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DETERMINACIN DE COMPUESTOS AROMTICOS EN
AGUA POTABLE MEDIANTE SCREENING DE MUESTRAS
Y CROMATOGRAFA LQUIDA CON DETECCIN UV
Autor: Ing. Aleyda L. Montaez Palencia
Tutor(a): Dra. Lisbeth Manganiello de Vega
Valencia, Mayo de 2008
UNIVERSIDAD DE CARABOBO
REA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO FACULTAD DE INGENIERA
MAESTRA EN INGENIERA AMBIENTAL
DETERMINACIN DE COMPUESTOS AROMTICOS EN
AGUA POTABLE MEDIANTE SCREENING DE MUESTRAS
Y CROMATOGRAFA LQUIDA CON DETECCIN UV
Autor: Ing. Aleyda L. Montaez Palencia.
Trabajo de Grado presentado ante el rea de Estudios de postgrado de la Universidad de Carabobo para optar al Ttulo de Magster en Ingeniera Ambiental.
Valencia, Mayo de 2008
UNIVERSIDAD DE CARABOBO
REA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO FACULTAD DE INGENIERA
MAESTRA EN INGENIERA AMBIENTAL
MAESTRA EN INGENIERA AMBIENTAL
DETERMINACIN DE COMPUESTOS AROMTICOS EN
AGUA POTABLE MEDIANTE SCREENING DE MUESTRAS
Y CROMATOGRAFA LQUIDA CON DETECCIN UV
Autor: Ing. Aleyda L. Montaez Palencia.
Aprobado en el rea de Estudios de Postgrado de la Universidad de Carabobo por Miembros de la Comisin Coordinadora del Programa:
Nombre C.I. N Firma Nombre C.I. N Firma Nombre C.I. N Firma
Valencia, Mayo de 2008
UNIVERSIDAD DE CARABOBO REA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO
FACULTAD DE INGENIERA
Dedicatoria:
A Dios, por iluminarme el camino. A mis Padres, quienes con su apoyo han sabido guiar mis pasos y darme la
confianza para seguir adelante.
V
Agradecimiento:
A la Dra. Lisbeth, por sus difanos conocimientos y calidad humana, en aras de la consecucin de la meta anhelada.
Al Centro de Investigaciones Qumicas, por proporcionarme los recursos para el desarrollo
de esta investigacin. A Nancy Mendoza, por su constante apoyo.
VI
NDICE GENERAL
Pg.
RESUMEN INTRODUCCIN........................................................................................... 1 CAPTULO I. EL PROBLEMA 1.1 Planteamiento y formulacin del problema............................................. 4 1.2 Objetivos de la investigacin................................................................... 9
1.2.1 Objetivo general... 9 1.2.2 Objetivos especficos....... 9 1.3 Justificacin de la investigacin. 10 CAPTULO II. MARCO TERICO 2.1 Antecedentes....... 13 2.2 Bases tericas.. 19 2.2.1 Transporte, distribucin y transformacin de contaminantes.. 19 2.2.2 Potabilidad del agua...... 20 2.2.3 Fuentes de abastecimiento.... 22 2.2.3.1 Agua subterrnea..... 24 2.2.3.2 Consideraciones para la seleccin de un pozo como fuente de
abastecimiento de agua destinada al consumo humano....
27 2.2.3.3 Fuentes de contaminacin del agua subterrnea..... 27 2.2.3.4 Vulnerabilidad del agua subterrnea....... 30 2.2.4 Compuestos aromticos... 32 2.2.4.1 Tolueno.. 32 2.2.4.2 Benceno.. 33 2.2.4.3 Etilbenceno. 34 2.2.5 Fundamentos tericos de las metodologas de anlisis 35 2.2.5.1 Sistemas de Anlisis por inyeccin en flujo (FIA). 35 2.2.5.2 sistemas de cromatografa lquida de alta resolucin. (HPLC). 39 2.2.5.3 Sistema de extraccin en fase slida........ 46 2.2.5.4. Sistema de espectrofotometra ptica, UV- Visible 50 2.3 Bases Legales.... 53 2.4 Definicin de trminos..... 56 CAPTULO III. METODOLOGA 3.1 Diseo de la investigacin......................................................................... 58 3.2 Desarrollo de las fases del proyecto.... 59 3.2.1 Fase I: Diagnstico.. 59 3.2.2 Fase II: Factibilidad Funcional... 68 3.2.3 Fase III: Propuesta...... 83
VII
CAPTULO IV. ANLISIS DE RESULTADOS 4.1 Objetivo correspondiente a la fase de diagnstico 87 4.1.1 Determinacin del nmero de muestras matriz de seleccin. 87 4.1.2 Anlisis de opinin de los habitantes de las viviendas muestreadas. 90 4.1.3 Valores de pH en las muestras estudiadas 91 4.2 Sistema de Screening de Muestras.. 91 4.2.1 Optimizacin de variables de operacin del Sistema de Screening de
Muestras...
91 4.2.2 Calibracin sistema de Screening de muestras... 94 4.3 Sistema de Cromatografa lquida con deteccin UV. 95 4.3.1 Variables de operacin del Sistema de Cromatografa Lquida. 97 4.3.2 Calibracin sistema de Cromatografa Liquida con deteccin UV... 98 4.4 Determinacin de muestras sintticas mediante el sistema de Screening de
Muestras.. 100
4.4.1 Determinacin de muestras sintticas mediante el sistema de Cromatografa Liquida con deteccin UV
101
4.4.2 Determinacin de muestras reales aplicando el mtodo de Screening de Muestras y el mtodo de Cromatografa Lquida con deteccin UV
103
4.5 Valores de las muestras obtenidos del equipo de Cromatografa Lquida con deteccinUV...
105
4.6 Costos asociados a la preparacin de patrones y materiales... 106 4.6.1 Sistema de extraccin y preconcentracin. 108 4.6.2 Sistema de Screening 108 4.6.3 Sistema de cromatografa liquida con deteccin UV. 109 4.6.4 Comparacin de Costos para ambos sistemas de deteccin 109 4.7 Propuesta de aplicacin del sistema de Screening y la tcnica de Cromatografa Liquida con deteccin UV
110
CAPTULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusiones.... 114 Recomendaciones... . 116 BIBLIOGRAFA 118 APNDICES (recopilado en cd complementario) Apndice A Norma sanitaria de calidad de agua Apndice B Norma venezolana. Tcnica de muestreo. 2709:2002 COVENIN Apndice C Norma venezolana. Toma de muestra. 2614:1994 COVENIN Apndice D Ficha internacional de seguridad Apndice E Cotizaciones de los equipos Apndice F Caractersticas de absorcin de los compuestos aromticos Apndice G Tablas del estudio del muestreo ANEXO A Sistema de tuberas del conjunto residencial Bayona Country I ANEXO B Fotos Av. Valencia ANEXO C Solicitud de permiso Bayona Country I ANEXO D Error relativo
NDICE DE TABLAS
Pg.
Tabla 2.1 Caractersticas del agua superficial y subterrnea 23 Tabla 2.2 Parmetros utilizados para evaluar la contaminacin de agua Subterrnea
28
Tabla 2.3 Extraccin en fase slida (SPE): Fuerza de elucin de los Disolventes
48
Tabla 2.4 Componentes Orgnicos... 54 Tabla 2.5 Componentes relativos a la calidad organolptica del agua potable 54 Tabla 2.6 Frecuencia mnima para el anlisis de los parmetros relacionados con las caractersticas organolpticas, fsicas y qumicas del agua potable...
55 Tabla 3.1Instrumento utilizado para la toma de la muestra.. 63 Tabla 3.2 Caractersticas de los reactivos utilizados (solventes y patrones). 83 Tabla 3.3 Lmites permisibles establecidos por la Normas Sanitarias de
Calidad del Agua Potable
84 Tabla 4.1Condiciones experimentales optimizadas para el Sistema de
Screening de Muestras de compuestos aromticos.
94 Tabla 4.2 Figuras de mrito para el sistema de Screening de Muestras en la
determinacin de compuestos aromticos en aguas destinadas al consumo humano
95 Tabla 4.3 Condiciones experimentales optimizadas para el equipo de
Cromatografa Lquida para la determinacin de compuestos aromticos
98 Tabla 4.4 Figuras de mrito del equipo de Cromatografa Liquida para la
determinacin de benceno, tolueno y etilbenceno...
99 Tabla 4.5 Concentraciones de las muestras sintticas obtenidas en el sistema
de Screening de Muestras
100 Tabla 4.6 Concentracin de las muestras sintticas en el equipo de
Cromatografa Liquida con deteccin UV..
102 Tabla 4.7 Valores de benceno, tolueno y etilbenceno obtenidos en la
determinacin de compuestos aromticos en muestras de agua destinadas al consumo humano
103 Tabla 4.8 Valores de las muestras obtenidos del equipo de Cromatografa
Lquida con deteccin UV....................
105 Tabla 4.9 Precios de los solventes utilizados en el sistema de Screening y de
Cromatografa Lquida con deteccin UV...
