ejercicios-resueltos-de-ciencias-ambientales-doc

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
Tema:
CÁTEDRA : CIENCIAS AMBIENTALES
CATEDRÁTICO : Ing. JOSE POMALAYA VALDEZ
ALUMNO : SURICHAQUI SAPALLANAY, Edwin Rubén
SEMESTRE : IX
HUANCAYO – PERÚ
2007
PROBLEMAS RESUELTO DE
CONTAMINACION DEL AGUA, AIRE Y
SÓLIDOS

CIENCIAS AMBIENTALES EJERCICIOS RESUELTOS DE CONTAMINACIO
DE AGUA, AIRE Y SÓLIDOS
UNCP – 2007-I 2
LA CONTAMINACIÓN AMBIENTAL
El aumento continuo de la población, su concentración progresiva en grandes centros urbanos
y el desarrollo industrial ocasionan, día a día, más problemas al medio ambiente conocidos
como contaminación ambiental. Ésta consiste en la presencia de sustancias (basura,
pesticidas, aguas sucias) extrañas de origen humano en el medio ambiente, ocasionando
alteraciones en la estructura y el funcionamiento de los ecosistemas.
1.- Efectos de la contaminación. Los efectos se manifiestan por las alteraciones en los
ecosistemas; en la generación y propagación de enfermedades en los seres vivos,
muerte masiva y, en casos extremos, la desaparición de especies animales y vegetales;
inhibición de sistemas productivos y, en general, degradación de la calidad de vida
(salud, aire puro, agua limpia, recreación, disfrute de la naturaleza, etc.).
2.- Causantes de la contaminación. Los causantes o contaminantes pueden ser químicos,
físicos y biológicos.
 Los contaminantes químicos se refieren a compuestos provenientes de la industria
química. Pueden ser de efectos perjudiciales muy marcados, como los productos
tóxicos minerales (compuestos de fierro, cobre, zinc, mercurio, plomo, cadmio), ácidos
(sulfúrico, nítrico, clorhídrico), los álcalis (potasa, soda cáustica), disolventes orgánicos
(acetona), detergentes, plásticos, los derivados del petróleo (gasolina, aceites,
colorantes, diesel), pesticidas (insecticidas, fungicidas, herbicidas), detergentes y
abonos sintéticos (nitratos, fosfatos), entre otros.
 Los contaminantes físicos se refieren a perturbaciones originadas por radioactividad,
calor, ruido, efectos mecánicos, etc.
 Los contaminantes biológicos son los desechos orgánicos, que al descomponerse
fermentan y causan contaminación. A este grupo pertenecen los excrementos, la
sangre, desechos de fábricas de cerveza, de papel, aserrín de la industria forestal,
desagües, etc.
3.- Formas de contaminación. Se manifiesta de diversas formas:
 La contaminación del aire o atmosférica se produce por los humos (vehículos e
industrias), aerosoles, polvo, ruidos, malos olores, radiación atómica, etc. Es la
perturbación de la calidad y composición de la atmósfera por sustancias extrañas a su
constitución normal.
 La contaminación del agua es causada por el vertimiento de aguas servidas o
negras (urbanos e industriales), de relaves mineros, de petróleo, de abonos, de
pesticidas (insecticidas, herbicidas y similares), de detergentes y otros productos.
 La contaminación del suelo es causada por los pesticidas, los abonos sintéticos, el
petróleo y sus derivados, las basuras, etc.

UNCP – 2007-I 3
 La contaminación de los alimentos afecta a los alimentos y es originada por
productos químicos (pesticidas y otros) o biológicos (agentes patógenos). Consiste en
la presencia en los alimentos de sustancias riesgosas o tóxicas para la salud de los
consumidores y es ocasionada durante la producción, el manipuleo, el transporte, la
industrialización y el consumo.
 La contaminación agrícola es originada por desechos sólidos, líquidos o gaseosos
de las actividades agropecuarias. Pertenecen a este grupo los plaguicidas, los
fertilizantes' los desechos de establos, la erosión, el polvo del arado, el estiércol, los
cadáveres y otros.
 La contaminación electromagnética es originada por la emisión de ondas de
radiofrecuencia y de microondas por la tecnología moderna, como radares, televisión,
radioemisoras, redes eléctricas de alta tensión y las telecomunicaciones. Se conoce
también como contaminación ergomagnética.
 La contaminación óptica se refiere a todos los aspectos visuales que afectan la
complacencia de la mirada. Se produce por la minería abierta, la deforestación
incontrolado, la basura, los anuncios, el tendido eléctrico enmarañado, el mal aspecto
de edificios, los estilos y los colores chocantes, la proliferación de ambulantes, etc.
 La contaminación publicitaria es originada por la publicidad, que ejerce presiones
exteriores y distorsiona la conciencia y el comportamiento del ser humano para que
adquiera determinados productos o servicios, propiciando ideologías, variaciones en la
estructura socioeconómica, cambios en la cultura, la educación, las costumbres e
incluso, en los sentimientos religiosos.
 La contaminación radiactiva es la resultante de la operación de plantas de energía
nuclear, accidentes nucleares y el uso de armas de este tipo. También se la conoce
como contaminación neutrónica, por ser originada por los neutrones, y es muy
peligrosa por los daños que produce en los tejidos de los seres vivos.
 La contaminación sensorial es la agresión a los sentidos por los ruidos, las
vibraciones, los malos olores, la alteración del paisaje y el deslumbramiento por luces
intensas. La contaminación sónica se refiere a la producción intensiva de sonidos en
determinada zona habitada y que es causa de una serie de molestias (falta de
concentración, perturbaciones del trabajo, del descanso, del sueño).
 La contaminación cultural es la introducción indeseable de costumbres y
manifestaciones ajenas a una cultura por parte de personas y medios de
comunicación, y que son origen de pérdida de valores culturales. Esta conduce a la
pérdida de tradiciones y a serios problemas en los valores de los grupos étnicos, que
pueden entrar en crisis de identidad.

UNCP – 2007-I 4
PROBLEMAS DE CONTAMINACIÓN DEL AGUA
1.- Calcular la dureza de las siguientes aguas ricas en sales de magnesio cuyo análisis dan los
siguientes resultados :
A.- .,104 24 
MgMx
SOLUCION:
3
3
3
3
3
2
3
24
24
1
10
1
09.100
1
1.104
,104
gCaCO
mgCaCO
x
molCaCO
gCaCO
x
molMg
molCaCO
x
Lagua
molMgx
MgMx 



Dureza = LaguamgCaCO /40 3 = 340ppmCaCO
B.- 3100ppmMgCO
SOLUCION:
x
molMgCO
molCaCO
x
gMgCO
molMgCO
x
mgMgCO
gMgCO
x
Lagua
mgMgCO
ppmMgCO
3
3
3
3
3
3
33
3
1
1
32.84
1
10
1100
100 
Lagua
mgCaCO
gCaCO
mgCaCO
x
molCaCO
gCaCO 3
3
3
3
3
3 119
1
10
1
09.100

C.- 2
60ppmMg
SOLUCION:
x
molMg
molCaCO
x
gMg
molMg
x
mgMg
gMg
x
Lagua
mgMg
ppmMg 2
3
2
2
23
22
2
1
1
31.24
1
10
1.60
60 





