Universidad Tcnica de OruroFacultad Nacional de IngenieraLaboratorio de Procesos Industriales I

LABORATORIO N2

DETERMINACION ALCALINIDAD Y CONDUCTIVIDAD DE AGUA

UNIVERSITARIOS:COLQUE MAMANI JENNY ESTHEFANICORTEZ AGUAYO DANIEL ALEJANDROGUZMAN CARVAJAL JESSICA SILVIA DOCENTE DE LABORATORIO: PhD. ROBERTO DEL BARCO GAMARRA

FECHA DE PRESENTACION: 10 de septiembre del 2014

RESUMEN EJECUTIVO

La alcalinidad asi como la conductividad elctrica en el agua son indicadores en cierta medida de la calidad del agua de un determinado sector o producto, estas caractersticas estn estrechamente relacionadas con la dureza del agua, todas estas caractersticas dependen ms o menos de la presencia de las mismas variables (sales, y otros compuestos).La alcalinidad tambin est relacionada con la capacidad de generar costras y restos en los procesos industriales donde se caliente el agua, siendo esta una condicin econmica para tratar el agua antes del proceso industrial o no, dependiendo de los efectos en las calderas, tubos, sistemas de calefaccin, etc. Y de su limpieza o mantenimiento. La conductividad siendo efecto casi de las mismas variables tambin afecta a la capacidad de generacin de costras en un proceso industrial, pero se la debe analizar con ms cuidado en procesos que se utilice las propiedades elctricas como medio de extraccin de metales valiosos en los minerales por ejemplo.La medicin de la prctica experimental utiliza para la alcalinidad una valoracin con cambios de color provocados por los indicadores fenolftalena y naranja de metilo y un titilante acido en este caso cido sulfrico, para la medicin de la conductividad elctrica se utiliz un equipo medidor de conductividad elctrica digital.Los resultados obtenidos por la experiencia de laboratorio son los siguientes:

Apoyados en esta y en la anterior prctica experimental podemos concluir que la calidad del agua potable de grifo de la ciudad de Oruro tiene una dureza y alcalinidad alta, con presencia de carbonatos y bicarbonatos, que afectan en el sabor pero no en manera importante a la salud del consumidor, tambin se puede deducir que esta condicin afecta en gran manera los procesos industriales que utilicen el agua sin tratar, por la generacin de residuos y costras.INTRODUCCINLaalcalinidaddelaguase puede definir como una medida de su capacidad paraneutralizarcidos.En lasaguasnaturales, esta propiedad se debe principalmente a la presencia de ciertassalesde cidos dbiles, aunque tambin puede contribuir la presencia debasesdbiles y fuertes.En general, en las aguas naturales, los compuestos que ms contribuyen a la alcalinidad son losbicarbonatos, puesto que se forman fcilmente por la accin deldixido de carbonoatmosfrico sobre los materiales constitutivos de los suelos en presencia de agua, a travs de la siguiente reaccin:CO2+ CaCO3+ H2O Ca++ 2HCO3-Es decir que las aguas adquieren su alcalinidad por medio de la disolucin de mineralesbsicoscarbonatados, los que adems aportan al medio suscationesmayoritarios, comoCa2+,Mg2+,Na+yK+.Lossilicatossuelen tambin hacer una contribucin significativa a la alcalinidad total de las aguas naturales, debiendo su presencia esencialmente a lameteorizacinde feldespatos.Por otra parte, otrosanionesmayoritarios existentes en las aguas naturales (con excepcin decarbonatosy bicarbonatos) provenientes de la disolucin de sales minerales como lossulfatosyclorurosapenas tienen incidencia en la alcalinidad total.En general podra decirse que en promedio el 80% de la alcalinidad de un agua natural proviene de ladisolucinde rocas carbonatadas, en tanto que el 20% restante se origina por la meteorizacin de almino-silicatos (o feldespatos).Una consecuencia de la presencia de un cierto grado de alcalinidad en el agua se refleja en la capacidad de la misma de mantener supHrelativamente estable ante el agregado de un cido, lo que es conocido como efectotampnobuffer.La determinacincuantitativade la alcalinidad del agua se logra fcilmente portitulacincon unasolucindecido sulfricodenormalidadconocida y utilizandofenolftalenay verde de bromocresolcomoindicadores, dependiendo esto del pH inicial de la muestra en anlisis. Habitualmente, el contenido de alcalinidad se expresa en mg/l (miligramospor litro) oppm(partes por milln) decarbonato de calcio(CaCO3).La determinacin de la alcalinidad reviste suma importancia en los procesos depotabilizacindel agua ya que la eficiencia del proceso decoagulacindepende fuertemente de este parmetro; asimismo, en el antiguo proceso deablandamiento qumico del aguala medida de la alcalinidad es fundamental para determinar las cantidades necesarias decalycarbonato de sodiopara lograr laprecipitacinde las sales de calcio y magnesioFUNDAMENTO TEORICOEs importante conocer la alcalinidad del agua para realizar procesos de ablandamiento por precipitacin, para saber la cantidad de cal y sosa que se debe dosificar.La alcalinidad significa la capacidad tampn del agua; la capacidad del agua de neutralizar.Evitar que los niveles de pH del agua lleguen a ser demasiado bsico o cido. La alcalinidad estabiliza el agua en los niveles del pH alrededor de 7. Sin embargo, cuando la acidez es alta en el agua la alcalinidad disminuye, puede causar condiciones dainas para la vida acutica.En qumica del agua la alcalinidad se expresa en PPM o el mg/l de carbonato equivalente del calcio. La alcalinidad total del agua es la suma de las tres clases de alcalinidad; alcalinidad del carbonato, del bicarbonato y del hidrxido.La alcalinidad se debe en mayor parte por el CO2 que absorbe el agua en su trayecto o estancada, las reacciones que se dan son las siguientes:

Existe una relacin entre la alcalinidad, el pH y los iones presentes:

Tambin lo podemos ver de la siguiente forma: el efecto del pH en la concentracin de especies carbonatas en el agua:Existen dos tipos de alcalinidad, que representan el pH y la cantidad de carbonatos o bicarbonatos presentes como se muestras en la grafica anterior, as como tambin el OH- presente.Alcalinidad total (M o T): que representa el total de iones que intervienen, se determina con el indicador anaranjado de metilo:

Alcalinidad parcial (P): que representa solo algunos de los iones que intervienen, se determina con el indicador anaranjado de metilo:

Por el carcter cido o alcalino de las aguas podemos decir que el fenmeno de neutralizacin es de suma importancia en los procesos de tratamiento de las aguas de uso industrial. Es esencial por ejemplo; la concentracin del ion oxidrilo, el cual puede determinar la concentracin de muchos iones metlicos, y comprender que algunos iones metlicos se comportan como cidos, como es el caso del ion frrico, que tiene una fuerza cida comparable al cido fosfrico por lo que gran parte de su qumica est regida por propiedades cidas, as mismo; que el sistema de carbonatos con su influencia sobre el pH de las aguas naturales puede gobernar la solubilidad de algunos iones metlicos, propiciando que la composicin qumica de stas se puedan alterar por la precipitacin de minerales y por la subsiguiente sedimentacin de estos slidos en soluciones sobresaturadas, daando severamente los equipos y tuberas. En general podemos decir que; el tratamiento de las aguas, las dosis de productos qumicos requeridos para reducir la dureza (calcio y magnesio) en parte estn controladas por las propiedades cido-base de la solucin que se maneja.

DESARROLLO DEL LABORATORIO

ALCALINIDAD DEL AGUA

25 ml de MUESTRA MMUESTAdicionar 15 gotas de FENOFTALINASi es color rosa suaveSi es incoloroTitular con H2SO4 0.02 NAdicionar 4 gotas de ANARANJADO DE METILOSi es color naranjaObservar el viraje del indicador de INCOLORO A ROSAREGISTRAR los ml de H2SO4Titular con H2SO4 0.02 NObservar el viraje del indicador de NARANJA A SALMONREGISTRAR los ml de H2SO4TitulacinV2TitulacinV1

1.1 EQUIPOS Y MATERIALES Vaso de precipitados de 100 ml Bureta de 50 ml. Matraz Aforado de 100 ml Matraces Erlenmeyer de 250 ml Pera de goma Pipeta Equipo de jarras4.2. REACTIVOS Agua destilada Solucin de H2SO4 0,02N Indicador fenolftalena Indicador Metal Naranja Muestras a analizar

4.3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Medir 25 ml de muestra en un matraz aforado y transvasar a un matraz Erlenmeyer Aadir 15 gotas de indicador Fenoftaleina (aprox. 0,5 ml) Si pinta se valora con la solucin H2SO40,02 N hasta cambio de color (violeta a incoloro) Registrar el volumen de consumo del H2SO4 0,02 N. Si no pinta se aade 4 gotas de indicador Naranja de Metilo (aprox. 0,1 ml) y valorar con la solucin H2SO4 0,02 N hasta cambio de color (amarillo a amarillo naranja o conocido como rojo salmn) Registrar el volumen de consumo del H2SO4 0,02 N.