107
IX
Tabla 4.10 Costos establecidos para los materiales requeridos para la preparacin de patrones para el sistema de Screening y de Cromatografa Lquida con deteccin UV
107 Tabla 4.11 Costos de los materiales necesarios para la realizacin de la
extraccin preconcentracin de las muestras de benceno, tolueno y etilbenceno
108 Tabla 4.12 Costos de los equipos utilizados para la aplicacin del sistema
de Screening de Muestras...
108 Tabla 4.13 Costo de los equipos utilizados para la aplicacin del sistema de
Cromatografa Lquida con deteccin UV...
109
X
NDICE DE FIGURAS
Pg. Figura 2.1 Elementos de las rutas medio ambientales de exposicin... 19 Figura 2.2 Esquema de los tipos de acufero 26 Figura 2.3 Detalles de los rodillos de una bomba peristltica. 36 Figura 2.4 sistema de inyeccin de una muestra a baja presin. 37 Figura 2.5 Esquema del papel que desempea un sistema de Screening de Muestras
39
Figura 2.6 Sistema de HPLC Waters, utilizado en el Laboratorio de Cromatografa Lquida de Alta Presin.
40
Figura 2.7 Componentes bsicos de un sistema para HPLC. 42 Figura 2.8 Inyector modelo U6K de la Waters. Vista del equipo en posicin para cargar la muestra...................................................................
44
Figura 2.9 Procedimiento de la Extraccin en Fase Slida (SPE).. 49 Figura 2.10 Instrumentacin bsica en UV Visible 50 Figura 2.11 Sistema ptico con lmpara de deuterio.... 52
Figura 3.1 Ubicacin del pozo surtidor de agua al Conjunto Residencial Bayona Country I, el cual se encuentra detrs del Centro Comercial Cristal en la zona de Naguanagua..
66 Figura 3.2 Partes del Sistema de filtracin modelo Kontes Ultra Ware
utilizado en el presente trabajo..
66 Figura 3.3Minicolumnas C18 utilizados para la extraccin de los Compuestos
Aromticos (benceno, tolueno y etilbenceno)..
66 Figura 3.4 Diseo del sistema de extraccin y preconcentracin. 67 Figura 3.5 Envases para almacenar el extracto recuperado. 68 Figura 3.6 Vista y diagrama de partes de una Ultramicro celda de flujo 69 Figura 3.7 Bomba peristltica y vista de planta indicando los rodillos que
dan movimiento al flujo...
70 Figura 3.8 Vista de la ubicacin de la vlvula de inyeccin en el Sistema de
Screening diseado y vista de cerca de la vlvula de inyeccin.
71 Figura 3.9 Procedimiento de inyeccin de la muestra.. 71 Figura 3.10 Diagrama del detector UV donde se indica el lugar de
acoplamiento de la ultramicro celda y una vista de cerca..
72 Figura 3.11 Esquema del diseo del sistema de Screening UV-Visible. . 73 Figura 3.12 Vista frontal del sistema de bombeo y sealizacin de sus
componentes..
75 Figura 3.13 Vista frontal del sistema inyector sealando sus partes 75
XI
Figura 3.14 Vista de la columna de separacin cromatogrfica... 76 Figura 3.15 Vista y diagrama del detector indicando sus dimensiones. .. 77 Figura 3.16 Vista del registrador en el sistema de cromatografa lquida. 77 Figura 3.17 Esquema del sistema de cromatografa lquida con deteccin
UV
78 Figura 3.18 Sistema de filtracin y vista del proceso de colocacin de
la membrana de filtracin
80 Figura 4.1 Matriz de seleccin de muestreo aleatorio...... 88 Figura 4.2 Distribucin porcentual de los resultados arrojados por la hoja de
protocolo para la toma de muestra en relacin a la apariencia del agua
89 Figura 4.3 Fuente de dixido de carbono y la solucin de sustancias que
causan dureza.
90 Figura 4.4 Espectro de absorcin obtenido para la mezcla de compuestos
aromticos (benceno, tolueno y etilbenceno)....
93 Figura 4.5 Condiciones cromatogrficas.. 96
XII
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
DETERMINACIN DE COMPUESTOS AROMTICOS EN
AGUA POTABLE MEDIANTE SCREENING DE MUESTRAS
Y CROMATOGRAFA LQUIDA CON DETECCIN UV
Autor: Ing. Aleyda L. Montaez Palencia. Tutor(a): Dra. Lisbeth Manganiello de Vega
Valencia, 2008
RESUMEN
La evaluacin de la calidad del agua destinada al consumo humano es relevante porque permite detectar los compuestos aromticos que se encuentran dentro de los lmites permisibles, segn la Norma Sanitaria de Calidad de Agua Potable en Gaceta Oficial Venezolana. Esta necesidad de monitorear estos compuestos con efectos toxicolgicos sobre la poblacin, requiere del diseo de mtodos de anlisis rpidos, seguros, confiables y sensibles, del cual se pueda obtener una respuesta Si/No, que permita la toma de decisiones ante una situacin determinada. Ante esto, se dise un sistema de Screening de muestras para la determinacin de hidrocarburos aromticos totales. A fin de ampliar la informacin analtica una vez obtenida una respuesta afirmativa, se optimiz un sistema de Cromatografa Lquida con deteccin UV (ultravioleta), el cual identifica y cuantifica en las diferentes muestras de agua, las especies de benceno, tolueno y etilbenceno. Se estudi el agua del pozo de abastecimiento (zona sensible al riesgo de contaminacin) que surte al conjunto residencial Bayona Country I en el sector Tazajal del Municipio Naguanagua del Estado Carabobo. Se seleccionaron 52 muestras de agua de consumo humano mediante un diseo estadstico previo, las cuales fueron sometidas a un tratamiento de extraccin - preconcentracin y analizadas mediante el sistema de Screening de muestras. De la totalidad de las muestras slo 5 requirieron ser analizadas por el sistema de Cromatografa lquida con deteccin UV, obtenindose como resultado concentraciones de las especies tolueno y etilbenceno por debajo del lmite permisible. El sistema de Screening es 75% ms econmico que el sistema de Cromatografa Liquida de acuerdo con el estudio de estimacin de costos. Ambos juegan un rol importante en los laboratorios de anlisis de agua ya que el primero permite reducir costos, tiempo y gasto de solventes y el segundo permite ampliar la informacin de la presencia y concentracin de las diferentes especies aromticas a fin de determinar el grado de toxicidad del sistema. Palabras Clave: Agua para consumo humano, compuestos aromticos, sistema de Screening de muestras, sistema Cromatografa Lquida con deteccin UV.
XIII
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
60
INTRODUCCIN
El agua es esencial para la vida, por esta razn se debe insistir en la relacin
agua y salud, donde la disponibilidad y la calidad del agua determinan el grado de
salud e higiene de cualquier sociedad. El agua y la salud son dos aliados estratgicos
que contribuyen al sostenimiento y a la calidad de la vida. (Probea, 2005). Asimismo,
el agua se considera un vehculo para la transmisin de enfermedades, ya que desde
hace muchos aos el anlisis de sta ha permitido juzgar su calidad sanitaria (Urso,
2005).
En muchos lugares tanto el agua de superficie como la subterrnea estn
contaminadas con desechos industriales, agrcolas y municipales. De acuerdo con la
Comisin Mundial sobre el Agua para el siglo XXI, ms de la mitad de los ros
principales del mundo estn tan agotados que ponen en peligro la salud humana y
envenenan los ecosistemas circundantes. En pases en desarrollo las fuentes de agua
potable estn contaminadas. Slo la mitad de los 550 millones de habitantes del Asia
sur oriental tienen acceso al agua potable (Infoforhealth, 2005).
Se considera al agua como el recurso que define los lmites del desarrollo
sostenible. No hay sustituto para el agua y el equilibrio entre las demandas de la
humanidad y la cantidad disponible ya es precaria (Rodrguez R, 2005). Cada uno de
los seis mil millones de habitantes de la Tierra debe consumir unos 4 litros de agua al
da. No obstante, ms de 2 mil millones de personas no tienen hoy acceso al agua
potable (Urso, 2005).
Por otra parte, en todo el mundo 2.300 millones de personas padecen
enfermedades relacionadas con el agua, las cuales se deben a la contaminacin por
desechos humanos, animales o qumicos (Infoforhealth, 2005). Los hidrocarburos
aromticos (BTEX) benceno, tolueno, etilbenceno, meta y orto xileno son
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
61
contaminantes prioritarios, dado que su presencia en el ambiente es de carcter
antropognico por lo que se requiere su monitoreo continuo en las diferentes matrices
ambientales para determinar niveles en el ambiente. Para ello, se debe contar con
mtodos analticos rpidos y sensibles que permitan analizar un gran nmero de
muestras por da en el laboratorio y al mismo tiempo realizar la extraccin de las
muestras en los laboratorios mviles (Fara R, 2005).
Atendiendo a lo planteado anteriormente, esta investigacin tiene por
finalidad determinar compuestos aromticos presentes en aguas destinadas al
consumo humano en el sector Tazajal del Municipio Naguanagua Estado Carabobo.