Lagua
mgCaCO
gCaCO
mgCaCO
x
molCaCO
gCaCO 3
3
3
3
3
3 247
1
10
1
09.100

Dureza = 3247ppmCaCO
2.- Un agua industrial tiene una concentración de .,104 24 
MgMx ¿Cuál es su dureza?
SOLUCION:
3
3
3
3
3
2
3
24
24
1
10
1
09.100
1
1.104
,104
gCaCO
mgCaCO
x
molCaCO
gCaCO
x
molMg
molCaCO
x
Lagua
molMgx
MgMx 



3.- ¿Cuál es la dureza de un agua natural que tiene una concentración de 80 ppm en 3CaCO ?
SOLUCION:

UNCP – 2007-I 5
4.- ¿Cual será la dureza de un agua industrial que tiene la concentración de 60 ppm en 2
Ca ?
SOLUCION:
x
molCa
molCaCO
x
gCa
molCa
x
mgCa
gCa
x
Lagua
mgCa
ppmCa 2
3
2
2
23
22
2
1
1
08.40
1
10
.160
60 





Lagua
mgCaCO
gCaCO
mgCaCO
x
molCaCO
gCaCO 3
3
3
3
3
3 150
1
10
1
09.100

Dureza = 3150ppmCaCO
5.- Un agua de un manantial fue tratada con 32CONa .Para reducir su dureza. Después de del
tratamiento la dureza se ha reducido hasta 10ppm de 3CaCO ¿Cuál será la concentración
de 2
3

CO en el equilibrio?
Dato: 9
100.53
xKcCaCO 
SOLUCION:
Conociendo la reacción de precipitación del 3CaCO y el equilibrio de solubilidad del mismo,
podemos calcular la concentración del anion carbonato existente en el equilibrio.

 NaCaCOCONaCa aq 2332
2
)(
2
)(3
2
)(3

 aqaq COCaCaCO
3
2
)(3
3
3
3
3
33
3
1
1
09.100
1
10
110
10
molCaCO
molCO
x
gCaCO
molCaCO
x
mgCaCO
gCaCO
x
Lagua
mgCaCO
ppmCaCO
aq


=
Lagua
molCOx aq
2
)(3
5
1010 
9
100.53
xKcCaCO  =       Lagua
molCO
x
x
x
Ca
Kc
COCOCa
aq
aq
aqaqaq
2
)(35
5
9
2
)(
2
)(3
2
)(3
2
)( 105
1010
105







  MxCO aq
52
)(3 105 

6.- El análisis de un agua natural indica que es .,104 24 
MgMx , .106 24 
MCax y
.,108 3
4 
HCOMx Si se quiere ablandar dicha agua por el método 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:
A.- .,104 24 
MgMx
B.- .106 24 
MCax

UNCP – 2007-I 6
C.- .,108 3
4 
HCOMx
El agua de partida contiene diferentes concentraciones por lo que habrá de añadir cal sosa.
Para el calculo de 32CONa necesario se tiene la siguiente reacción :
NaMgCOCONaMg 2332
2

Adición de Sosa 3
3
32
32
2
32
24
1
10
1
106
1
1.104
m
L
x
COmolNa
COgNa
x
molMg
COmolNa
x
Lagua
molMgx



= 3
324,42
m
COgNa
7.- Una muestra de agua residual que llega a una depuradora fue sometida al ensayo de
incubación reglamentario para la determinación del parámetro DBO5. Para ello, y dado que
previsiblemente el valor de DBO5 será alto, se diluyeron 25 ml del agua residual hasta un
litro con agua exenta de oxígeno.
En esta nueva disolución se determina la concentración del oxígeno disuelto antes del
ensayo de incubación y al finalizar el mismo, después de 5 días, obteniéndose los valores
de 9 y 1 mgO2/l respectivamente. ¿Cuál es el valor del parámetro DBO5?
SOLUCIÓN:
Sabiendo que la DBO5 es la diferencia entre la concentración inicial y final de oxígeno
disuelto, y teniendo en cuenta el grado de dilución.
2
2
5
3
2
5
222
2
2
5
320
)(1
320
)(1
)(10
)(25
)(1
)(
8
819
min
Oppm
residualagual
Omg
DBO
residualagual
residualaguaml
x
residualaguaml
diluciónagual
x
diluciónagual
Omg
DBO
agual
Omg
agual
Omg
agual
Omg
disueltoOdeuciónDis
residualagual
Omg
DBO




8.- Una muestra de 50 ml de un agua residual se diluyó hasta 500 ml con agua exenta de
oxígeno y se determinó la concentración en oxígeno disuelto de la muestra diluida, que
resultó ser de 6 ppm. Al cabo de 5 días de incubación volvió a repetirse la determinación de
oxígeno disuelto, siendo el valor hallado en esta ocasión de 2 ppm. Calcule la DBO5 del
agua residual.
SOLUCIÓN:
agualOmgppmOCf
agualOmgppmOCi
diluciónaguamlVd
residualaguamlVr
1/22
1/66
)(500
50
22
22





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2
2
5
3
2
5
222
2
2
5
40
)(1
40
)(1
)(10
)(50
)(5.0
)(
4
426
min
Oppm
residualagual
Omg
DBO
residualagual
residualaguaml
x
residualaguaml
diluciónagual
x
diluciónagual
Omg
DBO
agual
Omg
agual
Omg
agual
Omg
disueltoOdeuciónDis
residualagual
Omg
DBO




9.- Un vagón cisterna de 60 m3 acaba de realizar un transporte con etanol. Para limpiarlo se
llena completamente de agua. ¿Cómo variará la DBO total del agua si habían quedado en
el fondo del vagón 10 litros de etanol? Supóngase que el etanol puede sufrir oxidación total
por degradación biológica con el oxígeno.
Dato: Densidad del etanol 0.87 g/cm3
a 20 ºC.
SOLUCIÓN:
Teniendo en cuenta la reacción de oxidación del metanol calculamos el oxígeno que
empleara para su descomposición.
OHCOOOHCH aqaq 2)(22)(3 22/3 
Oxígeno consumido por el metanol:
agual
Omg
aguam
Omg
Og
Omg
x
Omol
Og
x
OHCHmol
Omol
x
OHCHg
OHCHmol
x
cm
OHCHg
x
OHCHl
OHCHcm
x
aguam
OHCHl
1
5.217217500
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 oxidación total 30 ml de una
disolución de dicromato de potasio 0.15 N. Calcule la DQO de dicha agua residual.
SOLUCIÓN:
agual
Omg
DBO
agual
aguaml
x
g
Omg
x
aguaml
Ogx
DBO
xxxOxígenodegramosN
oxígenodePesoéquivxOxígenodeEquivNOxígenodegramosN
DicromatodeesEquivalentNOxígenodeesEquivalentN
xxxOCrKdeesEquivalentN
2
3
2
3
2
3
33
33
722
360
10
1
10
100
1036
10368105.4º
..ºº
ºº
105.415.01030º









11.- Una industria química que produce acido acético CH3-COOH, evacua un caudal de agua
residual de 100 l/s con una concentración en dicho ácido de 300 mg/l. Si se elimina el
ácido acético, oxidándolo 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 solución de dicromato,