4.4. MONTAJE

Ilustracin 1 titulado de la muestra de agua

Ilustracin 2 medicin de la conductividadTOMA DE DATOS Y ANLISIS DE INFORMACIN

Los datos tomados para las pruebas de alcalinidad y la medicin de la conduccin son los siguientes:

La siguiente tabla nos permite evaluar con la relacin volumtrica del titulador con el indicador de la fenolftalena y el naranja de metilo, los componentes parciales de la alcalinidad o alcalinidad parcial:

Las relaciones de los volmenes p y m y los clculos necesarios para calcular la alcalinidad total y parcial se resumen en las siguientes tablas:

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESLa alcalinidad total del agua hallada en las tres muestras nos indica en principio que las tres muestras tienen alcalinidad alta, es decir alta presencia de sales en su composicin, y luego se aprecia que la alcalinidad del agua de grifo y la del agua comercial esterilizada RIK es alrededor de 10 veces mayor que la del agua comercial VITAL.Las muestras tratadas tienen presencia de carbonatos y bicarbonatos y no as de hidrxidos, donde la presencia de bicarbonatos mayor a la de carbonatos y en el caso del agua comercial VITAL la presencia de carbonatos es nula. Se puede comentar que la presencia de carbonatos y bicarbonatos en el agua es de origen natural y no representa en general una amenaza a la salud del consumidor.La conductividad del agua nos dice comparado con las tablas de referencia anexadas nos dice que el agua de grifo y RIK pertenecen al grupo de agua tratada y el agua VITAL pertenece al grupo de agua pura; tambin calculamos como consecuencia lgica de la conductividad el total de solidos disueltos que es una forma de valorar la calidad de agua para el consumos, este indicador ayudado con tablas de referencia nos dice que el agua es apta para el consumo.Finalmente apoyados en esta y en la anterior prctica experimental podemos concluir que la calidad del agua potable de grifo de la ciudad de Oruro tiene una dureza y alcalinidad alta, con presencia de carbonatos y bicarbonatos, que afectan en el sabor pero no en manera importante a la salud del consumidor, tambin se puede deducir que esta condicin afecta en gran manera los procesos industriales que utilicen el agua sin tratar, por la generacin de residuos y costras.

CUESTIONARIO1.2 Qu se entiende por el sistema carbonato?El sistema carbonato es importante en las aguas naturales, las especies que constituyen dicho sistema son: dixido de carbono gaseoso ; dixido de carbono disuelto (acuoso) ; el cido carbnico ; bicarbonato ; y el carbonato, Debido a su importancia, las tcnicas analticas para medir la capacidad de las aguas para neutralizar cidos y bases (alcalinidad y acidez respectivamente) estn basadas en las propiedades del sistema carbonato.Cuando se enfrenta un problema que involucre un sistema carbonato, debe decidirse inicialmente la naturaleza del sistema. Este paso es decisivo pues las especies carbonaticos pueden estar en equilibrio heterogneo gas/lquido y liquido/solido. El sistema puede ser analizado para determinar si este es: Un sistema abierto con ausencia de solidos Un sistema abierto con presencia de solidos Un sistema cerrado con ausencia solidos Un sistema cerrado con solidos1.3 Qu importancia tiene alcalinidad en el consumo y/o uso del agua potable?La alcalinidad est influenciada por el PH, la composicin general del agua, la temperatura y la fuerza inica La alcalinidad es importante en el tratamiento del agua porque reacciona con coagulantes hidrolizables (como sales de hierro y aluminio) durante el proceso de coagulacin. Adems, este parmetro tiene incidencia sobre el carcter corrosivo o incrustante que pueda tener el agua y, CUANDO ALCANZA NIVELES ALTOS, PUEDE TENER EFECTOS SOBRE EL SABOR. Las aguas que tienen valores de alcalinidad altos son consideradas indeseables debido a la dureza excesiva y la elevada concentracin de sales de slido. Las aguas con valores de alcalinidad bajos son susceptibles de sufrir acidificacin 1.4 Qu importancia tiene el sistema amortiguador carbonato-bicarbonato para cuerpos de agua naturales?El sistema amortiguador carbonato bicarbonato desempea un rol principal en el rol principal en los cuerpos de agua naturales, sirvindose como una fuente de reserva para la fotosntesis.Histricamente la alcalinidad ha sido utilizada como un indicador de productividad de lagos, donde los niveles de alcalinidad altos indicaran una productividad alta y viceversa