El cuerpo del trabajo se ha organizado en captulos: En el primero se hace referencia
al planteamiento y formulacin del problema, la justificacin de la investigacin y los
objetivos correspondientes; en el segundo se desarrolla el marco terico, donde se
exponen los antecedentes y las bases tericas de los sistemas de anlisis
desarrollados, el tercero abarca el marco metodolgico; el cuarto incluye la discusin
de resultados y las justificaciones de los mtodos aplicados para la resolucin de los
objetivos y el quinto hace referencia a las conclusiones y recomendaciones.
Finalmente la bibliografa consultada.
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
62
CAPTULO I
EL PROBLEMA
El presente captulo hace referencia a la situacin problemtica los objetivos y
la justificacin de la investigacin.
1.1 PLANTEAMIENTO Y FORMULACIN DEL PROBLEMA.
El agua es una fuente de vida, constituye un 70% de nuestro peso corporal. Se
requiere de agua para respirar, para desintoxicar el cuerpo y mantener constante su
temperatura, por ello, aunque el ser humano puede vivir por ms de dos semanas sin
comer, puede sobrevivir solamente tres o cuatro das sin tomar agua, lo que
manifiesta la importancia de este preciado lquido. No obstante el agua puede llegar a
contener grandes cantidades de sales disueltas, slidos en suspensin, metales
pesados; tambin puede ocurrir que los sistemas de alcantarillado, que transportan
aguas servidas sin tratamiento a los ros, lagos y mares, den lugar a la proliferacin de
microorganismos que causan enfermedades como el clera, la tifoidea y la hepatitis,
adquiridas principalmente por beber agua contaminada o por consumir frutas o
verduras regadas con estas aguas (Probea, 2005).
Las industrias son agentes responsables de estos hechos, las cuales necesitan
grandes cantidades de agua limpia en sus procesos de produccin, trayendo como
consecuencia que al usar el agua para lavar sus productos en la fabricacin, acarrean
sustancias txicas como cidos, metales pesados, sales y restos de materiales en
descomposicin. El agua es transportada por tuberas a los ros, lagos o mares, como
un lquido contaminado, siendo los afectados directos la flora y la fauna acutica,
sobretodo los peces ms pequeos. Los peces grandes son ms resistentes a los
compuestos txicos que llegan al agua y, en vez de morir, los acumulan en sus
cuerpos.
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
63
Una fuente de agua no apta para el consumo de la poblacin lo constituye el
agua de uso domstico no tratada, las cual es utilizada diariamente en las casas y al
ser desechadas por el alcantarillado son transportadas hasta un curso de agua, ya sea
un ro, un lago o el mar. Estas aguas una vez que llegan a los ros, muchas veces son
utilizadas por agricultores para regar los sembrados lo cual contamina a los
diferentes cultivos. Para evitar esto, algunas empresas de agua potable instalan
plantas de tratamiento de aguas servidas, haciendo pasar las aguas por unas piscinas
de gran tamao donde las filtran y las purifican para que puedan ser usadas sin
riesgos para el riego de los campos, generndose un ahorro de recursos. (Hopkins,
2000).
Segn la Population Information Program (2000), las enfermedades
transmitidas por el agua causan 12 millones de muertes por ao, 5 millones de ellas
por enfermedades diarricas. En su mayora, las vctimas son nios de pases en vas
de desarrollo. En este sentido, segn datos de la Organizacin Internacional para las
Naciones Unidas (2005), 1.200 millones de personas no poseen agua potable y 2.400
millones carecen de alcantarillados e infraestructuras para el tratamiento del agua.
Esas carencias provocan la muerte diaria de 6.000 nios, que fallecen por
enfermedades relacionadas con el consumo de agua sin los requisitos mnimos de
salubridad. Adems, se estima que un 80% de todas las enfermedades que se registran
en pases subdesarrollados son provocadas por esa ausencia de agua potable.
En esta perspectiva, la Subsecretaria de la ONU, Louise Frechette (2002)
establece:
La amenaza para la salud, la seguridad alimentaria y el medioambiente, para la estabilidad en s misma es clara. Si dejamos que todo siga igual, en slo dos o tres dcadas dos tercios de la poblacin mundial vivir una moderada o grave escasez de agua Disponib le en : http://www.consumer.es/web/es/solidaridad/2002/12/13/55215.
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
64
Es del conocimiento de todos que el agua potable es indispensable para la vida del hombre, pero en la medida que la poblacin va en aumento sta escasea, a la vez que es desperdiciada por personas ignorantes y carentes de responsabilidad y solidaridad humana. En este sentido y consciente de lo crucial que resulta este vital lquido, es importante considerar la contaminacin de las fuentes de agua potable (en todas sus formas), ya sea agua corriente, agua embotellada, ros, lagos, arroyos, lagunas, reservorios, manantiales y pozos (tomando en cuenta que la lluvia fluye a travs del suelo y disuelve los minerales presentes y en algunos casos, materiales radiactivos). Otro factor que influye en la contaminacin de las aguas lo constituye la lluvia cida, que llega a los suelos agrietndolos y depositando compuestos orgnicos e inorgnicos a las aguas subterrneas y como stos no pueden ser degradados o destruidos, traen como resultado que en cierto grado se incorporen al cuerpo humano, por va alimenticia, por el agua potable y el aire (Probea, 2005)
Los agentes contaminantes que se pueden encontrar en el agua de las fuentes
de abastecimiento son: microbianos, pesticidas, herbicidas, compuestos radiactivos,
qumicos inorgnicos y orgnicos. Siendo el estudio de los compuestos orgnicos
presentes en agua destinada a consumo humano de gran inters, ya que muchos de
stos han sido detectados en aguas superficiales y subterrneas, donde la mayor parte
de contaminacin de acuferos es provocada por prdidas en depsitos subterrneos
de combustibles o solventes, prcticas agrcolas y disposicin de residuos txicos sin
las debidas normas de seguridad, no obstante, la causa ms probable de
contaminacin de aguas superficiales y subterrneas nunca ha sido firmemente
establecida. sta puede deberse a disposicin de residuos domsticos e industriales o
descargas ilegales (Lpez, 2000).
En este orden de ideas, los pozos de abastecimiento de agua, se caracterizan
por la capacidad filtrante que tienen las partculas del suelo para eliminar los agentes
patgenos y otras sustancias indeseables, es por ello que los municipios lo consideran
a la hora de realizar proyectos de urbanismo; dado que requieren menos gastos por
procesos de purificacin o instalacin de costosas tuberas, para llevar las aguas
subterrneas al nivel de agua potable. Sin embargo, aunque las aguas subterrneas no
son tan susceptibles a la contaminacin como las de superficie, stas una vez
contaminadas implican de ser posible una restauracin difcil y de largo plazo (Glynn,
2000).
En este sentido, la presente investigacin pretende detectar la presencia de
hidrocarburos aromticos en muestras de agua para consumo humano, en el sector
Tazajal del Municipio Naguanagua Estado Carabobo, dado que a lo largo de la
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
65
Avenida Valencia de Naguanagua se encuentran funcionando una serie de talleres
mecnicos, los cuales arrojan residuos de solventes industriales, cuya evacuacin
casual, fugas o derrames, puede ser una amenaza creciente para la salud de los
pobladores. Adems es importante mencionar que los pozos una vez que se
encuentran en funcionamiento no reciben un mantenimiento adecuado. Por ello es
necesario hacer el anlisis correspondiente por considerarse sensible a posible
percolacin de los contaminantes antes mencionados.
Los hidrocarburos aromticos como el benceno, tolueno y etilbenceno generan
una serie de riesgos a la salud; Por ejemplo la principal fuente de benceno en el
ambiente son los procesos industriales a travs de los desechos, la fuga de gasolina
desde tanques subterrneos o desde vertederos o sitios de desechos peligrosos que lo
contienen, pudiendo contaminar el agua de manantiales y/o agua subterrnea. El agua
de grifo contaminada con benceno, puede exponer al ser humano al beberla o ingerir
alimentos preparados con sta. Tambin puede ocurrir exposicin al inhalar benceno,
al ducharse o al cocinar con esta agua (Geosalud, 2000). ste compuesto puede
solubilizarse en agua y pasar a travs del suelo hacia el agua subterrnea (Geosalud,
2000). El benceno es un disolvente muy utilizado en la industria y se considera un
poderoso cancergeno (Saade L.2005)
El tolueno entra al medio ambiente al manipular materiales que lo contienen,
tambin puede entrar al agua superficial y al agua subterrnea por derrames de
solventes y productos de petrleo, como tambin por escapes de tanques subterrneos
en gasolineras. De igual forma, los productos que contienen tolueno se desechan en
vertederos o en sitios para residuos, afectando al suelo o al agua cerca del sitio, de
esta forma las personas se ven expuestas cuando respiran aire contaminado en el rea
de trabajo, inhalando el escape de automviles, trabajando con gasolina, kerosn,
aceite para calefaccin, pinturas, lacas, o tomando agua de pozo contaminada,
pudiendo afectar al sistema nervioso. (ATSDR, 2001)
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
66
El etilbenceno, se encuentra en productos naturales como el carbn y petrleo,
as como tambin en productos de manufactura como tinturas, insecticidas y pinturas,
ste puede ser liberado al agua por desages industriales o por escapes de tanques de
almacenaje subterrneos (ATSDR, 1999). Se biodegrada con rapidez en el medio
ambiente en condiciones aerobias. En estudios realizados en acuferos contaminados
con gasolina se ha observado la biodegradacin total del etilbenceno en un plazo de
10 -16 das, en medio aerobio. Su movilidad en suelos es moderada, ya que tiende a
adsorberse a la fraccin slida de suelos y sedimentos. La hidrlisis no constituye una
va de transformacin ambiental importante para este compuesto Se encuentra
clasificado en el grupo de compuestos con tendencia a ser posibles cancerigenos
(Moreno, 2003).