UNCP – 2007-I 8
expresado en m3
, que será preciso emplear.
SOLUCIÓN:
Para calcular el volumen de solución 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 reacción de oxidación con este
ultimo agente. La reacción de oxidación es:
OHCOOCOOHCH 223 222 
dia
OCrKm
riovolumendia
OCralenteKmoldeequiv
aldiaOCreKequivalent
riovolumendia
entemolequivall
aldiaOCreKequivalent
OdiariaCrolucionKvolumendis
OdiariaCrolucionKvolumendis
aldiaOCreKequivalenttotalesOCrKdeesEquivalentN
totalesOCrKdeesEquivalentN
mgesariooxigenonec
COOHmolCHl
mol
x
COOHgCH
COOHmolCH
x
COOHCHgx
esariooxigenonec
22
22
22
22
22
22
2222
22
33
33
3
3
6.57
6
345600
345600
345600º
º
02320
02
60
1
1
10300







12.- Calcule cual será el DQO de un agua residual que contiene una concentración de 5 ppm
del pesticida baygon (C11H15O3N). considere que el nitrógeno se oxida totalmente hasta
ion nitrato.
La reacción química es:
SOLUCION:
l
Omg
DBO
l
Omg
Omol
Omg
x
NOHmgC
NOHmolC
x
NOHmolC
Omol
x
l
NOHCmg
DBO
NOOHCOONOHC
2
2
2
2
31511
31511
31511
231511
22231511
29.11
29.11
1
032.0
209.0
1
1
2/135
2/51112/13




13.- La DBO total de una determinada agua es de 60 ppm de oxígeno mientras que para la
oxidación total de una muestra de 50 cm3 de dicha agua se precisa 4 cm3 de dicromato
de potasio 0.12 N. Calcule el DQO del agua mencionada e indique si la materia orgánica
que predomina es de naturaleza biodegradable o no biodegradable.
SOLUCIÓN:
Se sabe que:

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2
33
3
2
5
2
78.0
8.76
60
/
8.76
1
10
50
410384
10384min
OppmDQODBO
Lt
omgdeoxigen
agual
aguacm
x
cm
x
DQO
OxdisueltoOdeuciónDis
V
gnEq
N








Respuesta: Por lo tanto predomina la materia orgánica biodegrable.
14.- Para declorar un agua se utiliza un carbón activo, con un contenido de 96% en carbón,
que actúa según la siguiente reacción:
Calcule:
a) ¿Cuántos mg de carbón activo son necesarios par tratar 1 m3 de agua cuya
concentración en cloro es de 0.4 ppm?
b) Si empleamos una columna de 300 g de carbón activo para eliminar cloro de una
agua que contiene 0.8 ppm del mismo, ¿Cuántos litros de agua pueden ser
declorados por el carbón de la columna? Suponga que la eficiencia del tratamiento
con el carbón activo es del 80%.
SOLUCIÓN:
A.- Carbón activo necesario
B.-
2
3
2
2
2
2
3
33
3
2
2
22
10284
1
71
1
10
12
1
100
80
300
21.35
1
10
1
012.0
2
14.0
mgClxvolumen
molC
gCl
x
gCl
mgCl
x
gC
moldeC
x
gCactivo
Cg
gCarbonxVOLUMEN
aguam
mgC
m
L
x
molC
mgC
x
molCl
Cmol
x
agual
Clmg



Por lo tanto:
334
2
2
4
106.310355
8.0
10284
mxLx
LtaguamgCl
Clmgx

15.- En las aguas del mar aral, un mar interior, la cantidad total de sólidos disueltos en el agua
es del orden del 50 g/l. Para desalinizar esta agua utilizando un proceso de ósmosis
inversa, ¿Cuál será la presión Mínima necesaria a la temperatura de 25 ºC?
Dato: Suponga el Factor i de Van Hoff = 1.75 y que los sólidos disueltos corresponden un
60% a NaCl y el resto a KCl.
SOLUCIÓN:
La presión mínima se correspode4nderia con la presión osmótica del agua a tratar por
tanto teniendo en cuenta la ecuación que relaciona la presión osmótica con la
concentración.

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atm
gmol
K
x
MolK
atmLt
gKClxx
atm
gmol
K
x
MolK
atmLt
x
l
NaClg
x
V
LnRT
79.13
62
298
082.0205.17
93.21
5.58
298
082.0
30
75.1






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 hidróxido de cromo (III)?
Dato: Ks/Cr(OH)3/ = 6.7 x 10-31
SOLUCIÓN:
La reacción en el equilibrio:
 
 
 
642
43
1
3
13
3
10210105.2
:
105.2
8
3)(










xxxK
ahora
xCr
LogOHpH
OH
Cr
K
OHCrOHCr
En este caso se precipitará
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 presión osmótica del agua residual, a 20º C, debida al propanol.
b) La DBO total del agua residual.
c) Si para eliminar el propanol se obatar por oxidarlo con una disolución de dicromato de
potasio 2 N, en medio ácido, ¿Cuál 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 ¿Qué cantidad de fosfato de sodio se necesitara
diariamente, y que cantidad de lodos, compuestos por el fosfato de bario precipitado y
con una humedad del 55%, se retirara anualmente?
SOLUCION:

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atm
atm
mg
g
x
gmol
K
x
MolK
atmLt
x
Ltagua
mgCHO
x
V
mRT
CRT
V
mRT
060.0
060.0
10
1
60
298
082.01150
1
3








Reacción 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 hidróxido todo el Cr+3
, obtenido en el paso anterior,
calcular la cantidad de cal apagada (hidróxido de calcio de 85% de pureza que será)
necesario emplear diariamente.
c. Si para depurar la corriente B se pretende oxidar al ion cianuro (CN-) hasta dióxido d
carbono y nitrógeno elemental, mediante una disolución 5M de hipoclorito de sodio
(NaOCl), proceso en el cual el hipoclorito se reduce hasta ion cloro. Calcular los litros
diarios de dicha solución oxidante que se necesitaran.
SOLUCIÓN:
a. La reacción química:
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
SOgNa
x
mgCr
molCrO
x
molCrO
molNaSO
x
d
h
x
h
s
x
s
l
x
l
mgCrO




d
SONaTM
d
SOgNa 3232 .014.1
38.1013561 
b.La reacción química
432342 3)(2)(3)( CaSOOHCrOHCaSOCr 
Calculo de la cantidad de 342 )(SOCr :

UNCP – 2007-I 12
342
342
2
4
3
2
4
2
4
342
2
4
)(1
)(392
.10*116
1
2
)(12412060
SOmolCr
SOgCr
x
mgCrO
molCrO
x
molCrO
SOmolCr
x
d
h
x
s
l
x
l
mgCrO





dia
SOKgCr
dia
SOgCr 342342 )(
1.105
)(
7.1051100
Calculo de la cantidad de 2)(OHCa :
dia
OHKgCa
OHmolCa
OHKgCa
x
SOKgCr
SOmolCr
x
SOmolCr
OHmolCa
x
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 reacción química:
OHNNaClCOHNaClOCN 222 52252  
Calculo de la cantidad de NaClO :
dia
molNaClO
molCN
molNaClO
x
dia
h
x
h
s
x
s
l
x
l
mgCN
85.4153
2
52436001005


dia
lNaClO
lmol
mol
M
n
V
V
n
M 77,830
/5
85,4513

19.- Una industria química genera un agua residual que posee las siguientes características
media:
Caudal=80l/s
Etanol=130mg/l
Acido metanoico=400mg/l
Sólidos en suspensión=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, oxidándolo hasta CO2
con bicromato de potasio en medio acido, proceso en el que el dicromato se reduce
hasta Cr+2
, ajuste la ecuación iónica de oxidación-reducción que tendría lugar y calcule
el volumen diario de la solución de dicromato de potasio 2M, expresado en m3
. Que
seria preciso emplear.
c. Las toneladas anuales de lodos húmedos, retiradas con un 40% de humedad, que se
producirán si los sólidos e suspensión se reducen hasta 30mg/l. si se disminuye la
concentración de Pb+2
precipitándolo por adición estequiometrica de una solución de
carbonato de sodio. ¿cual será el consumo diario de carbonato de sodio sólido de
pureza de 95%¿ cual será la concentración de Pb+2
, expresada en ppb, en el agua
residual una vez tratada?

