mgl
[ ] lmgPb /32 =+
Para esta agua indique:
a. La DBO total del agua residual debida a la presencia de etanol y del acido
metanoico
b. Si se pudiese eliminar selectivamente solo el acido metanoico, oxidndolo
hasta CO2 con bicromato de potasio en medio acido, proceso en el que el
dicromato se reduce hasta Cr+2, ajuste la ecuacin inica de oxidacin-
reduccin que tendra lugar y calcule el volumen diario de la solucin de
dicromato de potasio 2M, expresado en m3. Que seria preciso emplear.
c. Las toneladas anuales de lodos hmedos, retiradas con un 40% de humedad,que se producirn si los slidos e suspensin se reducen hasta 30mg/l. si se
disminuye la concentracin de Pb+2 precipitndolo por adicin
8/7/2019 46361582 Ejercicios Resueltos de Ciencias Ambient Ales
14/35
estequiometrica de una solucin de carbonato de sodio. cual ser el
consumo diario de carbonato de sodio slido de pureza de 95% cual ser la
concentracin de Pb+2, expresada en ppb, en el agua residual una vez
tratada?
SOLUCIN:
a.Para calcular la DBO ser preciso ajustar las ecuaciones de oxidacin del
etanol y acido metanoico y calcular la contribucin de cada una de la DBO
total.
OHCOOOCH
OHCOOCOOHH
OHCOOOHHC
OHCOOOHCHCH
22222
222
22252
22223
2/1
2
1
323
323
++
++
++
++
DBO causada por el etanol:
OHl
mgO
molO
mgOx
OHHmgC
OHHmolCx
OHHmolC
molOx
l
OHHmgC
2
2
2
2
3
52
3
52
52
252
.30.271
1
10*32
10*46
1
1
3130
=
DBO causada por el acido metanoico:
agual
mgO
molO
mgOx
OmgCH
OmolCHx
OmolCH
molOx
l
OmgCH
.13.139
1
10*32
10*46
1
1
5.0400
2
2
2
3
22
3
22
22
222
=
agual
mgODBO Total
.
43,41013.13930.271 2=+=
b. El ajuste de la ecuacin de oxidacin-Reduccin permitir establecer la
estequiometria del proceso y por lo tanto calcular la cantidad de K2Cr2O7
necesario:
La reaccin inica:
OHCrCOHOCrCOOHH2
3
2
2
72 7233 ++++++
La cantidad de dicromato necesario:
8/7/2019 46361582 Ejercicios Resueltos de Ciencias Ambient Ales
15/35
dia
OmolCr
OmgCH
OmolCHx
OmolCH
OmolCrx
agual
OmgCHx
d
hx
h
sx
s
l
2
72
22
3
22
22
2
7222
76.20034
10*46
1
3
1
.
40024360080
=
=
dia
K2Cr2O701.10/78.20034
3mdiamol
M
nV
V
nM ====
c.Los fangos retirados vendrn dados por la diferencia de los slidos iniciales
y finales.
SLIDOS ELIMINADOS = SLIDOS INICIALES - SLIDOS FINALES
TMao
humedoslodosao
mg
ossolidosl
mgx
ao
diasx
dia
hx
h
sx
s
lx
ao
lodos
inadosedolidosl
mg
l
mg
17.1976.
10*9761.1
)sec(60.0*.
47036524360080
lim.l
mg47030500
12
=
=
=
d. La estequiometria de la reaccin de precipitacin establecer la
cantidad de 32CONa :
++ ++ NaPbCOCONaPb 23322
Cantidad de carbonato de sodio:
dia
COKgNa
dia
COKgNa
COmolNa
COmgNax
mgPb
molPb
xmolPb
COmolNa
xl
mgPb
xdia
h
xh
s
xs
l
3232
32
32
2
2
2
32
2
17.11.95.0
61.10
1
103*16
103*2,207
1
1
1324360080
==
+
+
+
+
Concentracion de Pb+2:
La reaccin:
[ ][ ]
[ ] MxPbxs
Ks
SKs
sssCOPbKs
COPbPbCO
s
72
713
2
23
3
2
3
3
2
3
108729.3
108729.310*5.1
.
+
+
+
=
==
=
=
===
+
22
2
2
2
2272
29.80.
29.80
1
106
1
2.207
.
108729,3.