Por lo tanto se considera fundamental el uso de tcnicas instrumentales de
ltima generacin que permitan la determinacin de especies orgnicas presentes en
al agua, de manera de evaluar el cumplimiento de las normas sanitarias en agua
potable. Un ejemplo de ello lo constituye la Cromatografa de Lquidos (HPLC), una
de las tcnicas analticas de separacin e identificacin con mayor campo de
aplicacin en los laboratorios de hoy. En la actualidad los instrumentos
cromatogrficos se usan ampliamente en la Ingeniera Ambiental y en el rea de las
ciencias, permitiendo mediciones cuantitativas rpidas de los qumicos presentes en
mezclas complejas, cuyas concentraciones son reportadas en ppm (mg/L) y/o ppb
(g/L). La versatilidad y sensibilidad del equipo de Cromatografa Lquida (HPLC)
es uno de los factores ms importantes que hacen posible que la profesin de la
Ingeniera Ambiental, pueda controlar la multitud de amenazas qumicas creadas por
el crecimiento continuo de la industrializacin.
Ante la situacin planteada surge la siguiente interrogante: Cul ser la
concentracin de compuestos aromticos presentes en el agua potable del sector
Tazajal del Municipio Naguanagua Estado Carabobo?
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
67
1.2 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIN
1.2.1 OBJETIVO GENERAL
Determinar compuestos aromticos en agua potable mediante Screening de
muestras y Cromatografa Lquida con deteccin UV (ultravioleta) en una poblacin
determinada del sector Tazajal del Municipio Naguanagua Estado Carabobo.
1.2.2 OBJETIVOS ESPECFICOS
1.2.2.1 Disear un plan de muestreo en la zona de recoleccin, para el agua
potable.
1.2.2.2 Disear el mtodo de Screening de muestras para la determinacin del
contenido de benceno, tolueno y etilbenceno en agua potable
1.2.2.3 Disear el mtodo de Cromatografa Lquida con deteccin UV para la
determinacin de benceno, tolueno y etilbenceno.
1.2.2.4 Determinar las concentraciones de benceno, tolueno y etilbenceno en
muestras sintticas y muestras reales.
1.2.2.5 Comparar los resultados obtenidos de las muestras estudiadas con los
lmites que establece la Gaceta Oficial de la Republica Bolivariana de
Venezuela, Nmero 36.395.
1.2.2.6 Estimar los costos asociados al desarrollo del sistema de Screening y la
tcnica de Cromatografa Liquida con deteccin UV.
1.2.2.7 Proponer la aplicacin del sistema de Screening y el Sistema de
Cromatografa Liquida con deteccin UV ante los organismos que se encargan
del control de calidad de agua potable.
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
68
1.3 JUSTIFICACIN DE LA INVESTIGACIN Siendo el agua una fuente sensible a la contaminacin y principal vehculo
responsable de la transmisin de enfermedades, es relevante su estudio. Por ello los
proyectos ambientales, estn recibiendo una creciente atencin como resultado de la
concientizacin del pblico y de la preocupacin y presin de los gobiernos en
relacin a las enfermedades causadas por la contaminacin del agua. Asimismo, es
importante prestar atencin al sector industrial, ya que es el origen de la presencia de
compuestos aromticos, en agua para consumo humano.
En esta visin, como una medida para establecer un mayor grado de seguridad
y confiabilidad a los anlisis de compuestos orgnicos e inorgnicos presentes en
agua potable, se cuenta con los sistemas de HPLC utilizado actualmente en una
amplia variedad de campos. Entre las caractersticas de estos sistemas sobresale:
sensibilidad, fcil adaptacin a las determinaciones cuantitativas exactas, idoneidad
para la separacin de especies no voltiles y sobre todo su gran aplicabilidad a
sustancias que son de primordial inters en la industria, en muchos campos de la
ciencia y para la sociedad en general. Adems dicho mtodo tiene como finalidad
obtener una ptima proteccin ambiental, al mismo tiempo de continuar un desarrollo
sostenido en pro de la conservacin de los cuerpos de agua para consumo humano
(Blanco, 2001). Otro mtodo a utilizar lo constituye el sistema Screening, sistema de
automatizacin de respuesta rpida que permite la reduccin de errores debidos a la
participacin humana, caracterizado por presentar un mayor nfasis cualitativo que
cuantitativo con un tratamiento de la muestra nulo o simple (Valcrcel. 2000).
Finalmente, este estudio pretende ofrecer el desarrollo de dos metodologas
capaces de determinar compuestos de alta toxicidad como son los hidrocarburos
aromticos, a fin de contribuir en la evaluacin de la calidad de las aguas destinadas a
consumo humano y por ende a la toma de medidas de prevencin y tratamiento por
parte de los entes gubernamentales para la consecucin de alternativas de solucin
ante esta problemtica.
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
69
CAPTULO II
MARCO TERICO
El propsito esencial del marco terico es resaltar los aspectos bibliogrficos
pertinentes al tema en estudio, teoras, postulados, fuentes de tipo legal, as como
tambin los estudios precedentes los cuales, sustentan la investigacin.
2.1 ANTECEDENTES
En lo concerniente a los antecedentes, se han recopilado algunas
investigaciones, que por su importancia y relacin con este estudio, han servido de
base para el desarrollo del mismo.
Energy (2007), en su publicacin sobre el tolueno establece que ste es una
amenaza para el agua. Por su volatilidad escapa parcialmente a la atmsfera, pero su
solubilidad en agua es suficiente para provocar problemas de contaminacin en los
cuerpos de agua superficiales y subterrneos. Experimentos de laboratorio han
demostrado que el tolueno permanece un tiempo medio de 5 horas en un cuerpo de
agua uniformemente mezclado, de 1 metro de profundidad, antes de escapar a la
atmsfera.
El Consejo Superior de Investigaciones Cientficas Espaol (2006), realiz un
estudio ambiental y sanitario de la Ra de Huelva, como una accin especial a la
Comisin Interministerial de Ciencia y Tecnologa (CICYT), concluyendo que el
Comit Local del Medio Ambiente preocupado por la calidad del agua potable ha
analizado las concentraciones de hidrocarburos aromticos policclicos,
organoclorados y bifenilos policlorados, as como la de metales pesados y metaloides
en agua potable tomada en domicilios de Huelva y Lepe. Muchos de los compuestos
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
70
analizados se encuentran a niveles indetectables y otros cuando se detectan, estn
presentes a niveles por debajo de los lmites mximos permitidos por la legislacin
vigente, excepto en una muestra de agua tomada en la zona de Gran Va en Huelva en
la que el nivel de zinc (120 ppm) super ligeramente el valor lmite de 100 ppm.
Chavarras M. (2006), en su artculo plantea que la agencia estadounidense no
tena a finales de 2005, ninguna regulacin que estableciera lmites sobre el contenido
seguro de benceno en bebidas, exceptuando el caso del agua embotellada, para la que
se utiliza el nivel mximo establecido por la Agencia de Proteccin del Medio
Ambiente de EEUU (EPA) en 5 partes de benceno por milln de partes de aire (ppb),
como estndar de calidad. Desde la confirmacin de la alerta en EEUU, y hasta abril
de 2006, la Administracin de Drogas y Alimentos (FDA) ha realizado anlisis en
muestras de bebidas recogidas en establecimientos de Maryland, Virginia y
Michigan. Slo cuatro de las muestras analizadas contenan niveles de benceno
superiores a los considerados seguros. A su vez, plantea que el problema de la
presencia de bencenos en bebidas se identific por primera vez en 1990, y ahora
algunos expertos estadounidenses denuncian que todava no se ha hecho nada, para
solucionar el problema o, al menos, para establecer contenidos mximos seguros en
todas las bebidas. Lo que s se ha podido determinar hasta ahora son los factores que
contribuyen a la formacin de benceno. Segn recientes investigaciones, la
temperatura y la luz elevadas estimulan la formacin de la sustancia en presencia de
sales del benzoato y del cido ascrbico (vitamina C), que suelen aadirse a las
bebidas para inhibir el crecimiento de bacterias. Las sales de benzoato estn tambin
presentes de forma natural en frutas y sus zumos como el arndano. La FDA tiene
previsto continuar recogiendo muestras y trabajar con la industria para entender mejor
cmo actan las fuentes que propician la formacin de benceno en bebidas.
Los sntomas se traducen en vmitos, irritacin del estmago, mareo,
somnolencia o convulsiones, entre otros. Coincidiendo con la Agencia Internacional
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
71
para la Investigacin del Cncer, el Departamento de Salud y Servicios Humanos de
EEUU (DHHS) determinan que el benceno es un carcingeno reconocido. No se
conocen an los efectos del consumo de alimentos o lquidos con bajos niveles de
benceno. En humanos, y tal y como reconoce la EPA, an no se conocen los efectos
que podra causar la exposicin prolongada a alimentos o agua contaminada con
benceno.