UNCP – 2007-I 13
SOLUCIÓN:
a. Para calcular la DBO será preciso ajustar las ecuaciones de oxidación del etanol y
acido metanoico y calcular la contribución 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
mgO
x
OHHmgC
OHHmolC
x
OHHmolC
molO
x
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
mgO
x
OmgCH
OmolCH
x
OmolCH
molO
x
l
OmgCH
.
13.139
1
10*32
10*46
1
1
5.0400
2
2
2
3
22
3
22
22
222

agual
mgO
DBOTotal
.
43,41013.13930.271 2

b. El ajuste de la ecuación de oxidación-Reducción permitirá establecer la
estequiometria del proceso y por lo tanto calcular la cantidad de K2Cr2O7 necesario:
La reacción iónica:
OHCrCOHOCrCOOHH 2
3
2
2
72 7233  
La cantidad de dicromato necesario:
dia
OmolCr
OmgCH
OmolCH
x
OmolCH
OmolCr
x
agual
OmgCH
x
d
h
x
h
s
x
s
l
2
72
22
3
22
22
2
7222
76.20034
10*46
1
3
1
.
40024360080




dia
K2Cr2O7
01.10/78.20034
3
m
diamol
M
n
V
V
n
M 
c. Los fangos retirados vendrán dados por la diferencia de los sólidos iniciales y finales.
SÓLIDOS ELIMINADOS = SÓLIDOS INICIALES - SÓLIDOS FINALES

UNCP – 2007-I 14
TM
año
humedoslodos
año
mg
ossolidosl
mg
x
año
dias
x
dia
h
x
h
s
x
s
l
x
año
lodos
inadosedolidos
l
mg
l
mg
17.1976
.
10*9761.1
)sec(60.0*.
47036524360080
lim.
l
mg
47030500
12



d. La estequiometria de la reacción de precipitación establecerá la cantidad de 32CONa :

 NaPbCOCONaPb 2332
2
Cantidad de carbonato de sodio:
dia
COKgNa
dia
COKgNa
COmolNa
COmgNa
x
mgPb
molPb
x
molPb
COmolNa
x
l
mgPb
x
dia
h
x
h
s
x
s
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 reacción:
  
  MxPb
xs
Ks
SKs
sssCOPbKs
COPbPbCO
s
72
713
2
23
3
2
3
3
2
3
108729.3
108729.310*5.1
.










2
2
2
2
2
227
2
29.80
.
29.80
1
106
1
2.207
.
108729,3
.









pbbPb
agual
ugPb
gPb
ugPb
x
molPb
gPb
x
agual
molPbx
dePbionconcentrac
PROBLEMAS RESUELTOS DE CONTAMINACION DE AIRE
1.- Convierta los siguientes valores:
a. 500 ppb de CO, medidos a 293K y 101,3 Kpa a mg CO/m3
SOLUCIÓN:
mol
gCO
M
atmKpaP
KT
m
l
m
cm
ppm
28
13.101
293
5,0500500 33
3





UNCP – 2007-I 15
3
3
3
2
7,582
10
165.1
1
5.0
165.1
293082.0
/281
m
mgCO
g
mg
x
l
g
x
m
l
gSO
Kx
molxK
Atmxl
molgatmx
RT
PM
v
w
RT
M
w
nRTpv


b. 500 ppm de SO2. Medidos en condiciones normales a mg SO3/Nm 3
SOLUCIÓN:
mol
gSO
M
atmKpaP
KT
m
l
m
cm
ppm
3
33
3
64
13.101
293
5,0500500




3
3
3
2
2
89.1331
10
66.2
1
5.0
66,2
293082.0
/641
m
mgSO
x
g
mg
x
l
g
x
m
l
gSO
Kx
molxK
Atmxl
molgatmx
RT
PM
v
w
RT
M
w
nRTpv


c. 500 ppm de de CO. Medidos en condiciones normales a mg CO/Nm3
SOLUCIÓN:
l
g
moll
mol
x
mol
gCO
mol
gCO
M
m
l
m
cm
ppm
25.1
/4,22
128
28
5,0500500 33
3


3
3
3
625
10
25.1
1
5.0
m
mgCO
g
mg
x
l
g
x
m

d. 500 pmm de SO2, medidos en condiciones normales a mg SO2/Nm3
SOLUCIÓN:
3
3
3
22
33
3
2
57.1428
10
857.2
1
5.0
85.2
/4,22
128
64
13.101
293
5,0500500
m
mgSO
g
mg
x
l
g
x
m
l
g
moll
mol
x
mol
gSO
mol
gSO
M
atmKpaP
KT
m
l
m
cm
ppm





2.- Exprese las concentraciones de contaminantes que se indican en los valores que se piden:
a. 250 mgC6H6/Nm3
en ppm.
SOLUCIÓN:

UNCP – 2007-I 16
ppm
m
cm
l
cm
x
HmolC
l
x
g
HmolC
x
mg
g
x
Nm
mg
79.7179.71
1
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
SOLUCIÓN:
3
66
3
3
66
66
33
3
5.1363
10
246.3
1
42.0
246.3
293082.0
/641
78
13.101
293
42,0420420
m
HmgC
g
mg
x
l
g
x
m
l
HgC
Kx
molxK
Atmxl
molgatmx
RT
PM
v
w
RT
M
w
nRTpv
mol
HgC
M
atmKpaP
KT
m
l
m
cm
ppm






c. 350 ppm de NO2, medidos en condiciones normales a mg NO2/Nm3
SOLUCIÓN:
3
2
3
2
333
2
3
3
5.75363.718
1
10
4.22
1
1
46
10
13
350
46
350350
m
mgNO
g
mg
x
l
mol
x
mol
mggNO
x
cm
l
x
m
cm
mol
gNO
M
m
cm
ppm



d. 250 mg de NO2, medidos a 293 K y 101.3 Kpa a ppm NO2.
SOLUCIÓN:
23
2
3
3
2
22
5.1305.130
.
2
1305.0
915.1
1
25.0
2
246.915.1
293082.0
/461
46
13.101
293
25.0250
ppmNO
m
NOcm
airem
lNO
g
l
g
l
gNO
Kx
molxK
Atmxl
molgatmx
RT
PM
v
w
RT
M
w
nRTpv
mol
gNO
M
atmKpaP
KT
gNOmgNO






3.- Una estación Municipal de control de contaminación media de ozono, para un periodo de
24 horas, de 25 3/ mg a 25ºc y 1 Bar. ¿Cuál será la concentración de ozono
expresado en ppm?
SOLUCIÓN:

UNCP – 2007-I 17
Concentración = 363
3
3
1
5.0
10
1
500
25
mug
g
x
m
cm
m
g


ozonoppm
m
cm
l
cm
x
g
x
m
g
l
gg
Kxmol
g
Kx
molxK
Atmxl
molgatmx
RT
PM
v
w
RT
M
w
nRTpv
atmmmmhgbarP
KT
.0129.00129.0
1
3103
937.1
1
104*25
937.1
298
48
293082.0
/46986.0
986107501
298
3
3
3




4.- Una norma de calidad fija para el monóxido de carbono una concentración media de 11
ppm medidos durante un periodo de muestreo de 24 horas. ¿cual será la concentración
equivalente en mg/m3
.
SOLUCIÓN:
3
3
33
75.13
1
310
310
1
1
28
4,22
13
11
3
3
111
Nm
mg
g
cm
x
cm
l
x
mol
gCO
x
l
mol
x
m
cm
m
cm
ppm


l
gg
Kxmol
g
Kx
molxK
Atmxl
molgatmx
RT
PMv
wRT
M
w
nRTpv
KCT
atmbarP
937.1
298
48
293082.0
/46986.0
273ª500
036.105.1



5.- En una planta de producción de energía , el gas de chimenea sale a 500C y contiene las
cantidades de bióxido de azufre que a continuación se indica según sea la calidad de
combustible quemado:
a. 2100 ppm
b. 1900ppm.
Si la emisión de gases es de 30000m3
/min. cual será la emisión de gas de SO2/5?
Dato:
La presión de los gases a la salida de la chimenea es de 1.05 bar.
SOLUCIÓN:
a.
3
1.2
3
3
21002100
m
l
m
cm
ppm 
b.
3
9.1
3
3
19001900
m
l
m
cm
ppm 
a.

UNCP – 2007-I 18
3
2
3
22
3
1098
60
min1
min
330000
3
196.2
196,2
2731
642
082.0
0364.1
m
gSO
seg
x
m
x
m
g
m
gSO
Kmolx
gSO
x
m
M
x
molxK
Atmxl
atm
RT
PMv
w


b.
3
2
3
22
3
5.993
60
min1
min
330000
3
987.1
987.1
2731
649.1
082.0
0364.1
m
gSO
seg
x
m
x
m
g
w
m
gSO
Kmolx
gSO
x
m
l
x
molxK
Atmxl
atm
w


6.- Una norma de calidad del aire fija para el dióxido de azufre una concentración de 85ug/m3
a 20·C y 1.1 bar de promedio anual. ¿cual será la concentración equivalente en ppb .
SOLUCIÓN:
Concentración = 3
6
633
10*85
10
1
85
85
m
g
ug
g
x
m
ug
m
g 


23
33333
3
6
.0129.040.29
31
10
1
10
891.2
1
10*85
891.2
298
64
293082.0
/2640855.1
0855.11.1
293273ª20
SOppb
m
mm
cm
mm
x
l
cm
x
g
x
m
g
l
g
Kxmol
g
Kx
molxK
Atmxl
molgSOatmx
RT
PM
v
w
RT
M
w
nRTpv
atmbarP
KKCT





7.- Un método muy frecuente de obtención de cobre es el tratamiento de sulfuro de cobre (I)
con oxigeno, proceso en el cual se libera e cobre metálico y se genera dióxido de azufre. Si
de desea fabricar diariamente 40Tn de una aleación Cu-Ni con un contenido de cobre de
18%.
Calcule:
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 obtención del cobre transcurre con un
rendimiento del 78%
b. Si todo el azufre contenido en el minera procesado se emitiera a la atmósfera como
SO2, ¿ Cual serán las emisiones diarias de este compuesto a la atmósfera
expresada en Kg SO2/dia?.
c. ¿Cual seria la concentración de este compuesto en las bases de emisión si se
liberan a la atmósfera 6.2*104
Nm3 de gas por tonelada de mineral procesado?.
Exprésala en ppm y mg SO2/Nm3
.
SOLUCIÓN:

UNCP – 2007-I 19
a. La reacción: 222 2 SOCuOSCu 
Aleación Cu-Ni: 18%Cu
Producción: 40OM/dia
Cu en la aleación: 0.18(40)=7.2TM/dia
Rendimiento: diaTM
diaTM
/23.9
78.0
/27.7

La cantidad de mineral de cobre:
SdeCudiaTM
diaTM
dia
TM
dia
TM
x
SmolCu
SgCu
x
gCu
molCu
x
molCu
SmolCu
2
2
22
./11.36
32.0
/55.11
55.11
237.9
1
159
5.63
1
2
1


b. de la reacción: Cu2 S + O2 → 2Cu + SO2
Se tiene:
dia
STMCu
x
molSO
gSO
x
SgCu
SmolCu
x
SmolCu
molSO 2
2
2
2
2
2
2 55.11
1
64
159
1
1
1

dia
KgSO
dia
TM 2
4649649.4 
c. se tiene:
gasNmxeralTMx
eralTM
gasNmx 34
34
10882.223min11.36
min
102.6

3
2
4
34
54.2076
1
10
1088.223
4649
Nm
mgSO
Kg
mg
x
Nmx
Kg

Kg
g
x
l
cm
x
g
mol
x
mol
l
x
Nmx
Kg
1
10
1
10
64
1
1
4.22
1088.223
4649 333
34

23
3
79.72679.726 ppmSO
Nm
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 correría el riesgo de alcanzar en un laboratorio de
dimensiones 8m de largo, 5m de ancho y 3m de altura en el que se produce una fuga total
del nitrógeno contenido en 4 botellas de 20 litros cada uno, a una presión d 180 atm. Y
situados en el interior del laboratorio.
Considere que el laboratorio se encuentra a una presión de 1atm. Y 22 C de temperatura,
y que la composición de aire es de un 21% de oxigeno y un 79% de nitrógeno en volumen.
SOLUCIÓN:
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

UNCP – 2007-I 20
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 próximo.
PROBLEMAS DE CONTAMINACION CON RESIDUOS SÓLIDOS
1.- En una determinada incineradora se queman diariamente 45 ton e unos residuos que
contienen varios compuestos mercúricos, con una concentración total de 2 g de mercurio
por kg de residuo. Si en el proceso de incineración el mercurio se emitiera en forma de
átomos gaseoso, expresado tanto en ppm como en mg/Nm3
, si el caudal de gases es de 15
Nm3
/kg de residuo incinerado.
SOLUCIÓN:
Residuos: 45 TM = 45000 Kg
Concentración:
residuokg
Hgg
2
Cantidad de Hg:   kgHggkg
kg
gHg
909000045000
2






Flujo de gases:
kgresiduo
Nm3
15
Total de Gases: 3
3
6750004500015 Nmkgresiduox
kgresiduo
Nm






Calculo de la concentración:
3
3333
3
9.14
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:

UNCP – 2007-I 21
Emisiones de óxidos de nitrógeno (medidos como dióxido de nitrógeno) 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 eliminación de óxidos de nitrógeno a
instalar si sus emisiones deben reducirse a 20 ppm?
b) ¿Cuál será el DBO del agua residual si se considera que se debe exclusivamente al
butanol?
c) ¿Cuántos ml de disolución 0.1 M de fosfato de sodio habrá que añadir, por litro de
agua residual, para eliminar el zinc que contiene, precipitándolo como fosfato de zinc,
si el rendimiento del proceso es del 78 %? La eliminación del zinc, ¿Será 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 ¿Cuál será el
peso mensual de lodos retirados?
SOLUCIÓN:
a Concentración NO2 : 3
333
33
78.194
1
10
1046
1
1
41.22400
Nm
cm
l
cm
mgx
mol
molNm
mg
























