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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL“DETERMINACIÓN DE TURBIDEZ, pH, ALCALINIDAD Y ACIDEZ ”PRIMER LABORATORIO DEL CURSO ANÁLISIS DE AGUA Y DESAGÜE –SACUSIHUAMÁN OROSCO JULIO CÉSARDOMINGUEZ VILLAFANA CHRISTIAN JORGE - 20160314HQUILLAS CUEVA LUISDOCENTE: ING. ARTURO ZAPATA...

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL

“DETERMINACIÓN DE TURBIDEZ, pH, ALCALINIDAD Y ACIDEZ ”

PRIMER LABORATORIO DEL CURSO ANÁLISIS DE AGUA Y DESAGÜE – SA323 CUSIHUAMÁN OROSCO JULIO CÉSAR DOMINGUEZ VILLAFANA CHRISTIAN JORGE QUILLAS CUEVA LUIS DOCENTE: ING. ARTURO ZAPATA PAYCO

Lima, Perú 2018

- 20160314H

ANÁLISIS DE AGUA Y DESAGÜE

UNI-FIA

LABORATORIO 1: Determinación de la turbidez, pH, alcalinidad y acidez

INDICE INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………2 TURBIDEZ y pH RESUMEN………………………………………………………………………..….3 OBJETIVOS………………………………………………………...……..………...3 MARCO TEÓRICO………………………………………………………….……...4 RESULTADOS…………………………………………………………..……….....9 DISCUSIÓN DE RESULTADOS………………………………………………...10 CONCLUSIONES …………………………………………………………………10 RECOMENDACIONES…………………………………………………………...10 ANEXOS……………..…………………………………………..…………………11  EQUIPOS, MUESTRAS Y MATERIALES APENDICE…………………………………………………………………..……..13  DATOS ORIGINALES Y OBSERVACIONES  PROCEDIMIENTO Y CÁLCULOS  DATOS CALCULADOS  ANÁLISIS DE ERROR ALCALINIDAD RESUMEN………………………………………………………………………….15 OBJETIVOS………………………………………………………...……..……….17 MARCO TEÓRICO………………………………………………………….…….19 RESULTADOS…………………………………………………………..………...21 DISCUSIÓN DE RESULTADOS………………………………………………...22 CONCLUSIONES …………………………………………………………………22 RECOMENDACIONES…………………………………………………………...22 ANEXOS……………..…………………………………………..…………………23  EQUIPOS, MUESTRAS Y MATERIALES APENDICE…………………………………………………………………..……..24  DIAGRAMA DE FLUJO  PROCEDIMIENTO Y CÁLCULOS ACIDEZ RESUMEN………………………………………………………………………….26 OBJETIVOS………………………………………………………...……..……....26 MARCO TEÓRICO………………………………………………………….…….27 RESULTADOS…………………………………………………………..………...28 DISCUSIÓN DE RESULTADOS………………………………………………...28 CONCLUSIONES …………………………………………………………………28 RECOMENDACIONES…………………………………………………………...29 ANEXOS……………..…………………………………………..…………………30  EQUIPOS, MUESTRAS Y MATERIALES APENDICE…………………………………………………………………..……..31  DIAGRAMA DE FLUJO  PROCEDIMIENTO Y CÁLCULOS FUENTES DE INFORMACIÓN……………………………………….…………….32

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LABORATORIO 1: Determinación de la turbidez, pH, alcalinidad y acidez

INTRODUCCIÓN El agua es importante porque constituye el componente más indispensable para la vida, y es considerada fundamental para la protección de la salud a través de su consumo como agua potable. El agua para el consumo humano no es químicamente pura, por ello debe ser tratada, y utilizada con las debidas condiciones sanitarias que se realizan en los servicios de abastecimiento, donde se le procesa y adecua para el consumo, mejorando la calidad de agua se reduce los índices de mortalidad y morbilidad por enfermedades infecciosas intestinales. En esta experiencia se logra el propósito del experimento el cual es determinar algunos parámetro físico-químicos de la calidad del agua: turbidez, pH, alcalinidad y acidez para verificar el cumplimiento de los valores considerados en los Límites Máximos Permisibles establecidos en el D.S.031-2010.SA Reglamento de la Calidad del Agua para Consumo Humano (MINSA-DIRESA, 2010), a fin de verificar su calidad, inocuidad y aceptabilidad del agua que se suministra a la población.