La Biotecnologa y Desarrollo Sostenible (2005), establece que la variabilidad
qumica presente en aguas para consumo humano, es producto de las prcticas
humanas. La afectacin del ecosistema al cual el hombre pertenece, no depende del
desarrollo de la sociedad, sino de las actividades que se realicen en el rea y las
precauciones que se tomen para no afectar al medio ambiente.
Saade L. (2005), en su investigacin plantea que despus de la explosin de la
fbrica petroqumica de Jilin de la compaa (pblica) China National Petroleum
Corporation, se observ que varias sustancias que contenan benceno cayeron al ro
Songhua y contaminaron el agua, el nivel de benceno era 108 veces mayor que los
niveles de seguridad nacional. El benceno es un disolvente muy utilizado en la
industria y se considera un poderoso cancergeno.
Club Ecolgico en Ashgabat Turkmenistn en Asia (2004), tiene como
objetivo aumentar la calidad del agua potable en pro de mejorar la salud de la
poblacin y prevenir epidemias. Las aguas de drenaje y residuales estn
contaminadas con productos txicos (pesticidas, fenoles, estroncio), metales pesados
(cobre, zinc, plomo, entre otros) y otros residuos industriales. En base a esto, plantean
adoptar como medida la creacin de instalaciones para la depuracin de sustancias
qumicas de las aguas potable, de lluvia y las residuales, as como hacer uso de
materiales absorbentes modificados obtenidos a partir de materiales locales para
purificar el agua tanto de pesticidas (hexaclorociclohexano (HCH), Dicloro-difenil-
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
72
tricloroetano (DDT), diclorodifenildicloroetileno (DDE), tipo Metafos, carbofosfatos,
tipo Rogor, hHvings) como de fenoles, istopos radiactivos (Na-24, Ar-41, Zn-95,
Ru-106, Mo-99), residuos orgnicos y metales pesados (cobre, zinc, cadmio, entre
otros). De igual forma se estableci para el suministro de agua potable un dispositivo
para purificar agua denominado Cheshme. Dado que el estado no es capaz de
abastecer con agua potable de calidad a toda la poblacin este dispositivo constituye
una alternativa econmica, apenas cuesta seis dlares. Comprando este dispositivo los
habitantes se ayudan a s mismos y al estado.
Economy J. (2003), afirma que el mundo se enfrenta a una severa crisis del
agua, numerosos informes advierten que en una dcada o dos, el agua y no la comida
o el petrleo, ser la ms seria carencia a la que el mundo deber enfrentarse.
Economy es director del Centro para la Purificacin Avanzada de Agua, cuyo
objetivo en sus investigaciones es el uso de la fibra de carbn para desarrollar
membranas altamente selectivas que filtren contaminantes orgnicos especficos, tales
como pesticidas, pero tambin metales como plomo, arsnico o mercurio.
Pino E. (2001), concluy que la determinacin de hidrocarburos aromticos
policclicos (HAPs), agentes cancergenos potenciales y de indudable relevancia en la
contaminacin del medio marino, es sin duda una etapa clave en los controles de
contaminacin medioambiental. La investigacin se desglosa en tres apartados. En
primer lugar se estableci las metodologas para la extraccin de HAPs contenidos en
sedimentos marinos utilizando las tcnicas de extraccin asistida por microondas
(EAM) y por ultrasonidos (EAU), haciendo uso de polioxietilen-10-lauril ter
(POLE) como medio micelar. La determinacin analtica de estos contaminantes se
realiz por cromatografa lquida de alta resolucin, (HPLC) La optimizacin del
proceso se realiz por medio del diseo experimental. Tras la optimizacin, se aplic
la metodologa a extractos de HAPs de sedimentos tras EAM o EAU, obtenindose
altas recuperaciones e incrementos significativos en los lmites de deteccin.
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
73
Asimismo, se ensay el proceso para determinar hidrocarburos en agua de mar
(donde las concentraciones de estos compuestos son muy bajas, lo que acarrea
problemas para su determinacin si se utilizan tcnicas convencionales). La ausencia
de un material de referencia de agua de mar contaminado con hidrocarburos, oblig a
validar la metodologa por comparacin de los resultados con los obtenidos con
tcnicas convencionales, con resultados igualmente satisfactorios. Esta tesis se
engloba dentro del desarrollo de procesos ms eficaces en el tratamiento de muestras,
etapa absolutamente crtica en Qumica Analtica, y que precisa de mejoras para
igualarse en precisin a los sistemas de deteccin.
La Agencia para las Sustancias Txicas y el Registro de Enfermedades
(ATSDR). (2001), establece que la exposicin al benceno a travs de alimentos,
bebidas o agua es menor que la exposicin a travs del aire. El agua potable contiene
tpicamente menos de 0.1 ppb de benceno. Se ha detectado benceno en algunos
alimentos, bebidas alcohlicas y agua embotellada. La gente con agua de grifo
contaminada con benceno puede exponerse al beber el agua o ingerir alimentos
preparados con el agua contaminada.
Sawyer C. (2000), plantea que los contaminantes orgnicos e inorgnicos en
trazas en los abastecimientos pblicos de agua relacionados con la salud pblica, han
sido objeto de especial inters durante casi un siglo. Los contaminantes en trazas se
definen arbitrariamente como aquellos cuyos estndares para el agua potable son
generalmente 1 mg/L, o menos. Su estudio se ha justificado a travs del tiempo
debido: 1) al surgimiento de enfermedades, como la de Itai-Itai, ocurrida en Japn,
asociada al consumo de agua del ro Jinsut, con contenido de cadmio; 2) el
descubrimiento del mercurio metlico que escapaba de los laboratorios y las
industrias, especialmente de la manufactura del cloro, poda convertirse en mercurio
metlico, concentrarse en la vida acutica y pasar a travs de las cadenas alimenticias
a los humanos, especialmente por el consumo de pescado; 3) la evidencia presentada,
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
74
que ciertos compuestos orgnicos e inorgnicos pueden ser cancerigenos; 4) la
conciencia de que el reciclaje intenso de las aguas residuales es inminente para
complementar los abastecimientos de agua potable. De igual forma establece, que las
mayora de los compuestos orgnicos en trazas regulados para el agua potable son
compuestos orgnicos antropognicos.
El Programa de Informacin de Salud Popular (1998), report que la filtracin
de contaminantes txicos en los depsitos de agua subterrnea o superficial utilizada
para beber o para uso domstico tambin causa problemas de salud en los pases
industrializados. En Europa y Rusia la contaminacin del agua pone en riesgo la
salud de unos 500 millones de personas. En el norte de Rusia, medio milln de
personas de la pennsula Kola beben agua contaminada con metales pesados, prctica
que ayuda a explicar las altas tasas de mortalidad infantil y las enfermedades
diarreicas e intestinales all notificadas.
Valcrcel (1996) establece que el enfoque iterativo al flujo inverso fue usado
para la extraccin liquido/ liquido de hidrocarburos en muestras de agua. El propsito
ofreci diversas posibilidades de estudiar los procesos de extraccin continua
pudindose obtener analticamente informacin til a partir de mediciones simples.
Los hidrocarburos aromticos fueron separados efectivamente en funcin de los
componentes ms polares y quince compuestos diferentes fueron agrupados de
acuerdo de acuerdo a sus propiedades de extraccin. Las muestras sintticas simples
fueron clasificadas usando la efectividad de la extraccin en diferentes longitudes de
onda en el rango ultravioleta. Tambin fueron analizadas muestras de agua natural
aportando resultados satisfactorios.
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
75
2.2 BASES TERICAS
En esta seccin se plantean los fundamentos tericos en los que se apoya la
presente investigacin.
2.2.1 Transporte, distribucin y transformacin de contaminantes
Los agentes qumicos se desplazan en el medio ambiente a partir de la fuente
de contaminacin, transportados en fluidos como el agua y el aire, se distribuyen en
las fases slida, liquida y gaseosa, experimentando transformaciones qumicas y
biolgicas. La Figura 2.1 muestra un esquema de cmo son transportados los
diferentes contaminantes y las rutas ambientales de exposicin.
Figura 2.1 Elementos de las rutas medio ambientales de exposicin. Glynn (2000).
En el agua subterrnea; el mecanismo de transporte depende de la
conductividad del medio; en medios con alta conductividad predomina la adveccin
(proceso de transporte causado por el movimiento en masa de un fluido), mientras
que en medios con baja conductividad, como arcillas, los mecanismos de transporte
ms importantes son la dispersin o la difusin. En sistemas lquidos casi estticos,
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
76
como embalses estratificados, predominan los mecanismos de difusin, aunque la
dispersin tambin puede desempear un papel importante en el movimiento e
intercambio de materia segn el eje vertical.
A su vez, los procesos de transporte, distribucin y transformacin
medioambiental determinan cmo se modifica cualitativa y cuantitativamente el
contaminante desde su fuente y por tanto, cules son los niveles de exposicin
previsible en el punto de contacto con los receptores potenciales (Moreno, 2003).