Los carbonatos y bicarbonatos presentes en cuerpos naturales de agua dulce se originan generalmente del desgaste y disolucin de rocas en la cuenca que contienen carbonatos tales como la piedra caliza. A pesar de que la piedra caliza no es muy soluble en agua pura, su disolucin es promovida por la presencia de CO2 disuelto en el agua (CO2 atmosfrico o CO2 generado en sedimentos ricos en materia orgnica). El CO2 reacciona con el agua para generar pequeas cantidades de cido carbnico, el cual disuelve entonces las rocas de carbonato en la cuenca, lo que a su vez contribuye a la alcalinidad del agua1.5 Si usted calienta una muestra de agua, cmo se afectara el PH del agua? Por qu?El pH del agua se afecta directamente con la temperatura, ste es un resultado ligero pero medible. Por ejemplo, el agua pura tiene un pH de 7 nicamente a una temperatura de 25 grados Celsius. Cuando hay un incremento en la temperatura, el pH disminuye, de igual forma una disminucin de temperatura implica un aumento en el pHLa causa de que se afecte el pH del agua por la temperatura es que cuando aumenta la temperatura, las molculas tienden a separarse en sus elementos: hidrgeno y oxgeno. Al aumentar la proporcin de molculas descompuestas se produce ms hidrgeno, lo cual por supuesto aumenta a su vez el potencial de hidrgeno pH.Si bien la temperatura no afecta el pH de una manera significativa, si no se tuviese en cuenta dara lugar a una medida poco precisa, Hanna cuenta con el Multiparametrico HI4222, que le permitir realizar una medida confiable de pH teniendo en cuenta la influencia de la temperatura, adems proporciona instrucciones claras sobre cmo realizar cada fase de anlisis y verifica automticamente que la temperatura, conductividad y estabilidad se encuentran dentro de los lmites USP. Conoce los parmetros adicionales de medicin de este instrumento.1.6 Qu informacin nos proveen las determinaciones de conductividad de ambientes acuticos naturales, de aguas usadas de origen industrial y de aguas procesadas para consumo humano?Como referencia se puede tomar la siguiente tabla para valorar los tipos de agua por ser de difcil acceso otras fuentes de valoracin del aguay laconductividad

1.7 Cmo puede usted calcular la salinidad de un cuerpo de agua utilizando la medida conductiva?LA SALINIDAD ES UNA propiedad importante de aguas usadas industriales y de cuerpos de agua naturales. Originalmente este parmetro se concibi como una medida de la cantidad total de sales disueltas en un volumen determinado de agua. Dado que la determinacin del contenido total de sales requiere de anlisis qumicos que consumen mucho tiempo, se utilizan en substitucin mtodos indirectos para estimar la salinidad. Se puede determinar la salinidad de un cuerpo de agua a base de determinaciones de conductividad, densidad, ndice de refraccin velocidad del sonido en agua1.8 Cmo afecta la presencia de aceites en el agua las medidas de conductividad?El escurrimiento urbano de los caminos, especialmente los caminos de sal, pueden sacudir el agua con entradas intermitentes de escurrimientos de deshielos o lluvias excesivas. El tamao de la cuenca con respecto al lago o estanques y las aguas residuales de sistemas spticos y de campos de drenaje, y plantas de tratamiento de aguas residuales y sistemas de desecho pueden causar variaciones extremas en concentraciones de contaminacin. Tambin los nutrientes como el amonio-nitrgeno, nitrato-nitrgeno y fosfato de los fertilizadores, pesticidas como insecticidas y herbicidas (con composicin de aceites) tienen un impacto significante en corrientes y lagos. La evaporacin durante veranos calientes como se ve en los estados del sudoeste. Esto explica por qu el Gran Lago de Sal, en Utah, el Lago Mono en California y el Lago Pirmide en Nevada son extremadamente salados.BIBLIOGRAFA CONSULTADA Benefield, L. (1990). Calidad y Tratamiento de Aguas.cap. 10, pg. 645-672. Chavez, A. (2009). Guas de Laboratorio, asignatura PRQ 3350. Documento de Trabajo, Carerra de Procesos Qumicos, FNI, Oruro. IBNORCA (Instituto Boliviano de Normalizacin y Calidad) (1985). NB-519, Agua potable Determinacin de alcalinidad. Julio, La Paz. http://www.uprm.edu/biology7profs/massol/manual/p2-alcalinidad.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/alcalinidad