Concentración NO2 = 194cm3
/Nm3
Emisión: 194.78 – 20 = 174.78pp
Eficacia: %73.89%100
78.194
78.174
x
b La reacción de biodegradación:
OHCOOCHOCHCHCH 222223 44
2
11

lAgua
mgO
DBO
molO
mgOx
mgx
OHmolC
OHmolC
molO
l
mg
DBO
2
2
2
3
3
84
84
2
67.146
1
1032
1072
1
1
5.560


























c La reacción:

 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
n
V
V
n
M 43
3
548.2
/1.0
10548.2



UNCP – 2007-I 22
Rendimiento 78%:
siduallAgua
POmlNa
Vf
Re
66.32
78.0
48.25 43

La eliminación de Zn no es completa, permanece en disolución la cantidad de Zn
correspondiente al producto de solubilidad del 243 )(POZn
d El 243 )(POZn ; como lodos:
Cantidad de 243 )(POZn :
deHumedadconPOlodosdeZn
siduallAgua
POgZn
mgZnx
molZn
POmolZn
POgZn
molZn
POmolZn
l
mlZn
%46)(;
Re
)(
492.0
1039.65
1
)(1
)(11.386
3
)(1250
243
243
3
243
243243























 
mes
POkgZn
g
Kg
x
m
l
x
mes
días
x
dia
h
x
h
m
x
l
g 243
33
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 sólidos en suspensión de 12 g/l.
Sabiendo que su caudal es de 0.6 m3/ton de azúcar producido. Calcule para una azucarera
que produzca 2000 ton mensuales de azúcar:
a) ¿Cuál seria la DBO total de esta agua suponiendo que se produce una oxidación
completa de sacarosa?
b) Si para depurar las aguas residuales se opta por un proceso anaeróbico, 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 m3
medidos en
condiciones normales.
c) Si los sólidos en suspensión se reducen hasta 30mg/l, retirándose como lodos
húmedos con una humedad de 65%. Calcule el peso mensual de lodos producidos.
d) ¿Qué cantidad de carbón, de PCI 7300kcal/kg y contenido de azufre de 1.8 % se
podría ahorrarse mensualmente empleando en su lugar el metano generado en el
proceso de depuración?
e) ¿Cuáles serian las emisiones de SO2 a la atmósfera (expresado en ppm y en
mg/Nm3
) si en lugar del metano generado se emplea el carbón mencionado en el
apartado d, teniendo en cuneta que las emisiones de gases a la atmósfera son de
8000 Nm3
/tonelada de carbón?
DATOS:
molkcalOHH
molkcalCOH
molkcalCHH
/8.57)(
/1.94)(
/9.17)(
2
º
2
º
4
º




UNCP – 2007-I 23
SOLUCIÓN:
a Sacarosa C12H22O11 : 2000 mg/l
Sólidos en suspensión: 2g/l
Flujo de agua residual: 0.6m3/TM azúcar
Producción: 2000TM azúcar/mes
Reacción de biodegradación:
OHCOOOHC 222112212 111212 
lagua
mgO
molO
mgOx
OHmgCx
OHmolC
OHmolC
molO
l
OHmgC
DBO
2
2
2
3
112212
3
112212
112212
2112212
6.2245
1
1032
10342
1
1
122000


























b En el proceso anaeróbico:
COCOCHOHC bacterias
4911 24112212  
Calculo del volumen del metano CH4 :
Flujo del agua Residual:
mesm
mes
TMazucar
x
TMazucar
m
/1200
2000
6.0 3
3

mes
CHNm
molCH
lCH
x
OHmgCx
OHmolC
OHmolC
molCH
mes
m
l
OHmgC
4
3
4
4
112212
3
112212
112212
4
3
112212
08.1235
1
4.22
10342
1
2
11200
7.0
2000































c Lodos : Sólidos en Suspensión:
12g/l =12000mg/l
Lodos retirados:
12000mg/l -30mg/l = 11970mg/l
mes
TMlodos
mg
TM
x
m
l
x
mes
m
x
l
mg
04.41
10
1101200
)35.0(
11970
93
33

d Cantidad de carbón:
S = 1.8% ; C = 98.2%
Se tiene la cantidad de CH4 de (b) :
4
33
3
4
4
4
4
4
3
2.882
10
1
1
10
1
16
4.22
1
08.1235
KgCH
g
kg
x
m
l
x
molCH
gCH
x
lCH
molCH
xCHm


En la reacción del carbón C:
24222 COCHOHC 

UNCP – 2007-I 24
kgCarbón
kgC
molC
gC
x
gCH
molCH
x
molCH
molC
xkgCH
55.1347
982.0
3.1223
1
12
16
1
1
2
2.882
4
4
4
4


e Las emisiones de SO2 :
La reacción:
22 SOOS 
Flujo:
gasesNmTMCarbónx
TMcarbón
Nm 3
3
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
ppmSO
Nm
cm
kg
g
l
cm
gSO
molSO
molSO
lSO
molSO
gSO
gS
molS
molS
molSO
Nm
KgS
















































3
2
4
2
22
3
4500
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 12x106
kcal. Si para obtenerlas se
quema un carbón de composición: 83%C; 7%H; 1.1%S; 8.9% de cenizas y PCI =
8500kcal/kg, calcule:
a) cual seria la concentración del dióxido de azufre en los gases de emisión, sabiendo
que el caudal de los mismos es de 6.7x103
Nm3
por tonelada de carbón incinerado.
Exprésales 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 disolución de hidróxido de calcio, para eliminar las
emisiones de dióxido de azufre en un 91%, calcule la cantidad de sulfato de calcio,
con una humedad del 40% que se retira anualmente.
c) Cual será la concentración de anion sulfato en el agua residual, si para el proceso
indicado en el apartado anterior se ha empleado la cantidad estequiometrico de
hidróxido de calcio.
SOLUCIÓN:
a) Carbón:
PCI = 8500kcal/kg
Q = 12x106
Kcal
TMKg
kgKcal
Kcalx
Wcarbón 41176.176.1411
/8500
10612

COMPOSICIÓN DE CARBÓN:
%9.8%;1.1%;7%;83  CenizosSHC

UNCP – 2007-I 25
Cantidad de S = 0.011(411.76) = 15.53 KgS
En la reacción de emisión: S + O2 = SO2
La cantidad de SO2:
2
2
22
06.31
1
64
32
1
1
1
53.15 KgSO
molSO
gSO
x
gS
molS
x
molS
molSO
KgSx 
Flujo 3
33
79.945841176.1
107.6
NmcarbónTMx
carbónTM
Nmx

La concentración de 2SO en ppm y mg / Nm3
3
2
3
3
2
33
2
2
2
2
3
2
72.3283
79.9458
103106
30.1149
11
10
1
41.22
64
SO1
79.9458
31060
Nm
mgSO
Nm
mgx
ppmSO
cm
x
molSO
SO
x
gSO
mol
x
Nm
gSO