2.2.2 Potabilidad del agua
El suministro de agua potable es un problema que ha ocupado al hombre desde la
antigedad. Ya en la Grecia clsica se construan acueductos y tuberas de presin
para asegurar el suministro local. En algunas zonas se construan y construyen
cisternas que recogen las aguas pluviales. Estos depsitos suelen ser subterrneos
para que el agua se mantenga fresca y a salvo de la luz del sol. En Europa se calcula
con un gasto medio por habitante entre 150 y 200 litros de agua potable al da aunque
se consumen como bebida tan slo entre 2 y 3 litros (Wikipedia, 2001).
Para que se pueda considerar el agua como potable y en consecuencia apta para el
consumo, sta debe cumplir con los siguientes requisitos:
9 Estar libre de agentes productores de enfermedades. 9 Libre de sustancias txicas. 9 La concentracin de minerales y materia orgnica dentro de los lmites
mximos permisibles que establecen los entes gubernamentales.
9 Las propiedades fsicas, tales como color, sabor, olor, turbidez deben estar acorde con lo establecido en la legislacin.
Estos requisitos estn relacionados con el control de la calidad del agua. Este
proceso se inicia con la preparacin y supervisin de la hoya hidrogrfica de la fuente
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
77
de abastecimiento, continua en la planta de tratamiento y termina en el sistema de
distribucin:
Fuente de abastecimiento: Para conservar y mejorar la calidad natural del agua, es imprescindible el saneamiento de la hoya, drenaje de cinegas, prevencin
de las erosin, preparacin del sitio de embase previo a su inundacin, control del
crecimiento de la vegetacin acutica, algas y regulacin de actividades
recreacionales.
Planta de tratamiento: Independientemente de la calidad del agua cruda, un efluente de cualquier composicin puede obtenerse mediante mtodos de
tratamiento apropiados; por supuesto que las consideraciones de tipo econmico
son factores limitantes. Cualquier agua suministrada para consumo humano debe
ser desinfectada, independientemente de su calidad en estado natural o despus de
aplicrsele algn proceso de tratamiento.
Sistema de distribucin: Los conductos para direccionar el agua pueden ser afectados por sta, causando cambios en la calidad del agua transportada. Est
dentro de la responsabilidad de los ingenieros el seleccionar materiales
apropiados a la calidad del agua que se transporta, as como efectuar ajustes en la
calidad del agua para hacerla apropiada a los materiales utilizados en los
conductos. La corrosin de metales y desintegracin del cemento y concreto
puede mantenerse dentro de lmites aceptables, ningn conducto debe ponerse en
servicio al instalarse o despus de una reparacin, sin antes desinfectarse. En el
mantenimiento del sistema de distribucin los factores de mayor importancia son:
el control y eliminacin de las conexiones cruzadas entre el sistema de
abastecimiento pblico, sistemas privados contaminados y la prevencin en la
plomera de las viviendas de flujo inverso o sifonaje de agua contaminada desde
la pieza sanitaria hacia la tubera de agua.
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
78
Criterios para la calidad del agua potable en los sistemas de distribucin: se establece, que a la entrada del sistema de distribucin que cumpla con un
tratamiento de purificacin; no hay razn para tolerar la presencia de organismos
coliformes. Si estos se encuentran presentes en alguna ocasin, deber revisarse la
eficacia del proceso de purificacin. Mientras que el agua en el sistema de
distribucin, una vez que se halla en la red de distribucin puede contaminarse
por agentes externos ajenos al sistema de captacin, al almacenamiento o a los
sistemas de purificacin. (Guevara. 2002)
2.2.3 Fuentes de abastecimiento
El suministro de agua debe ser de calidad satisfactoria y cantidad adecuada,
fcilmente disponible, relativamente barata, de fcil recoleccin y dispuesta despus
de usada. El agua se suministra con los siguientes propsitos:
1. Bebida y preparacin de alimentos.
2. Bao y lavado.
3. Calefaccin y aire acondicionado.
4. Riego de los jardines.
5. Limpieza de calles.
6. Uso recreacional en piscinas.
7. Uso ornamental en fuentes.
8. Generacin de vapor.
9. Uso industrial diverso.
10. Proteccin de la vida y propiedades contra incendios.
11. Remocin mediante transporte hidrulico de residuos ofensivos y potencialmente
dainos provenientes de viviendas e industrias.
Las fuentes de abastecimientos pueden clasificarse en la siguiente forma:
1. Agua de lluvia:
2. Agua superficial
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
79
3. Agua subterrnea, estas pueden ser: manantiales naturales, pozos, galeras
filtrantes, pozos y galeras.
En la tabla 2.1 se presentan las caractersticas de las aguas superficiales y las
aguas subterrneas.
TABLA 2.1 Caractersticas del agua superficial y subterrnea.
A) Aspectos cuantitativos y de explotacin
Aguas superficiales Aguas subterrneas
Generalmente aportan nuevos caudales Generalmente slo disponen de caudales relativamente bajos.
Caudales variables Poca variabilidad del caudal.
No siempre precisan bombeo Generalmente requieren bombeo
Generalmente la captacin debe hacerse distante del sitio de consumo
Permite ms cercana al sitio de utilizacin
Costos de bombeos relativamente bajos Costos de bombeo ms altos
Fuente: (Arocha, 2002) B) Aspectos cualitativos
Parmetro Aguas superficiales Aguas subterrneas
Turbiedad Variable (baja o muy alta) Prcticamente ninguna
Color Variable Constante, bajo o ninguno
Temperatura Variable Constante
Mineralizacin Variable, generalmente muy alta Constante y dependiente del subsuelo
Dureza Generalmente baja Dependiente del suelo, generalmente alta
Estabilizacin Variable, generalmente algo corrosivas
Constante generalmente algo incrustantes
Contaminacin bacteriolgica
Variable, generalmente contaminadas
Constante, generalmente poca o ninguna
2.2.3.1 Agua subterrnea
El agua subterrnea es la mayor fuente de agua dulce existente. Conocindose,
como aquellas que se han filtrado desde la superficie de la tierra hacia abajo por los
poros del suelo (Glynn, 2000). Tambin se le conoce como aguas por debajo del nivel
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
80
fretico (Kiely, 2001). Las formaciones de suelo y roca que se han saturado de
lquido se conocen como depsitos de agua subterrnea o acuferos. Donde el agua
normalmente se extrae de estos depsitos por medio de pozos. La velocidad a la cual
el agua se mueve a travs del suelo para rellenar el pozo se ve influenciada por el
tamao de los poros del suelo, la viscosidad del agua, entre otros. Este flujo
(velocidad) puede variar desde 1 m/da hasta 1 m/ao. No obstante, un depsito de
aguas subterrneas slo puede soportar una rapidez de extraccin de la misma
magnitud que la del suministro que recibe de manera continua por filtracin. Una vez
que este flujo se excede, el nivel fretico comienza bajar, con lo cual los pozos
existentes se secan y se requiere una costosa perforacin para localizar nuevos pozos
(Glynn, 2000).
El agua subterrnea se puede extraer de: pozos de materiales granulares tales
como grava y arena, de cavernas y fisuras en rocas y de combinaciones de esas
formaciones. Los abastecimientos de agua subterrnea tienen una hoya parecida a las
fuentes superficiales con excepcin de que la recarga es por infiltracin a travs de
las aberturas del suelo. La mxima produccin de una fuente subterrnea es
directamente proporcional al tamao del rea de recarga y a la diferencia entre la
cantidad de lluvia y escorrenta superficial ms la perdida por transpiracin. Si la
superficie superior del agua subterrnea puede ascender o descender libremente con
los cambios estacinales en la recarga, el flujo es libre o no confinado y la superficie
de agua tiene pendiente aproximadamente igual a la superficie de la tierra. Si el
estrato de agua subterrnea se coloca por debajo de una capa material impermeable,
el flujo es confinado el agua ascender en un pozo que se perfore en esta zona. Los
manantiales de agua subterrnea afloran cuando la superficie de la tierra desciende
por debajo de la mesa de agua. Una obstruccin embalsa el agua subterrnea aguas
arriba obligndola a rebosar. Cuando una grieta en la capa impermeable superior
permite que el agua escape del confinamiento. En la construccin de embalses al
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
81
fundar las presas en la roca se almacena tanto el agua superficial como el agua
subterrnea utilizndose la capacidad total de la hoya.
Cuando se construye un pozo el nivel de agua desciende por el bombeo, con lo
cual el agua fluir hacia el pozo desde diferentes direcciones debido al gradiente
hidrulico que se establece. El desarrollo de manantiales para abastecimiento de agua
permite la captacin del flujo subterrneo pudindose incrementar el rendimiento
instalado tuberas colectoras o galeras en la formacin que alimenta el manantial. La
contaminacin del agua de manantial en el punto de captacin se previene por
exclusin de filtracin superficial mediante construccin de una cmara hermtica
que penetra en el acufero y mediante el desvo de la escorrenta superficial en la
vecindad del manantial. Los pozos son estructuras escavadas, clavadas o perforadas
dependiendo del tipo de formacin que debe atravesar y la profundidad a que debe
llegar. Las excavadas se usan en formaciones blandas (arena y grava) cuando se trate
de pozos de poca profundidad. Con excepcin de rocas duras, particularmente calizas,
sin cubierta de grava y arena, los pozos generalmente no son contaminados por
filtraciones laterales sino por contaminacin superficial que penetra por el sitio de
perforacin. Forros sanitarios hermticos que penetran el acufero y con una longitud
desde la superficie no menor a 3 metros, junto con desvo de las aguas superficiales y
proteccin contra inundacin garantizaran la calidad del agua extrada de fuentes
subterrneas puras.