+
+
+
+
+
++
+
=
=
pbbPbagual
ugPb
gPb
ugPbx
molPb
gPbx
agual
molPbxdePbionconcentrac
PROBLEMAS RESUELTOS DE CONTAMINACION DE AIRE
1.-Convierta los siguientes valores:
8/7/2019 46361582 Ejercicios Resueltos de Ciencias Ambient Ales
16/35
a. 500 ppb de CO, medidos a 293K y 101,3 Kpa a mg CO/m3
SOLUCIN:
mol
gCOM
atmKpaPKT
m
l
m
cmppm
28
13.101293
5,050050033
3
=
===
==
3
3
3
2
7,58210
165.11
5.0
165.1
293082.0
/281
m
mgCO
g
mgx
l
gx
m
l
gSO
KxmolxK
Atmxl
molgatmx
RT
PM
v
wRT
M
wnRTpv
==
=====
b. 500 ppm de SO2. Medidos en condiciones normales a mg SO3/Nm3
SOLUCIN:
mol
gSOM
atmKpaP
KT
m
l
m
cmppm
3
33
3
64
13.101
293
5,0500500
=
==
=
==
3
3
3
2
289.1331
1066.2
15.0
66,2
293082.0
/641
m
mgSOx
g
mgx
l
gx
m
l
gSO
KxmolxKAtmxl
molgatmx
RT
PM
v
wRT
M
wnRTpv
=
=====
c. 500 ppm de de CO. Medidos en condiciones normales a mg CO/Nm3
SOLUCIN:
l
g
moll
molxmol
gCO
mol
gCOM
m
l
m
cmppm
25.1/4,22
12828
5,050050033
3
===
==
3
3
3625
1025.1
15.0
m
mgCO
g
mgx
l
gx
m==
d. 500 pmm de SO2, medidos en condiciones normales a mg SO2/Nm3
SOLUCIN:
8/7/2019 46361582 Ejercicios Resueltos de Ciencias Ambient Ales
17/35
3
3
3
22
33
3
257.1428
10857.2
15.0
85.2/4,22
128
64
13.101
293
5,0500500
m
mgSO
g
mgx
l
gx
m
l
g
moll
mol
xmol
gSO
mol
gSO
M
atmKpaP
KT
m
l
m
cmppm
==
===
==
=
==
2.-Exprese las concentraciones de contaminantes que se indican en los valores
que se piden:
a. 250 mgC6H6/Nm3 en ppm.
SOLUCIN:
ppmm
cm
l
cm
xHmolC
l
xg
HmolC
xmg
g
xNm
mg
79.7179.711
3103
1
4.22
78
1
103
1
250 3
3
66
66
2==
b. 420ppm C6H6 medidos a 293K y 101.3 Kpa en mg C6H6/Nm3
SOLUCIN:
3
66
3
3
66
66
33
3
5.136310
246.31
42.0
246.3
293082.0
/641
78
13.101
293
42,0420420
m
HmgC
g
mgx
l
gx
m
l
HgC
KxmolxK
Atmxl
molgatmx
RT
PM
v
wRT
M
wnRTpv
mol
HgCM
atmKpaP
KT
m
l
m
cmppm
==
=====
=
==
=
==
c. 350 ppm de NO2, medidos en condiciones normales a mg NO2/Nm3
SOLUCIN:
3
2
3
2
333
2
3
3
5.75363.7181
10
4.22
1
1
46
10
13350
46
350350
m
mgNO
g
mgx
l
molx
mol
mggNOx
cm
lx
m
cm
mol
gNOM
m
cmppm
==
=
=
d. 250 mg de NO2, medidos a 293 K y 101.3 Kpa a ppm NO2.
SOLUCIN:
8/7/2019 46361582 Ejercicios Resueltos de Ciencias Ambient Ales
18/35
232
3
3
2
22
5.1305.130.
21305.0
915.1
125.0
2246.915.1
293082.0
/461
46
13.101
293
25.0250
ppmNOm
NOcm
airem
lNO
g
lg
l
gNO
KxmolxK
Atmxl
molgatmx
RT
PM
v
wRT
M
wnRTpv
mol
gNOM
atmKpaP
KT
gNOmgNO
====
=====
=
==
=
=
3.- Una estacin Municipal de control de contaminacin media de ozono,
para un periodo de 24 horas, de 25 3/ mg a 25c y 1 Bar. Cul ser la
concentracin de ozono expresado en ppm?
SOLUCIN:
Concentracin =363
3
3
15.0
10
1500
25
mug
gx
m
cm
m
g==
ozonoppmm
cm
l
cmx
gx
m
g
l
gg
Kxmol
g
KxmolxK
Atmxl
molgatmx
RT
PM
v
wRT
M
wnRTpv
atmmmmhgbarP
KT
.0129.00129.01
3103
937.1
1104*25
937.1298
48
293082.0
/46986.0
986107501
298
3
3
3
===
=====
===
=
4.- Una norma de calidad fija para el monxido de carbono una
concentracin media de 11 ppm medidos durante un periodo de muestreo de
24 horas. cual ser la concentracin equivalente en mg/m3.
SOLUCIN:
3
3
3375.13
1
310
310
1
1
28
4,22
1311
3
3111
Nm
mg
g
cmx
cm
lx
mol
gCOx
l
molx
m
cm
m
cmppm
==
=
l
gg
Kxmol
g
KxmolxK
Atmxl
molgatmx
RT
PMvwRT
M
wnRTpv
KCT
atmbarP
937.1298
48
293082.0
/46986.0
273500
036.105.1
=====
+=
==
5.- En una planta de produccin de energa , el gas de chimenea sale a
500C y contiene las cantidades de bixido de azufre que a continuacin se
indica segn sea la calidad de combustible quemado:
a. 2100 ppm
b. 1900ppm.
8/7/2019 46361582 Ejercicios Resueltos de Ciencias Ambient Ales
19/35
Si la emisin de gases es de 30000m3/min. cual ser la emisin de gas de
SO2/5?
Dato:
La presin de los gases a la salida de la chimenea es de 1.05 bar.
SOLUCIN:
a.3
1.23
321002100
m
l
m
cmppm ==
b.3
9.13
319001900
m
l
m
cmppm ==
a.
3
2
3
22
3
109860
min1
min
330000
3196.2
196,22731
642
082.0
0364.1
m
gSO
segx
mx
m
g
m
gSO
Kmolx
gSOx
m
Mx
molxK
Atmxl
atm
RT
PMvw
==
===
b.