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TURBIDEZ y pH I. RESUMEN En la práctica del laboratorio con ayuda del turbidímetro se logró observar y medir las unidades de turbidez (UNT) de la muestra de agua brindada en el laboratorio a diferentes porcentajes de dilución. Para tal fin, primero se procedió a diluir la muestra en agua destilada a 50%, 25%, 10% y 5%. Se introdujeron estas diluciones en el turbidímetro y se procedió a medir las UNT, y por último se determinó y comparó el error de medición.

II. OBJETIVOS OBJETIVOS GENERALES 

Entender la capacidad de refracción de la luz de algunos cuerpos suspendidos en una masa de agua.



Determinar los parámetros físico-químicos (turbidez, ph) de las muestras analizadas.



Entender los principios para aplicarlo al tratamiento de agua potable

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Desarrollar en el estudiante la habilidad de manejo correcto de los equipos e instrumentos de laboratorio.



Saber de los cuidados que se debe tener al manejar los equipos e instrumentos de laboratorio.



Compara los parámetros físico-químicos con los parámetros establecidos en el reglamento de la calidad de agua para consumo humano.

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III. MARCO TEÓRICO

TURBIDEZ La turbiedad en el agua es causada por materia suspendida y coloidal tal como arcilla, sedimento, materia orgánica e inorgánica dividida finamente, fitoplancton y otros microorganismos. La turbiedad es una expresión de la propiedad óptica de una sustancia líquida que causa la luz al ser dispersada y absorbida en vez de transmitida sin cambios en la dirección del nivel de flujo a través de la muestra. A mayor intensidad de dispersión de la luz, la turbiedad será mayor.

Métodología de medición de la turbidez Turbidimetría Técnica analítica basada en la dispersión de la luz por partículas en suspensión en el seno de una disolución, la cual mide la disminución de la transmitancia del haz de luz al atravesar la muestra. Es la medición de la luz transmitida a través de una suspensión.

ABSORVANCIA En espectrofotometría, la absorbancia (a veces, absorbencia) ( A ) se define como: donde: I es la intensidad de la luz con una longitud de onda específica tras haber atravesado una muestra (intensidad de la luz transmitida) I0 es la intensidad de la luz antes de entrar a la muestra (intensidad de la luz incidente) El término frecuentemente es intercambiable con densidad óptica, si bien este último se refiere a la absorbancia por unidad de longitud. La medida de absorbancia se usa con frecuencia en química analítica y en bioquímica, ya que la absorbancia es proporcional al camino óptico de la muestra y a la concentración de la sustancia en ésta, en contraste con la transmitancia I / I0, que varía exponencialmente con el grosor y con la concentración.

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TRASMITANCIA La transmitancia o transmitencia es una magnitud que expresa la cantidad de energía que atraviesa un cuerpo en la unidad de tiempo (potencia). La ecuación de la transmitancia se define como sigue: Transmitancia = P / P0 Donde: 

T = Transmitancia.



P = Intensidad de la luz transmitida.



P0 = Intensidad de la luz incidente.

Aplicación de la información sobre turbidez Abastecimiento de agua El conocimiento de las variaciones de la turbidez en el agua sin tratar permite saber si un abastecimiento requiere un tratamiento especial por coagulación química y filtración antes de usarse para abastecimiento público de agua potable. Esto ocurre, por ejemplo, con las aguas subterráneas o aguas provenientes de montañas, cuya turbidez es baja y no requieren otro tratamiento además de la cloración.

Desagües y tratamiento de desechos industriales La determinación de solidos suspendidos es usualmente empleada en plantas de tratamiento de desechos para determinar la efectividad de remoción de estos.

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PH POTENCIAL DE HIDRÓGENO (pH) El pH es la mejor manera para expresar la intensidad de la condición ácida o alcalina de una solución, ya que está relacionado, matemáticamente, con la concentración de iones hidronios (H3O+) disueltos en ella. El pH influye en algunos fenómenos que ocurren en el agua, como la corrosión y las incrustaciones en las redes de distribución y también influye en los procesos que incluyen el tratamiento de esta, como en la coagulación química y la desinfección. Debido a ello es muy importante conocer cómo es que se determina el pH. DETERMINACIÓN DEL pH MÉTODO COLORIMÉTRICO Se le añade al agua a analizar un indicador y la coloración obtenida se compara en una escala de colores preparados a partir de soluciones de pH conocidas. A continuación se presentan los indicadores más usados con sus respectivos rangos de pH y gama de viraje.

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INCONVENIENTES DEL MÉTODO COLORIMÉTRICO  La intensidad de la coloración de ciertos indicadores varía con el tiempo a causa de reacciones químicas que se producen en el seno de la solución, la rapidez de este cambio es función del pH.  Si el agua contiene materias en suspensión, proceder a una decantación con el menor contacto posible con el aire y medir el pH sobre el líquido claro, una filtración modifica el valor del pH.  Puede existir un error debido a la salinidad. La coloración del indicador no solo depende del pH sino también de la sal disuelta y más aún de su concentración en la muestra.