El agua de los pozos, es por lo general de calidad uniforme y carece de
turbidez, sin embargo, puede requerir ablandamiento. Cabe decir, que la calidad de
estas aguas es difcil de vigilar cuando se estn utilizando un gran nmero de pozos,
siendo fundamental la construccin correcta de stos para impedir la contaminacin
del agua. Siendo la ubicacin de los tanques spticos en relacin con los pozos
crtica.
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
82
De igual forma se debe considerar que el agua de lluvia que escurre a travs
de terrenos de rellenos industriales y sanitarios disuelve sustancias que constituyen un
serio peligro para la calidad de las aguas subterrneas locales (Glynn, 2000). En este
sentido, un acufero se define como una formacin de roca portadora de agua que
contiene cantidades suficientes de sta para ser explotada y trada a la superficie
mediante pozos. El acufero puede ser confinado o no confinado (libre). (Kiely,
2001). Como se muestra en la Figura 2.2. El acufero superior es no confinado, es
decir, tiene una lnea de nivel fretico natural con libertad para subir o bajar. Mientras
que el acufero confinado esta restringido por un estrato superior impermeable, que
inhibe el movimiento del agua hacia arriba. Cuando se perforan una serie de pozos en
el acufero confinado, el agua se elevar y llegar a su propia lnea de nivel fretico
(Kiely, 2001).
Figura 2.2 Esquema de los tipos de acufero. (Kiely, 2001).
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
83
2.2.3.2 Consideraciones para la seleccin de un pozo como fuente de
abastecimiento de aguas destinadas al consumo humano.
Es importante tomar en cuenta los siguientes aspectos para seleccionar
un pozo como fuente de abastecimiento (Arocha, 2002):
Determinacin de la calidad del agua.
Evaluacin de un acufero de proteccin.
Evaluacin de riesgos de contaminacin de agua subterrnea.
Determinacin de la extensin y magnitud de la contaminacin subterrnea.
Qumica del agua subterrnea, la cual vara dependiendo de la naturaleza de los
subsuelos y las rocas a las que atraviesa. Si los lechos de roca caliza y los subsuelos
dominados por caliza son comunes el agua subterrnea con frecuencia es dura,
conteniendo altas concentraciones de calcio, magnesio, y bicarbonato, mientras que en
las zonas donde hay presencia de rocas volcnicas y arenisca, es normal un agua ms
blanda (Kiely, 2001).
2.2.3.3 Fuentes de contaminacin del agua subterrnea
Se suele considerar que el agua subterrnea es pura y segura para beber ya que
sufre un proceso de filtracin y limpieza a travs de la cubierta del subsuelo y lecho
rocoso que no tienen las aguas superficiales. Sin embargo, esto no garantiza la pureza
del agua subterrnea, pudiendo surgir problemas debido a las condiciones naturales
del terreno o a la contaminacin por las actividades humanas (Kiely, 2001).
Estas pueden ser contaminas tanto por una fuente puntual como por una fuente
difusa. En zonas rurales y granjas en donde hay pozos de extraccin de aguas, cabe la
posibilidad de que algunos lixiviados con contaminantes propios de la agricultura
puedan entrar en contacto con las aguas subterrneas. La propagacin de fertilizantes
y pesticidas usados en la tierra son un foco potencial de contaminacin difusa. Por el
contrario los accidentes producidos por derrames de aceite o las fugas en los propios
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
84
tanques de combustible son un foco potencial de contaminacin en un punto (Kiely,
2001).
En la tabla 2.2 se muestran algunos parmetros a considerar al momento de
realizar los anlisis en las aguas subterrneas.
Tabla 2.2 Parmetros utilizados para evaluar la contaminacin de agua
subterrnea
Parmetros recomendados Apariencia Sedimento pH conductividad elctrica (CE) Dureza total Coniformes generales E.Coli*
Calcio (Ca) Magnesio(Mg) Sodio (Na)* Potasio (K)* Cloruro (Cl)* Sulfato (SO4)*
Nitrato (NO3)* Amonaco (NH3)* Hierro (Fe)* Manganeso (Mn)*
Parmetros opcionales (dependiendo de las circunstancias locales y razones para el muestreo)
Fluoruro (F) Ortofosfato Nitrito (NO2)* DBO* Oxigeno disuelto*
cidos grasos*
Trazas de orgnicos* COT* Boro (B)* Cadmio (Cd)
Cinc(Zn) Cobre (Cu) Plomo (Pb) Otros metales.
* Buenos indicadores de contaminacin. Fuente: (Kiely, 2001).
Cabe mencionar, que existen contribuciones industriales a la contaminacin
del agua subterrnea, tal es el caso de los pesticidas, disolventes industriales, aceites
refinados, entre otros.
Al considerar los pesticidas. Merece la pena distinguir entre los que se usan
para aplicaciones agrcolas y no agrcolas, entre los focos de contaminacin puntuales
y difusos. Los usos no agrcolas se corresponden al control de hierbas en mrgenes de
carreteras, campos de juego, alrededores de viviendas, polgonos industriales y en
lneas de ferrocarril.
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
85
Existen ms de 32000 compuestos pesticidas diferentes en uso, conteniendo
unos 1800 ingredientes activos (Kiely, 2001).stos varan en su solubilidad,
persistencia, movilidad y toxicidad y en consecuencia en los riesgos que presentan
para el agua subterrnea.
En lo concerniente a los disolventes clorados, los suministros de aguas
subterrneas se enfrentan a una amenaza creciente de una amplia gama de productos
orgnicos sintticos, como resultado de su evacuacin casual, fugas o derrames. De
stos los disolventes clorados se usan con mayor frecuencia en la industria. Estos
disolventes se utilizan como desengrasante para varios procesos en la industria del
metal, textil, electrnica, qumica, papel y cuero. Tambin suelen estar presentes en el
lixiviado de vertederos. Los disolventes industriales se caracterizan por ser difciles
de muestrear debido a la volatizacin y los anlisis son costosos, resistentes a la
degradacin y por tanto son persistentes (Kiely, 2001).
Los aceites minerales refinados incluyen gasolina, combustible diesel, entre
otros, varan en viscosidad, pero tienen densidades menores que la del agua y una
composicin heterognea dominada por los hidrocarburos. Produciendo problemas de
gusto y olor en el agua subterrnea.
De igual forma la gasolina sin plomo utiliza un aditivo para aumentar los
octanos, llamado metil butil ter terciario (MTBE) forma en un 5 % de las mezclas
normales. Es diez veces ms soluble en agua que los dems componentes de la
gasolina, se disuelven y extiende rpidamente en el agua subterrnea. (Kiely, 2001).
El MTBE tiene la ventaja de ser un buen indicador de la contaminacin por gasolina,
debido a su solubilidad y a su bajo umbral de gusto (10 g/l) haciendo ms fcil y rpida la identificacin de la contaminacin en agua subterrnea que otros
ingredientes ms txicos como benceno.
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86
2.2.3.4 Vulnerabilidad del agua subterrnea
Otro aspecto importante a considerar es la vulnerabilidad, trmino utilizado
para representar las caractersticas geolgicas e hidrolgicas intrnsecas que
determinan la facilidad con la que el agua subterrnea puede contaminarse por la
actividad humana. Estas aguas dependen de la cantidad relativa de los contaminantes
presentes y de la capacidad de atenuacin de contaminantes de los materiales
geolgicos. Desde el punto de vista hidrulico estn conectadas a la superficie
terrestre, siendo la efectividad de esta conexin la que determina la vulnerabilidad
relativa a la contaminacin.
En general en el lecho rocoso se produce poca atenuacin de contaminantes
porque el flujo es casi todo a travs de fisuras. En consecuencia, el subsuelo: arenas,
gravas, depsito glaciares o arcillas glaciares, lodos, arcillas de lago, turba, son las
caractersticas naturales ms importantes que influyen sobre la vulnerabilidad de
aguas subterrneas y la prevencin de su contaminacin. El agua subterrnea presenta
un riesgo mayor a la contaminacin donde hay ausencia de subsuelos o estos son
poco profundos. A continuacin se plantea la influencia de los factores geolgicos e
hidrogeolgicos:
Influencia de los subsuelos. Lo suelos actan como una capa protectora sobre el agua subterrnea tanto por medios fsicos como qumicos o bioqumicos, en los que
los sedimentos de grano fino del tipo de las arcillas como depsitos glaciares. Arcillas
lacustres y turbas tienen baja permeabilidad y en consecuencia actan como una
barrera o retencin al movimiento vertical de los contaminantes. En las zonas en que
se encuentran estos sedimentos, el agua superficial tiene ms riesgo que la
subterrnea ya que la mayora de los contaminantes no pueden emigrar haca abajo y
slo pueden moverse lateralmente. Si la permeabilidad es alta como para permitir
lentos movimientos intergranulares de los contaminantes, tal es el caso de los
depsitos arenosos o barros, donde los sedimentos pueden percolar hacia fuera y
absorber bacterias y virus, en contraste a los depsitos de alta permeabilidad en arena
ICaptulo I Aleyda L. Montanez Palencia
87
y gravas permiten un fcil acceso de los contaminantes por los espacios porosos. En
general, mientras ms contenido en arcilla y menor permeabilidad mayor proteccin
del agua subterrnea de la contaminacin.