3
2
3
22
3
5.99360
min1
min
330000
3987.1
987.12731
649.1
082.0
0364.1
m
gSO
segx
mx
m
gw
m
gSO
Kmolx
gSOx
m
lx
molxK
Atmxl
atmw
==
==
6.- Una norma de calidad del aire fija para el dixido de azufre una
concentracin de 85ug/m3 a 20C y 1.1 bar de promedio anual. cual ser la
concentracin equivalente en ppb .
SOLUCIN:
Concentracin = 36
63310*85
10
185
85
m
g
ug
gx
m
ug
m
g ==
23
33333
3
6.0129.040.29
31
10
1
10
891.2
110*85
891.2298
64
293082.0
/2640855.1
0855.11.1
29327320
SOppbm
mm
cm
mmx
l
cmx
gx
m
g
l
g
Kxmol
g
KxmolxK
Atmxl
molgSOatmx
RT
PM
v
wRT
M
wnRTpv
atmbarP
KKCT
===
======
==
=+=
7.- Un mtodo muy frecuente de obtencin de cobre es el tratamiento de
sulfuro de cobre (I) con oxigeno, proceso en el cual se libera e cobre metlico y
se genera dixido de azufre. Si de desea fabricar diariamente 40Tn de una
aleacin Cu-Ni con un contenido de cobre de 18%.
Calcule:
8/7/2019 46361582 Ejercicios Resueltos de Ciencias Ambient Ales
20/35
a. La cantidad diaria de mineral de cobre , con un contendido de sulfuro de
cobre (I) del 32% que abra que tratar, si el proceso de obtencin del
cobre transcurre con un rendimiento del 78%
b. Si todo el azufre contenido en el minera procesado se emitiera a la
atmsfera como SO2, Cual sern las emisiones diarias de este
compuesto a la atmsfera expresada en Kg SO2/dia?.
c. Cual seria la concentracin de este compuesto en las bases de emisin si
se liberan a la atmsfera 6.2*104 Nm3 de gas por tonelada de mineral
procesado?. Exprsala en ppm y mg SO2/Nm3.
SOLUCIN:
a. La reaccin: 222 2 SOCuOSCu ++
Aleacin Cu-Ni: 18%CuProduccin: 40OM/dia
Cu en la aleacin: 0.18(40)=7.2TM/dia
Rendimiento: diaTMdiaTM
/23.978.0
/27.7=
La cantidad de mineral de cobre:
SdeCudiaTM
diaTM
dia
TM
dia
TMx
SmolCu
SgCux
gCu
molCux
molCu
SmolCu
2
2
22
./11.36
32.0
/55.1155.11
237.9
1
159
5.63
1
2
1
=
===
b. de la reaccin: Cu2 S + O2 2Cu + SO2
Se tiene:
dia
STMCux
molSO
gSOx
SgCu
SmolCux
SmolCu
molSO 2
2
2
2
2
2
2 55.11
1
64
159
1
1
1=
dia
KgSO
dia
TM 24649649.4 ==
c. se tiene:
gasNmxeralTMx
eralTM
gasNmx 3434
10882.223min11.36
min
102.6==
3
2
4
3454.2076
1
10
1088.223
4649
Nm
mgSO
Kg
mgx
Nmx
Kg==
Kg
gx
l
cmx
g
molx
mol
lx
Nmx
Kg
1
10
1
10
64
1
1
4.22
1088.223
4649 333
34=
23
3
79.72679.726 ppmSONm
cm==
8.- Sabiendo que le valor limite umbral (VLU) que indica el porcentaje del oxigeno
en el aire ambiente por debajo del cual pueden ocasionarse efectos
perjudiciales para la salud es de 18% en volumen, calcule si se correra elriesgo de alcanzar en un laboratorio de dimensiones 8m de largo, 5m de ancho
8/7/2019 46361582 Ejercicios Resueltos de Ciencias Ambient Ales
21/35
y 3m de altura en el que se produce una fuga total del nitrgeno contenido en
4 botellas de 20 litros cada uno, a una presin d 180 atm. Y situados en el
interior del laboratorio.
Considere que el laboratorio se encuentra a una presin de 1atm. Y 22 C de
temperatura, y que la composicin de aire es de un 21% de oxigeno y un 79%
de nitrgeno en volumen.
SOLUCIN:
Efecto perjudicial (18% de O2 en el aire
Laboratorio P= 1Atm
T= 22C
Volumen total de laboratorio (aire) = 8mx5mx3m=120m3
Fuga de nitrogeno: P s1= 4x20l=80l
Ps2= 180Atm.
Aplicando la ley de Boyle: P1 V1=P2 V2
V2=180atmx80l=14400l=14.4 m3 N2
Volumen de aire: 120 m2
VolO2=0,21(120)=25,2 m3
VolN2= 0.79 (120) = 94,8 m3
Volumen de N2= 94.8 + 14.4 (fuga) = 109.2 m3 N2
Volumen del aire: Vol.O2 + Vol.N2= 25.2 + 109.2 = 134.4m3
VolO2= 25.2/134.4 x 100% = 18.75% O2
Vol N2= 109,2/134.4 x 100% = 81.25% N2
Por lo tanto al ser: 18.75%. 18% no supone riesgo aunque este muy prximo.