MÉTODO ELECTROMÉTRICO (CON ELECTRODO DE VIDRIO) Este método se utiliza principalmente para obtener medidas muy precisas. Es aplicado igualmente en casos particulares como por ejemplo la medida el pH en agua muy dulces o en aguas que contenga proteínas. La diferencia de potencial existente entre un electrodo de vidrio y el electrodo de referencia sumergidos en una misma solución es función lineal del pH. Según la ley de Nernst, el potencial del electrodo está ligado a la actividad de los iones H + presentes por la relación: E medido = E referencia + (2,3 RT/NF) pH CALIBRADO Y UTILIZACIÓN DEL INSTRUMENTO Por diferencias entre las distintas marcas y modelos comerciales de potenciómetros, es imposible proporcionar instrucciones detalladas para la operación correcta de cada instrumento, debiendo seguirse en cada caso las instrucciones de los fabricantes Las soluciones patrón o Buffer son aquellas que ofrecen resistencia a cambiar de pH, como ácidos y álcalis. El instrumento debe regularse al interactuar con una solución buffer cercana a la muestra. Y luego chequear la repuesta del electrodo con una segunda solución buffer de diferente pH.

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OBSERVACIONES  Se recomienda determinar e pH de las aguas in situ, de modo que no se modifique los equilibrios iónicos debido al transporte o a una permanencia más o menos prolongada de las muestras en los frascos.  Los electrodos de vidrio son muy frágiles y deben ser utilizados adecuadamente. Cuando no se empleen, conservarlos en agua destilada.  El electrodo de vidrio es relativamente inmune a interferencias por color, turbiedad, colides, cloro libre, oxidantes y reductores, así como la salinidad alta, excepto en el caso de altas concentraciones del ion sodio, que a pH superiores a 10, pueden causar error. Pero se puede remediar usando electrodos especiales debajo error de sodio y haciendo las correcciones indicadas en el instructivo del electrodo.  La temperatura tiene dos efectos de interferencia, el potencial de los electrodos y la ionización de la muestra varían. El primer efecto puede compensarse por un ajuste que se dispone en el aparato mismo. El segundo efecto es inherente de la muestra y solo se toma en consideración, anotando la temperatura de la muestra y su pH.

POTENCIÓMETRO DE pH

pH-metro DE BOLSILLO

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IV. RESULTADOS Tabla 1:Resultados de las mediciones de la turbidez, pH y temperatura

MUESTRA (DILUCIONES) Muestra sin diluir Dilución al 50% Dilución al 25% Dilución al 10% Dilución al 5%

TURBIDEZ (UNT) 651 232 124 48.1 32.7

% DE ERROR 0 28.72 20.73 26.11 0.46

TEMPERATURA (°C) 18.9 19.5 18.9 19.0 18.3

Gráfico 1: Relación entre la turbiedad y el porcentaje de dilución 700

651

600

TURBIEDAD (UNT)

500 400 300

232

200 124 100

32.748.1

0 0

20

40

60

80

100

120

DILUCION EN %

Gráfico 2: Relación entre el pH y el porcentaje de dilución 8.2

8.03 7.94

8 7.82 7.8 7.6

pH

7.4

7.3

7.2 7.01 7 6.8 6.6 6.4

0

20

40

60

DILUCION EN %

9

80

100

120

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V. DISCUCIÓN DE RESULTADOS  Teóricamente al dividir la turbidez obtenida en cada dilución con su respectivo porcentaje de esta se debería obtener el mismo valor de turbidez que en la muestra al 100%, es decir la muestra sin diluir, pero como se puede observar eso no será así y esto es debido al error humano que se comete y además de la poca experiencia que se tiene en la preparación de estas diluciones.  En el gráfico y con los valores obtenidos previamente se nota claramente como la turbidez va disminuyendo conforme se va diluyendo con el agua destilada.  En la gráfica mostrada podemos notar que el pH aumenta conforme se van realizando las diluciones, caso contrario con la turbiedad.

VI. CONCLUSIONES  Se logra el propósito del experimento el cual es determinar algunos parámetro físico-químicos de la calidad del agua: turbidez y pH para verificar el cumplimiento de los valores considerados en los Límites Máximos Permisibles establecidos en el D.S.031-2010.SA - Reglamento de la Calidad del Agua para Consumo Humano  Conforme se diluye la muestra, la turbidez disminuye y esto se debe a que la concentración de partículas en suspensión de la muestra disminuye y con ello el paso de la luz es mucho mejor.  El error en los valores de turbidez calculados se dan por diversos factores, como el error humano o también por otras interferencias como lo son sólidos sedimentables, burbujas de aire presentes (oxigeno), etc.