La reacción del lavado:   OHCaSOOOHCaSO 22
2
22
2
1

Eliminar el 91% de 2SO en la emisión: 0.91 (31.06Kg) =28.26 Kg 2SO
La cantidad de Ca 2SO :
año
húmedoTMCaSO
Kg
TM
x
año
meses
x
mes
días
x
día
KgCaSO
día
KgCaSO
ogCaSO
húmedogCaSO
xoKgCaSO
KgCaSO
molCaSO
gCaSO
x
gSO
molCaSO
xKgSO
)(
03.36
10
1
1
12
1
3008.100
08.100
)(sec60
)(100
)(sec05.60
05.60
1
136
64
1
26.28
2
3
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2



La reacción iónica Ca 2SO
2
4
2 
 SOCa
Se tiene la 3
4 107.3 
 XKsCASO
  
  
 
  ppm
mg
SO
molSO
SOx
x
mol
xSO
xxs
xsxs
xSOCaKs
mg
93.583
1
93.583
1
1096
1
100827.6
100827.6107.3
107.3
107.3
2
2
2
4
2
4
3
32
2
11
12
32
2
2












5.- Una ciudad de 200000 habitantes genera 1.25 Kg. de residuos urbanos pro persona y día,
que se someten a un tratamiento de incineración. La densidad de los mismos es de 0.18
g/cm3
y el contenido de azufre es de un 0.5%. Calcule:

UNCP – 2007-I 26
a. Si todo el azufre se transforma durante la incineración en SO2 ¿Qué cantidad
estequiómetrica 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 óxidos de azufre
generados? Exprese el resultado en toneladas.
b. ¿Cuál será la concentración de SO2 en los gases de emisión depurados si para cada
kg. De residuo incinareado se genera 13 Nm3
de vertido cascajo? Exprésela en ppm y
en mg/Nm3
c. Si las aguas residuales generadas en la misma planta arrastran 600 mg/l de un
compuesto orgánico biodegradable de fórmula C2H4O2, ¿cuál será la OBO total de
dichas aguas originadas por el compuesto citado?
d. Las aguas residuales contienen también 300 ppm de Pb -2. Para eliminar se precipita
como sulfato de plomo (II), añadiendo la cantidad estequiométrica de ión sulfato, a
pesar de ello. ¿Cuánto Pb-2 quedará en el agua residual (exprésalo en ppm)
e. Si el 15% del vertido incinerado permanece como cenizas de densidad 1.2 gcm3 ¿Qué
volumen mínimo, expresado en m3, debiera tener el vertedero en el que van a
depositarse si se pretende que tenga una vida útil de 60 años?
SOLUCIÓN:
a. Nº habitantes =200000
Cantidad de residuos
día
residuoKg
personasx
díaxpersona
residuosKg
250000020000025.1 
Densidad del residuo incinerado 3
18.0
cm
g
Azufre: S= 0.5%; Cantidad de S = 0.005(2500000)=2500
día
KgS
En la reacción de emisión )1(22 SOOS 
Tratamiento )2(
2
1
22222 COCaSOoSOCaSO 
Cantidad de SO2 en (1):
día
KgSO
molSO
gSO
x
gS
molS
x
molS
molSO
x
día
KgS 2
2
22
2500
1
64
32
1
1
1
1250 
Cantidad SO2 tratada  
día
TMSO
Kg 2
4.22400250096.0 
Cantidad SO2 emitidas  
día
KgSO2
100250004.0 
Cantidad de Caliza:
  día
TMCaCO
día
TMCaCO
día
TMCaCO
molCaCO
gCaCO
x
gSO
molSO
x
molSO
molSO
x
día
TMSO
33
3
3
3
2
2
2
22
573.4
82.0
75.3
75.3
1
100
64
1
1
1
4.2



UNCP – 2007-I 27
b. En la reacción de emisión 2222 100; KgSOSOdeEmisiónSOOS 
Flujo de gas
Concenración de 2SO
díaNm
mgSO
kg
mg
x
Nmx
díaKgSO
día
ppmSO
cm
mgSOx
molSO
x
molSO
SOcmx
Kg
mg
x
Nmx
díaKgSO
3
2
3
32
2
23
2
3
2
2
2
334
31
2
77.30
1
10
10325
1100
77.1077.10
1064
1
1
104.22
1
10
10325
1100


 
c. En la reacción: OHCOOOHC 222243 33
2
1

1
11.908
1
1032
1074
1
1
5.3
1
600
2
2
2
3
243
3
243
243
2243
mgO
DBO
molO
mgOx
x
OHmgCx
OHmolC
x
OHmolC
molO
x
OHmgC
DBO
r
r


d. La reacción 4
2
4
2
PhSOSOPh 

  2
4
2
4
2
4
2
1.1
SOPhKs
xOK
PhSOSOPh
Nmim





La concentración de 4SO :
 
    
  2
2
2
2
21
3
3
212
4
2
2
2
43
21
2
2
2
4
2
57.157.1
1
10207
1076.0
1045.1
101.1
.101.1
1
1045.1
10207
1
1
1
1
300


















ppmPh
l
mgPh
Ph
molPh
mgPhx
x
l
mol
xx
x
x
PhXSOPh
residualaguaelenPh
molSO
x
mgPhx
molPh
x
molPh
molSOmgPh
Residuos = 250000
día
Hg
; cenizas: 15% residuos incinerados
Cenizas =   33
/12002.1;/37500/25000015.0 mKggcmpdíaKgdíaKg 
Volumen del vertedero:
día
m
mKg
díaKg
p
m
v
3
3
25.31
/1200
/37500

Volumen vida útil para 60 años =
313
3
1075.6675000
60
1
12
1
30
25.31
mxm
añosx
año
meses
x
mes
día
x
día
m



UNCP – 2007-I 28
6.- Si el caudal del vertido líquido es de 15 litros es de 15 litros por segundo, calcule:
a. La DQO del vertido, atribuible al ácido láctico.
b. Si los sólidos en suspensión se eliminan por decantación, con un rendimiento del 94%,
generando unos lados de densidad 1.07% g/cm3 y humedad del 76% ¿Qué volumen
anual de lados, expresada en m3 se obtendrá?
c. Si el Cá(II)se precipita con hidróxido de cadmio, mediante alcalinización del vertido
hasta pH=8. ¿Cuál será la concentración residual del metal en el vertido una vez
tratado?. Expréselo en ppm.
SOLUCIÓN:
a. La reacción debía degradación del ácido láctico:
l
mgO
DBO
molO
mgOx
x
OHCx
OHmolC
x
OHmolC
mol
x
l
OHmgC
DBO
OHOOHC
2
2
2
2
361
2
361
361
2361
22361
67,426
1
1032
1090
1
1
103
400
33



b. Sólidos en sus pensión 3
/8.0/800 mKgImg 
Vertido: 15/s=54 3
m / h
Rendimiento: 94%
Densidad: 1.07g/c 3
m =1070Kg/ 3
m
Humedad: 76%
Lodos=
     
h
lodosKg
H
m
x
olodosg
húmedolodosg
x
m
oKg
2.169
54
)(sec24
100sec8.094.0 3
3

Volumen de lados:
c.
23
3
2
2
33
2
4
2
3
23
3
23
4
3
23
3
2
2
3
350350
1
10*4.22
*
10*64
1
*10
10
1
10
*10
1250
25.1
.
1250
ppmSO
Nm
cm
molSO
SOcm
mgSO
molSO
Nm
SOmg
Nm
SOmg
Kg
mg
Nm
kgdeSO
basuraTM
Nm
basuraTM
KgdeSO
SOdeionConcentrac
a
basuraTm
gasNm
Flujo