PROBLEMAS DE CONTAMINACION CON RESIDUOS SLIDOS
1.- En una determinada incineradora se queman diariamente 45 ton eunos residuos que contienen varios compuestos mercricos, con una
concentracin total de 2 g de mercurio por kg de residuo. Si en el proceso de
incineracin el mercurio se emitiera en forma de tomos gaseoso, expresado
tanto en ppm como en mg/Nm3, si el caudal de gases es de 15 Nm3/kg de
residuo incinerado.
SOLUCIN:
Residuos: 45 TM = 45000 Kg
Concentracin:residuokg
Hgg2
8/7/2019 46361582 Ejercicios Resueltos de Ciencias Ambient Ales
22/35
Cantidad de Hg: ( ) kgHggkgkg
gHg909000045000
2==
Flujo de gases:kgresiduo
Nm 315
Total de Gases: 33
6750004500015 Nmkgresiduoxkgresiduo
Nm=
Calculo de la concentracin:
3
3333
39.14
1
10
1
10
6.200
1
675000
90
Nm
cm
kg
g
l
cm
gHg
molHg
Nm
kgHg=
=
2.- Al hacer una auditoria ambiental en una empresa se detecta que sus
problemas medio ambientales son fundamentalmente:
Emisiones de xidos de nitrgeno (medidos como dixido de nitrgeno) de
400mg/Nm3.
Aguas con 60mg/l de butanol y un contenido de zinc de 250ppm.
Calcule:
a) Cual debiera ser la eficacia del sistema de eliminacin de
xidos de nitrgeno a instalar si sus emisiones deben reducirse a 20 ppm?
b) Cul ser el DBO del agua residual si se considera que se
debe exclusivamente al butanol?
c) Cuntos ml de disolucin 0.1 M de fosfato de sodio habr queaadir, por litro de agua residual, para eliminar el zinc que contiene,
precipitndolo como fosfato de zinc, si el rendimiento del proceso es del 78
%? La eliminacin del zinc, Ser completa? Justifique la respuesta.
d) Si el fosfato de zinc generado en el apartado se retira en forma
de lodos con un 46% de humedad, y sabiendo que el caudal de agua
residual es de 0.5 m3/h Cul ser el peso mensual de lodos retirados?
SOLUCIN:
a Concentracin NO2 : 3
333
3378.194
1
10
1046
1
1
41.22400
Nm
cm
l
cm
mgx
mol
molNm
mg=
Concentracin NO2 = 194cm3/Nm3
Emisin: 194.78 20 = 174.78pp
Eficacia: %73.89%10078.194
78.174=x
b La reaccin de biodegradacin:
OHCOOCHOCHCHCH 222223 442
11
++
8/7/2019 46361582 Ejercicios Resueltos de Ciencias Ambient Ales
23/35
lAgua
mgODBO
molO
mgOx
mgx
OHmolC
OHmolC
molO
l
mgDBO
2
2
2
3
3
84
84
2
67.146
1
1032
1072
1
1
5.560
=
=
c La reaccin:+ ++ NaPOZnPONaZn 6)(23 24343
2
43
3
43
10548.2
1039.65
1
3
2250
POmolNax
mgZnx
molZn
molZn
POmolNa
l
mgZn
=
=
l
POmlNa
lmol
molx
M
nV
V
nM 43
3
548.2/1.0
10548.2====
Rendimiento 78%:siduallAguaPOmlNaVf
Re66.32
78.048.25 43==
La eliminacin de Zn no es completa, permanece en disolucin la cantidad
de Zn correspondiente al producto de solubilidad del 243 )(POZn
d El 243 )(POZn ; como lodos:
Cantidad de 243 )(POZn :
deHumedadconPOlodosdeZnsiduallAgua
POgZn
mgZnx
molZn
POmolZn
POgZn
molZn
POmolZn
l
mlZn
%46)(;Re
)(492.0
1039.65
1
)(1
)(11.386
3
)(1250
243243
3243
243243
=
=
mes
POkgZn
g
Kgx
m
lx
mes
dasx
dia
hx
h
mx
l
g 24333
33 )(328
10
1
1
1030245.0
)54.0(
492.0==
3.- Las aguas residuales del prensado de pulpas de una industria
azucarera tienen un contenido de sacarosa (C12O22H11) de 2000mg/l y de slidos
en suspensin de 12 g/l. Sabiendo que su caudal es de 0.6 m3/ton de azcar
producido. Calcule para una azucarera que produzca 2000 ton mensuales de
azcar:
a) Cul seria la DBO total de esta agua suponiendo que se
produce una oxidacin completa de sacarosa?
b) Si para depurar las aguas residuales se opta por un proceso
anaerbico, logrando que el carbono de la sacarosa se transforme en
metano con un rendimiento del 70%. Calcule la cantidad de metano
generado mensualmente, expresado en m3medidos en condiciones
normales.
8/7/2019 46361582 Ejercicios Resueltos de Ciencias Ambient Ales
24/35
c) Si los slidos en suspensin se reducen hasta 30mg/l,
retirndose como lodos hmedos con una humedad de 65%. Calcule el
peso mensual de lodos producidos.
d) Qu cantidad de carbn, de PCI 7300kcal/kg y contenido de
azufre de 1.8 % se podra ahorrarse mensualmente empleando en su lugar
el metano generado en el proceso de depuracin?
e) Cules serian las emisiones de SO2 a la atmsfera (expresado
en ppm y en mg/Nm3) si en lugar del metano generado se emplea el
carbn mencionado en el apartado d, teniendo en cuneta que las
emisiones de gases a la atmsfera son de 8000 Nm3/tonelada de carbn?