VII. RECOMENDACIONES  Calibrar previamente los equipos a usar, tanto el turbidimetro como el potenciómetro.  Disponibilidad de un mayor volumen de agua destilada.  Agitar previamente las muestras que serán diluidas posteriormente.  Tener cuidado con el uso de los equipos e instrumentos del laboratorio.

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VIII. ANEXOS EQUIPOS 

Turbidímetro



Ph-metro

MUESTRAS 

Agua turbia

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MATERIALES 

3 erlenmeyer de 250mp



3 vasos de precipitado de 250ml



1 buretas



1 probeta de 100ml



3 pipetas



1 pipeteador

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IX. APÉNDICE DATOS ORIGINALES Y OBSERVACIONES

MUESTRA (DILUCIONES) Muestra sin diluir Dilución al 50% Dilución al 25% Dilución al 10% Dilución al 5%

TURBIDEZ (NTU) 651 232 124 48.1 32.7

pH

TEMPERATURA(°C)

8.03 7.94 7.82 7.30 7.01

18.9 19.5 18.9 19.0 18.3

PROCEDIMIENTO Y CÁLCULO MEDICIÓN DE LA TURBIDEZ  Extraer, de una muestra de agua, cantidades tales que, al ser diluidas en la fiola de 100 ml den concentraciones de la muestra iguales a 100, 50, 25, 10 y 5%. Todas ellas repartidas en los 5 vasos de precipitado.  Luego medir el valor de la turbidez de la muestra a diferentes concentraciones.  Es recomendable enjuagar la CELDA con agua destilada antes de añadir cualquier muestra y secar/limpiar su exterior con papel tisú. Así evitamos interferencia externa y errores prácticos.

DATOS CALCULADOS

MUESTRA (DILUCIONES)

TURBIDEZ (UNT)

VALORES CALCULADO S

Dilución al 50%

232

Dilución al 25%

124

Dilución al 10%

48.1

Dilución al 5%

32.7

232 =464 0.5 124 =516 0.25 48.1 =481 0.1 32.7 =654 0.05

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ANÁLISIS DE ERROR Cálculo del error de medición: %Error =

valor real − valor medido ∗100 % valor real

( 651651−651 )× 100 %=0 %



% de error para una dilucion al 100 %=



% de error para una dilucion al 50 %=



% de error para una dilucion al 25 %=



% de error para una dilucion al 10 %=



% de error para una dilucion al 5 %=

−464 ( 651651 ) × 100 %=28.72 %

−516 ( 651651 ) ×100 %=20.73 %

−481 ( 651651 ) ×100 %=26.11 %

−654 ( 651651 )×100 %= 0.46 %

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ALCALINIDAD I. RESUMEN La alcalinidad de un agua puede definirse como su capacidad para neutralizar ácidos ó como su capacidad para reaccionar con iones hidrógeno. La determinación de la alcalinidad total y de las distintas formas de alcalinidad es importante en los procesos de coagulación química, ablandamiento, control de corrosión y evaluación de la capacidad tampón de un agua. En aguas naturales la alcalinidad es debida generalmente a la presencia de tres clases de iones:

a) bicarbonatos b) carbonatos c) hidróxidos En algunas aguas es posible encontrar otras clases de compuestos (boratos, silicatos, fosfatos, etc.), que contribuyen a su alcalinidad; sin embargo, en la práctica la contribución de éstos es insignificante y puede ignorarse. La alcalinidad varía con el lugar de procedencia del agua, presentando desde unos cuantos mg. /l hasta varios cientos. Las aguas residuales domésticas tienen regularmente una alcalinidad ligeramente mayor que el agua de la que proviene, pero un incremento anormal en ella en una relación con el agua de la que provienen o con la corriente receptora, indica que se está descargando un desecho industrial muy básico en el sistema de alcantarillado o en la corriente. Las aguas altamente alcalinas no son aceptables para el abastecimiento público, teniendo que ser sometidas a tratamiento para su uso. La alcalinidad del agua se determina por titulación con ácido sulfúrico (ácido fuerte) y se expresa como mg/l de caco3 (carbonato de calcio) equivalente a la alcalinidad determinada. Los iones procedentes de la solución de ácido neutralizan los iones oh – (hidroxilo) libres y los disociados por concepto de la hidrólisis de carbonatos y bicarbonatos. La titulación se efectúa en dos etapas s...