UNCP – 2007-I 29
23
3
2
2
33
2
3
2
3
2
3
2
4
3
24
3
2
2
34.58434,584
1
10*4.22
*
1046
1
*1200
1200
1
10
*10*12
1250
5.1
.
ppmNO
Nm
cm
molNO
SOcm
mgSO
molNO
Nm
NOmg
Nm
NOmg
Kg
mg
Nm
kgdeNO
basuraTM
Nm
basuraTM
KgdeNO
NOdeionConcentracb


 
ppmNO
Nm
cm
molCO
COcm
mgCO
molCO
Nm
COmg
Nm
HCmg
Kg
mg
Nm
kgdeHC
basuraTM
Nm
basuraTM
COKgde
deCOionConcentrace
Nm
Particulasmg
Kg
mg
Nm
kgdeHC
basuraTM
Nm
basuraTM
KgdeHC
particulasdeionConcentracd
Nm
HCmg
Kg
mg
Nm
kgdeHC
basuraTM
Nm
basuraTM
ParticulasKgde
roshidrocarbuHCdeionConcentracc
1152011520
1
10*4.22
*
1028
1
*14400
14400
1
10
*10*4.14
1250
18
:..
11200
1
10
*10*2.11
1250
75.0
:..
600
1
10
*10*6
1250
14
)(.
3
333
33
3
4
3
4
3
3
4
3
3
3
3
4
3
4
3








7.- Una industria utiliza como combustible 500kg/dia de un gasoleo que contiene 0.4% de
azufre y emite a la atmósfera 1.5nm3de gas pro Kg. de gasoleo.
a. Calcular la concentración de SO2 en los gases de emisión expresándolo en mg/Nm3
b. Si para depurar las emisiones se emplea un método
SOLUCIÓN:
24232
3
2
2
2
3
3
2
2
2
2
3
3
2
2
2
2
1
:mindet
33.5333
1
1064
1032
1
1
1
/3750
2
4
1
1064
1032
1
1
12
:
2)500(004.0
:.
COCaSOOCaCOSO
calizadecantidadlaaaersedepuraciondenlareacccio
Nm
mgSO
molSO
KgSOmolS
Smol
deSOmol
diaNm
diaKgS
dia
KgSO
molSO
KgSOmolS
Smol
deSOmol
dia
KgS
SOOSreaccionlaEn
dia
kg
dia
kg
S
emisiondegaseslosenSOCantidada


















UNCP – 2007-I 30
Dia
KgCaCO
molCaCO
KgCaCO
SO
molSO
molSO
deCaCOmol
dia
KgSO 3
3
3
3
2
3
2
2
3
35.7
1
10100
1064
1
1
1
)85.0(
24







Aguas residuales convertidos de acido acético
LmgCOOHCH /3002 
Reacción de biodegradación:
OHCOOOHC 222242 22 
L
mgO
DBO
molO
mgO
OHmgC
OHmolC
OHmolC
molO
L
OHmgC
DBO
2
320
21
210*32
*
24210*60
2421
*
2421
22
*
242300 2


8.- Una industria tiene un ritmo de producción de 5000 unidades de producto por día y genera
unas aguas residuales con caudal de 20 l por unidad de producción y unas emisiones en la
atmósfera con un caudal de Nm3 de gas por unidad de producción
a) si las aguas residuales poseen una DBO de 200 ppm de O2 y es atribuida la
concentración de este compuesto en el vertido.
b) Calcular la cantidad diaria de hipoclorito de sodio necesaria para eliminar
completamente dicho DBO. Considere el proceso se realiza en medio básico
consideraciones en q el hipoclorito se reduce hasta un Ion cloruro.
c) Si se estima una emisión a la atmósfera se 10^8 partículas por día. Calcular la
concentración de partículas en el gas de emisión.
SOLUCION:
Producción = 5000 Unid/dia
Agua Residual: Q=20L/unid
2200
10
5000
*2atmósferalaaEmisión
/10
5000
*20residualaguadeProducción
2
4
2
4
ppmODBO
a
dia
Nm
dia
unid
unid
Nm
dial
dia
unid
unid
l



La reacción de biodegradación del propanoico )23( COOHCHCH 
OHCOOOHC 222243 33
2
1

Concentración del propanoico:
l
OHmgC
OHmolC
OHmgC
mgO
molO
molO
OHmolC
l
mgO
24314.132
2431
24310*74
*
210*32
21
*
25.3
2431
*
2
14.132
3
2



UNCP – 2007-I 31
La cantidad de NaClO, en la siguiente reacción:
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
*
263
14.132
44
3
3


Emisión de partículas:
Emisión a la atmósfera: 10^5 partículas /día
diaNmQ /10 23

2
2
23
5
10
/10
/10
Nm
particulas
diaNm
diaparticulas
culasiondeparticoncentrac 
9.- Una industria agraria quema diariamente 100 toneladas de un carbón que contiene 75%
de carbono, un 4% de azufre y un 0.2% de cromo. Las emisiones de gas a la atmósfera
procedentes a dicha combustión equivalen a 5500Nm^3/hora determine.
a). La concentración de dióxido 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 emisión de óxidos de nitrógeno es de 1.8 kg de NO2 por tonelada de
carbón, y considere que el 90% corresponde a monóxido de nitrogeno NO, calcule la
concentración de NO y NO2 en los gases de emisión expresándolas en mg/Nm3
si se
realiza depuración alguna.
c). Se genera 14 kg de escoria por cada 100 kg de carbón 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 carbón se emitiese en un 1% a la atmósfera’ en
forma de partículas de oxido de cromo y que el resto fuera arrastrado por aguas lavadas
del horno y de las instalaciones de combustión, cuya caudal es de 80m3
/dia, en forma de
anion cromato.
Calcule:
a. La concentración de partículas de oxido de cromo (VI) en los gases de combustión.
b. La concentración 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.
SOLUCIÓN:
Carbón: 1000 TM/dia
Contiene:

UNCP – 2007-I 32
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/h
a. Concentración 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 24
333.33 10
* 60606.06
5500 / 1
122.4*10
60606.06 * * 21212.12
1 64*10
21
KgSO Kg SOKg 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. Emisión de 2NO =1.8Kg/TMcarbon
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 NOKg TM carbon
Q
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 100000
Escorias= * 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 m
Volumen v m
Kg m dia año año
Emisiondecromoala atmosfera



 
    

3
3 3
3
2 3
3 3
200 / ) 2 /
10
2 * 83.33
24 1
80 / 3.33 /
:
: 3/ 2
1 1001
83.33 * * *
1 52 1
Kg dia KgCr dia
KgCr dia g gCr
dia h Kg h
Q m dia m h
concentracion dela paricula deCrO enlos gases deemision
la reaccion Cr O CrO
molCrO gCrOgCr 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
ConcentraciondeCrO enel vertido Cantidad deCr quequeda
KgCr dia gCr h
Enla reaccion Cr O CrO



 

  
 

UNCP – 2007-I 33
2 2 2
4 4 4
2
4
2 6 3
24
42
2 2
2
2 2 4
1 1161
8250 * * * 18403.85
1 52 1
18403.85 / 10 1
* * 5521.15 5521.15
3.33 / 1 1
.2
.2
molCrO gCrO gCrOgCr 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 .2
441.69 * * *
1 116 1 .2
.2
559.73
H O Cl
cantidad deCrO 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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