DATOS:
molkcalOHH
molkcalCOHmolkcalCHH
/8.57)(
/1.94)(/9.17)(
2
2
4
=
=
=
SOLUCIN:
a Sacarosa C12H22O11 : 2000 mg/l
Slidos en suspensin: 2g/l
Flujo de agua residual: 0.6m3/TM azcar
Produccin: 2000TM azcar/mes
Reaccin de biodegradacin:OHCOOOHC 222112212 111212 ++
lagua
mgO
molO
mgOx
OHmgCx
OHmolC
OHmolC
molO
l
OHmgCDBO
2
2
2
3
112212
3
112212
112212
2112212
6.2245
1
1032
10342
1
1
122000
=
=
b En el proceso anaerbico:
COCOCHOHCbacterias
4911 24112212 ++
Calculo del volumen del metano CH4 :
Flujo del agua Residual:
mesmmes
TMazucarx
TMazucar
m/1200
20006.0 3
3
==
mes
CHNm
molCH
lCHx
OHmgCx
OHmolC
OHmolC
molCH
mes
m
l
OHmgC
43
4
4
112212
3
112212
112212
4
3
112212
08.12351
4.22
10342
1
2
11200
7.0
2000
=
=
8/7/2019 46361582 Ejercicios Resueltos de Ciencias Ambient Ales
25/35
c Lodos : Slidos en Suspensin:
12g/l =12000mg/l
Lodos retirados:
12000mg/l -30mg/l = 11970mg/l
mes
TMlodos
mg
TMx
m
lx
mes
mx
l
mg04.41
10
1101200
)35.0(
1197093
33
==
d Cantidad de carbn:
S = 1.8% ; C = 98.2%
Se tiene la cantidad de CH4 de (b) :
4
33
3
4
4
4
44
3
2.882
10
1
1
10
1
16
4.22
108.1235
KgCH
g
kgx
m
lx
molCH
gCHx
lCH
molCHxCHm
=
=
En la reaccin del carbn C:
24222 COCHOHC ++
kgCarbn
kgC
molC
gCx
gCH
molCHx
molCH
molCxkgCH
55.1347
982.0
3.1223
1
12
16
1
1
22.882
4
4
4
4
=
==
e Las emisiones de SO2 :
La reaccin:
22 SOOS +
Flujo:
gasesNmTMCarbnxTMcarbn
Nm 33
44.107803475.18000 ==
S = 0.018x(1347.55) = 24.256 Kg S
23
3
333
2
2
2
2
2
22
3
15751575
1
10
1
10
64
1
1
4.22
1
64
32
1
1
1
44.10780
256.24
ppmSONm
cm
kg
g
l
cm
gSO
molSO
molSO
lSO
molSO
gSO
gS
molS
molS
molSO
Nm
KgS
==
=
3
2
4
2
22
34500
1
10
1
64
32
1
1
1
44.10780
256.24
Nm
mgSO
kg
mg
molSO
gSO
gS
molS
molS
molSO
Nm
KgS=
=
4.- En una industria es preciso disponer diariamente de 12x106kcal. Si
para obtenerlas se quema un carbn de composicin: 83%C; 7%H; 1.1%S; 8.9%
de cenizas y PCI = 8500kcal/kg, calcule:
a) cual seria la concentracin del dixido de azufre en los gases
de emisin, sabiendo que el caudal de los mismos es de 6.7x10 3 Nm3por
8/7/2019 46361582 Ejercicios Resueltos de Ciencias Ambient Ales
26/35
tonelada de carbn incinerado. Exprsales en ppm y mg/Nm3 considerando
que todas las medidas de gases se hacen en condiciones normales.
b) Si los gases se lavan con una disolucin de hidrxido de calcio,
para eliminar las emisiones de dixido de azufre en un 91%, calcule la
cantidad de sulfato de calcio, con una humedad del 40% que se retira
anualmente.
c) Cual ser la concentracin de anion sulfato en el agua
residual, si para el proceso indicado en el apartado anterior se ha
empleado la cantidad estequiometrico de hidrxido de calcio.
SOLUCIN:
a) Carbn:
PCI = 8500kcal/kg
Q = 12x106 Kcal
TMKgkgKcal
KcalxWcarbn 41176.176.1411
/8500
10612===
COMPOSICIN DE CARBN:
%9.8%;1.1%;7%;83 ==== CenizosSHC
Cantidad de S = 0.011(411.76) = 15.53 KgS
En la reaccin de emisin: S + O2 = SO2
La cantidad de SO2:
2
2
22 06.311
64
32
1
1
153.15 KgSO
molSO
gSOx
gS
molSx
molS
molSOKgSx ==
Flujo 333
79.945841176.1107.6
NmcarbnTMxcarbnTM
Nmx=
La concentracin de 2SO en ppm y mg / Nm3
3
2
3
3
2
33
2
2
2
2
3
2
72.328379.9458
103106
30.114911
10
1
41.22
64
SO1
79.9458
31060
Nm
mgSO
Nm
mgx
ppmSOcm
xmolSO
SOx
gSO
molx
Nm
gSO
==
==
La reaccin del lavado: ( ) OHCaSOOOHCaSO 222
222
1+++
Eliminar el 91% de 2SO en la emisin: 0.91 (31.06Kg) =28.26 Kg 2SO
La cantidad de Ca 2SO :
8/7/2019 46361582 Ejercicios Resueltos de Ciencias Ambient Ales
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ao
hmedoTMCaSO
Kg
TMx
ao
mesesx
mes
dasx
da
KgCaSO
da
KgCaSO
ogCaSO
hmedogCaSOxoKgCaSO
KgCaSOmolCaSO
gCaSOx
gSO
molCaSOxKgSO
)(03.36
10
1
1
12
1
3008.100
08.100)(sec60
)(100)(sec05.60
05.601
136
64
126.28
2
3
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
==
==
==
La reaccin inica Ca 2SO2
4
2 + SOCa
Se tiene la 34 107.3= XKs CASO
[ ][ ]( )( )
[ ]
[ ] ppmmgSO
molSO
SOxx
molxSO
xxs
xsxs
xSOCaKs
mg
93.5831
93.583
1
1096
1100827.6
100827.6107.3
107.3
107.3
2
2
2
4
2
4
332
2
11
12
32
2
2
==
=
==
==
==
5.- Una ciudad de 200000 habitantes genera 1.25 Kg. de residuos urbanos
pro persona y da, que se someten a un tratamiento de incineracin. La densidad
de los mismos es de 0.18 g/cm3 y el contenido de azufre es de un 0.5%. Calcule:
a.
Si todo el azufre se transforma durante la incineracin en SO2 Qu cantidadestequimetrica de caliza, del 82% de pureza en carbonato de calcio, debe
emplearse diariamente para eliminar, en forma de sulfato de calcio, el 96%
de los xidos de azufre generados? Exprese el resultado en toneladas.
b. Cul ser la concentracin de SO2 en los gases de emisin depurados si para
cada kg. De residuo incinareado se genera 13 Nm3 de vertido cascajo?
Exprsela en ppm y en mg/Nm3
c. Si las aguas residuales generadas en la misma planta arrastran 600 mg/l de
un compuesto orgnico biodegradable de frmula C2H4O2, cul ser la OBOtotal de dichas aguas originadas por el compuesto citado?
d. Las aguas residuales contienen tambin 300 ppm de Pb -2. Para eliminar se
precipita como sulfato de plomo (II), aadiendo la cantidad estequiomtrica
de in sulfato, a pesar de ello. Cunto Pb-2 quedar en el agua residual
(exprsalo en ppm)
e. Si el 15% del vertido incinerado permanece como cenizas de densidad 1.2
gcm3 Qu volumen mnimo, expresado en m3, debiera tener el vertedero en
el que van a depositarse si se pretende que tenga una vida til de 60 aos?
SOLUCIN:
8/7/2019 46361582 Ejercicios Resueltos de Ciencias Ambient Ales
28/35
a. N habitantes =200000
Cantidad de residuosda
residuoKgpersonasx
daxpersona
residuosKg250000020000025.1 =
Densidad del residuo incinerado3
18.0cm
g
Azufre: S= 0.5%; Cantidad de S = 0.005(2500000)=2500daKgS
En la reaccin de emisin )1(22 SOOS +
Tratamiento )2(2
122222
COCaSOoSOCaSO +++
Cantidad de SO2 en (1):
da
KgSO
molSO
gSOx
gS
molSx
molS
molSOx
da
KgS 2
2
22 25001
64
32
1
1
11250 ==
Cantidad SO2 tratada ( )
da
TMSOKg 24.22400250096.0 ==
Cantidad SO2 emitidas ( )da
KgSO 2100250004.0 =
Cantidad de Caliza:
( ) daTMCaCO
da
TMCaCO
da
TMCaCO
molCaCO
gCaCOx
gSO
molSOx
molSO
molSOx
da
TMSO
33
3
3
3
2
2
2
22
573.482.0
75.3
75.31
100
64
1
1
14.2
==
==
b. En la reaccin de emisin 2222 100; KgSOSOdeEmisinSOOS =+
Flujo de gas
Concenracin de 2SO
daNm
mgSO
kg
mgx
Nmx
daKgSO
da
ppmSOcm
mgSOx
molSOx
molSO
SOcmx
Kg
mgx
Nmx
daKgSO
3
2
3
32
2
23
2
3
2
2
2
334
31
2
77.301
10
10325
1100
77.1077.10
1064
1
1
104.22
1
10
10325
1100
==
=
===
c. En la reaccin: OHCOOOHC 222243 332
1++
111.908
1
1032
1074
1
1
5.3
1
600
2
2
2
3
243
3
243
243
2243
mgODBO
molO
mgOxx
OHmgCx
OHmolCx
OHmolC
molOx
OHmgCDBO
r
r
=
=
d. La reaccin4
2
4
2PhSOSOPh +
8/7/2019 46361582 Ejercicios Resueltos de Ciencias Ambient Ales
29/35
[ ][ ]24
2
4
2
4
2
1.1
SOPhKs
xOK
PhSOSOPh
Nmim
=
=
+
La concentracin de 4SO :
[ ]
[ ][ ] [ ]
[ ] 22
2
2
21
3
3212
4
2
2
2
43
21
2
2
2
4
2
57.157.1
1
102071076.0
1045.1
101.1.101.1
11045.1
10207
1
1
1
1300
==
===
==
ppmPhl
mgPhPh
molPh
mgPhxx
l
molxx
x
xPhXSOPh
residualaguaelenPh
molSOx
mgPhx
molPhx
molPh
molSOmgPh
Residuos = 250000 daHg ; cenizas: 15% residuos incinerados
Cenizas = ( ) 33 /12002.1;/37500/25000015.0 mKggcmpdaKgdaKg ==
Volumen del vertedero:da
m
mKg
daKg
p
mv
3
325.31
/1200
/37500===
Volumen vida til para 60 aos =313
3
1075.6675000
601
12
1
3025.31
mxm
aosxao
mesesx
mes
dax
da
m
==
=
6.-Si el caudal del vertido lquido es de 15 litros es de 15 litros por segundo,
calcule:
a. La DQO del vertido, atribuible al cido lctico.
b. Si los slidos en suspensin se eliminan por decantacin, con un rendimiento
del 94%, generando unos lados de densidad 1.07% g/cm3 y humedad del
76% Qu volumen anual de lados, expresada en m3 se obtendr?
c. Si el C(II)se precipita con hidrxido de cadmio, mediante alcalinizacin del
vertido hasta pH=8. Cul ser la concentracin residual del metal en elvertido una vez tratado?. Exprselo en ppm.
SOLUCIN:
a. La reaccin deba degradacin del cido lctico:
l
mgODBO
molO
mgOxx
OHCx
OHmolCx
OHmolC
molx
l
OHmgCDBO
OHOOHC
2
2
2
2
361
2
361
361
2361
22361
67,426
1
1032
1090
1
1
103400
33
=
=
+
8/7/2019 46361582 Ejercicios Resueltos de Ciencias Ambient Ales
30/35
b. Slidos en sus pensin 3/8.0/800 mKgImg =
Vertido: 15/s=54 3m / h
Rendimiento: 94%
Densidad: 1.07g/c 3m =1070Kg/ 3m
Humedad: 76%
Lodos=( ) ( ) ( )
h
lodosKg
H
mx
olodosg
hmedolodosgx
m
oKg2.169
54
)(sec24
100sec8.094.0 3
3=
Volumen de lados:
c.
23
3
2
2
33
2
4
2
3
23
3
234
3
23
3
2
2
3
3503501
10*4.22*
10*64
1*10
101
10*10
1250
25.1
.
1250
ppmSONm
cm
molSO
SOcm
mgSO
molSO
Nm
SOmg
Nm
SOmg
Kg
mg
Nm
kgdeSO
basuraTM
NmbasuraTM
KgdeSO
SOdeionConcentrac
a
basuraTm
gasNmFlujo
==
===
=
23
3
2
2
33
2
3
2
3
2
3
2
4
3
24
3
2
2
34.58434,5841
10*4.22*
1046
1*1200
12001
10*10*12
1250
5.1
.
ppmNONm
cm
molNO
SOcm
mgSO
molNO
Nm
NOmg
Nm
NOmg
Kg
mg
Nm
kgdeNO
basuraTM
NmbasuraTM
KgdeNO
NOdeionConcentracb
==
===
ppmNONm
cm
molCO
COcm
mgCO
molCO
Nm
COmg
Nm
HCmg
Kg
mg
Nm
kgdeHC
basuraTM
NmbasuraTM
COKgde
deCOionConcentrace
Nm
Particulasmg
Kg
mg
Nm
kgdeHC
basuraTM
NmbasuraTM
KgdeHC
particulasdeionConcentracd
Nm
HCmg
Kg
mg
Nm
kgdeHC
basuraTM
NmbasuraTM
ParticulasKgde
roshidrocarbuHCdeionConcentracc
11520115201
10*4.22*
1028
1*14400
144001
10*10*4.14
1250
18
:..
112001
10*10*2.11
1250
75.0
:..
6001
10
*10*61250
14
)(.
3
333
33
3
4
3
4
3
3
4
3
3
3
3
4
3
4
3
==
===
===
===
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31/35
8/7/2019 46361582 Ejercicios Resueltos de Ciencias Ambient Ales
32/35
c) Si se estima una emisin a la atmsfera se 10^8 partculas por da. Calcular
la concentracin de partculas en el gas de emisin.
SOLUCION:
Produccin = 5000 Unid/dia
Agua Residual: Q=20L/unid
2200
105000
*2atmsferalaaEmisin
/105000
*20residualaguadeProduccin
24
2
4
ppmODBO
a
dia
Nm
dia
unid
unid
Nm
dialdia
unid
unid
l
=
==
==
La reaccin de biodegradacin del propanoico )23( COOHCHCH
OHCOOOHC 222243 332
1
++
Concentracin del propanoico:
l
OHmgC
OHmolC
OHmgC
mgO
molO
molO
OHmolC
l
mgO
24314.132
2431
24310*74*
210*32
21*
25.3
2431*
214.132
3
2
=
=
La cantidad de NaClO, en la siguiente reaccin:
OHNaClCONaClOOHC 22263 3337 +++
Calculo de NaClO
dia
kgNaClO
dia
l
l
kgNaClO
molNaClO
kgNaClO
OHmgC
OHmolC
OHmolC
molNaClO
l
OHmgC
23.93110*10*23.931
1
10*74*
26310*74
2631
2631
7*
26314.132
44
3
3
=
=
Emisin de partculas:
Emisin a la atmsfera: 10^5 partculas /da
diaNmQ /10 23=
2
2
23
5
10/10
/10
Nm
particulas
diaNm
diaparticulasculasiondeparticoncentrac ==
9.-Una industria agraria quema diariamente 100 toneladas de un carbn que
contiene 75% de carbono, un 4% de azufre y un 0.2% de cromo. Las emisiones
de gas a la atmsfera procedentes a dicha combustin equivalen a
5500Nm^3/hora determine.
a). La concentracin de dixido de azufre en el vertido gaseoso tanto en ppm y
en mg/Nm3, si no se dota a la industria de un sistema de tratamiento de
gases.
b). Si el factor de emisin de xidos de nitrgeno es de 1.8 kg de NO2 por
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tonelada de carbn, y considere que el 90% corresponde a monxido de
nitrogeno NO, calcule la concentracin de NO y NO2 en los gases de emisin
expresndolas en mg/Nm3 si se realiza depuracin alguna.
c). Se genera 14 kg de escoria por cada 100 kg de carbn quemado, calcule el
volumen anual de escoria producido, sabiendo que su densidad es de 0.85
g/cm3.
Suponiendo que el cromo presente en el carbn se emitiese en un 1% a la
atmsfera en forma de partculas de oxido de cromo y que el resto fuera
arrastrado por aguas lavadas del horno y de las instalaciones de combustin,
cuya caudal es de 80m3/dia, en forma de anion cromato.
Calcule:
a. La concentracin de partculas de oxido de cromo (VI) en los gases de
combustin.
b.La concentracin del cromato en el vertido. Expresada en ppm.
c. La cantidad diaria de cloruro de calcio dihidratado, expresado en kg.
Necesaria para precipitar estequiometricamente en anion cromato en forma
de cromato de calcio.
SOLUCIN:Carbn: 1000 TM/dia
Contiene:
diaKgdiaTMCr
diaKgdiaTMS
diaKgdiaTMC
/200/2.0)100(*002.0:%2.0
/4000/4)100(*04.0:%4
/75000/75)100(*75.0:%75
====
====
====
Emisor de gases:= 5500Nm^3/ha. Concentracin de SO2 : 2 2S + O SO
3
2 2
3
2
6
2 2
2 2
3 3 3
2 2
2 3 2
2 2
64*104000 1 1* * * * 333.33
1 32*10 1 24333.33 10
* 60606.065500 / 1
122.4*1060606.06 * * 21212.12
1 64*10
21
KgSO Kg SO Kg S mol SO mol S dia
dia mol S Kg S mol SO h h Kg SO mgSOmg
Nm h Kg Nm
mgSO mol SOcm cm
Nm mol SO mg SO Nm
= =
= =
= =
= 2212.12ppmSO
b. Emisin de 2 NO =1.8Kg/TMcarbon
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2
2 2 2
6
3 3
2
3
1.8 100* 180
: 0.90(180) 162 / 6.75 /
0.10(180) 18 / 0.75 /
:
6.75 / 10* 1227.27
5500 /
0.75 /
5500 /
Kg NO Kg TM carbonQ
TM carbon dia dia
Cantidad NO Kg NO dia Kg NO h
NO Kg NO dia Kg NO h
Concentracion
Kg NO h mg KgNO
Nm h Kg Nm
Kg NO h
Nm
= =
= = =
= = =
= =
=
6
2
3
10* 136.36
KgNOmg
h Kg Nm=
3 3
3 3
3
14 100000Escorias= * 14000
100
0.85 / 850 /
14000 / 365/ 16.47 * 6011.55
850 /
:1%; 0.01*(
escoria
KG Kgcarbon Kg escorias
Kgcarbon dia dia
g cm Kg m
Kg dia m dias escoria mVolumen v m
Kg m dia ao ao
Emision decromoa la atmosfera
=
= =
= = = = =
=3
3 3
3
2 3
3 3
200 / ) 2 /
102 * 83.33
24 1
80 / 3.33 /
:
: 3/ 2
1 100183.33 * * *
1 52 1
Kg dia KgCr dia
KgCr dia g gCr
dia h Kg h
Q m dia m h
concentracion dela paricula deCrO en los gases deemision
la reaccion Cr O CrO
molCrO gCrO gCr molCr
h molCr gCr molCr
=
= =
= =
+
=
#
3
3
6
3 3
2 2
2
3
2
2 4
160.25
160.25 / 10* 29.14
5500 / 1
: :
0.99(200) 198 / 8250 /
2
gCrO
O h
gCrO h mgCrOmg
Nm h g Nm
Concentracion deCrO enel vertido Cantidad deC r que queda
KgCr dia gCr h
En la reaccion Cr O CrO
=
= =
=
= = =
+
2 2 2
4 4 4
2
4
2 6 324
42
2 2
2
2 2 4
1 1161
8250 * * * 18403.851 52 1
18403.85 / 10 1* * 5521.15 5521.15
3.33 / 1 1
.2
.2
molCrO gCrO gCrO gCr molCr
h molCr gCr molCrO h
gCrO h mg m mg ppmCrO
Nm h g l l
cantidad de CaCl H O
Enla reaccion CaCl H O CrO CaCrO
= =
= = =
+ 4 2 2
2
4
2 2
4 2 2 4 2 2
2 2
4 4 2 2
2 2
2
: 18403.85 / 441.69 /
1 .2 1 147 .2441.69 * * *
1 116 1 .2
.2559.73
H O Cl
cantidad de CrO g h Kg dia
KgCrO molCaCl H O molCrO gCaCl H O
dia molCrO gCrO molCaCl H O
KgCaCl H O
dia
+ +
=
=
=
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