Influencia del tipo del permeabilidad. La permeabilidad, es una medida de la capacidad de una roca para transmitir agua y puede subdividirse en dos tipos.
Primero, donde el agua se mueve entre los granos del subsuelo como en arenas y
gravas, se llama permeabilidad primaria o intergranular. Segundo, donde el agua se
mueve por fisuras o uniones y a lo largo de planos de estratificacin, se le conoce
como permeabilidad secundaria o de fisuras.
El flujo intergranular es ms lento que el flujo por fisuras en rocas para la
mayora de los casos, los tamaos de huecos o poros suelen ser menores y los
caminos de flujo suelen ser ms irregulares. Adems, la cantidad de agua almacenada
en rocas granulares suele ser mayor que la de rocas fisuradas. En contraste con las
rocas en las que predomina el flujo por fisuras, el flujo lento en rocas con
permeabilidad intergranular retrasa la entrada de contaminantes al agua subterrnea.
De igual forma, los tamaos relativamente pequeos de poro permiten la filtracin y
absorcin de bacterias y virus.
El recorrido irregular dentro de una matriz porosa da lugar a dispersin
hidrodinmica que reduce la concentracin de contaminante. Para los contaminantes
que alcanzan el nivel fretico y entran al agua subterrnea, la dilucin es mucho
mayor en rocas con permeabilidad intergranular y por tanto las concentraciones de
contaminantes resultantes son mucho menores. La situacin es crtica en zonas de
roca caliza crstica (tipo de roca presente en los humedales, disolucin de la caliza)
donde los caudales son muy altos, por encima de 100 m/h en algunos casos debido al
ensanchamiento de fisuras por solucin, la presencia de poco campo para la
atenuacin y una dilucin limitada. En consecuencia, generalmente hay mucho mayor
degradacin y purificacin de contaminantes en rocas con permeabilidad
intergranular que en las de permeabilidad por fisuras (Kiely, 2001).
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88
Cuando se refiere a gravas y arenas, un nivel fretico profundo reduce la
probabilidad de contaminacin porque los contaminantes tienen que viajar ms lejos
y son ms lentos en alcanzar el agua subterrnea (Kiely, 2001). En lo concerniente a
los factores geolgicos e hidrogeolgicos estos pueden ser examinados y
representados en mapas, proporcionando una evaluacin de vulnerabilidad de agua
subterrnea para cualquier regin o emplazamiento. (Kiely, 2001).
2.2.4 Compuestos aromticos
2.2.4.1 Tolueno
El Tolueno es un componente de la gasolina de automocin, de la que
representa un 5-7%. Se utiliza extensamente como disolvente en pinturas, lacas,
colas, como agente de limpieza y en la industria qumica, como intermedio en la
fabricacin de numerosos compuestos orgnicos, como el cido benzoico,
benzaldehdo, benceno y uretano, as como explosivos y tintas. Tambin se han
detectado emisiones de tolueno de fuentes naturales, como volcanes e incendios
forestales. El tolueno es un contaminante que puede estar presente en suelos, aguas
superficiales y subterrneas. En el apndice D.1 se presenta la ficha internacional de
seguridad qumica para este compuesto, caracterizado por ser voltil (presin de
vapor a 25 C, 28,4 mmHg), por lo que su evaporacin es el principal mecanismo de
distribucin en el medio ambiente. Se evapora fcilmente desde la superficie de
suelos y aguas. El tiempo de vida media de su volatizacin desde ros y lagos se ha
estimado en 1 hora y 4 das, respectivamente. Su solubilidad en agua es moderada, de
526 mg/L a 25 C. Reacciona en el aire con los radicales hidroxilo generados por va
fotoqumica, con un tiempo de vida media de 3 das. (Moreno, 2003).
La biotransformacin en el medio ambiente se produce con rapidez, tanto en
la superficie del suelo como en aguas. En suelos superficiales, su tiempo de vida
media por biodegracin se ha calculado en 71 das. En aguas, la velocidad de
degradacin del tolueno depende de las condiciones de oxigenacin del medio. En
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condiciones aerobias, el tiempo de vida media es de 4 das, mientras que en
condiciones anaerbicas es de 56 das.
El tolueno posee una movilidad alta en suelos y no tiende a adsorberse a la
fraccin slida de suelos y sedimentos. Presenta una moderada tendencia a la
concentracin en organismos acuticos en distintas especies de peces. Posee un buen
grado de absorcin por inhalacin e ingestin. Tras su absorcin, se distribuye
preferentemente al sistema nervioso central, dado su alto grado de irrigacin
sangunea y contenido en lpidos. Adems del sistema nervioso central, el tolueno se
distribuye a otros tejidos en funcin de su contenido lipdico y alcanza su mxima
concentracin en el y tejido adiposo. (Moreno, 2003).
2.2.4.2 Benceno
El benceno es un componente minoritario (1-2) % de la gasolina de
automocin. Desempea un papel importante en la gasolina sin plomo por sus
propiedades antidetonantes. En la actualidad, su principal aplicacin es la industria de
sntesis qumica, aunque durante muchos aos se ha utilizado como disolvente de uso
general. Las principales fuentes de exposicin medioambiental al benceno son las
emisiones a la atmsfera de vapor de gasolina y de los humos de motores de
combustin. (Moreno, 2003).
El benceno es un compuesto muy voltil (presin de vapor a 25 C, 94,8
mmHg), por lo que la volatizacin es el proceso ms importante en su distribucin
medioambiental. Se evapora fcilmente desde la superficie de suelos y aguas. El
tiempo de vida media por vlatizacin estimado en ros y lagos es de 1 hora y 3,5 das,
respectivamente. El vapor de benceno reacciona en el aire con radicales hidroxilo
generados por va fotoltica, con un tiempo de vida media para este mecanismo de
degradacin de 13 das. Es soluble en agua, por lo que el benceno en fase vapor
presente en la atmsfera se ve arrastrado fcilmente por la lluvia (solubilidad, 1,790
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90
mg/L a 25 C). Su movilidad en el suelo es elevada y posee poca tendencia a
adsorberse en suelos y sedimentos. (ver apndice D.2 ficha internacional del benceno)
La biodegradacin del benceno en medio anaerbico parece ser muy lenta,
tanto en suelos como en aguas, por lo que esta ruta de transformacin
medioambiental no es importante. Tampoco experimenta hidrlisis en el medio
ambiente. Presenta escasa tendencia a la bioconcentracin en organismos acuticos.
La absorcin de benceno tiene lugar por inhalacin, por ingestin y por va cutnea.
La ruta de exposicin ms importante es la inhalacin, aunque la ingestin tambin es
una va eficaz de absorcin. El benceno esta clasificado como agente cancerigeno de
acuerdo con los estudios realizados en animales de laboratorios y personas. Estudios
epidemiolgicos llevados a cabo en trabajadores de la industria de la refinera del
petrleo, fabricacin del calzado y la industria qumica en general revelan los efectos
cancerigenos del benceno. (Moreno 2003).
2.2.4.3 Etilbenceno
El etilbenceno se utiliza fundamentalmente como base para la sntesis de
estireno y como componente de la gasolina (fraccin BTEX) y el combustible de
aviacin. Es tambin un contaminante que puede estar presente en suelos y aguas
subterrneas. Es un compuesto voltil (presin de vapor a 25 C, 9,6 mmHg), para el
que la evaporacin es un mecanismo importante de distribucin en el medio
ambiente. Se evapora fcilmente desde la superficie de suelos y aguas. El tiempo de
vida media de su volatizacin desde ros y lagos se ha estimado en 1,1 y 99 horas,
respectivamente. Su solubilidad en agua es baja, 169 mg/L a 25 C. Reacciona en el
aire con los radicales hidroxilo generados por va fotoqumica, con un tiempo de vida
media de 55 horas. (Moreno, 2003).
Se biodegrada con rapidez en el medio ambiente en condiciones aerobias. En
estudios realizados en acuferos contaminados con gasolina se ha observado la
biodegradacin total del etilbenceno en un plazo de 10 -16 das, en medio aerobio. Su
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movilidad en suelos es moderada, ya que tiende a adsorberse a la fraccin slida de
suelos y sedimentos. La hidrlisis no constituye una va de transformacin ambiental
importante para este compuesto. No tiende a bioconcentrarse en organismos
acuticos. El etilbenceno presenta una baja toxicidad en animales y en el hombre,
tanto en condiciones agudas como crnicas. En el apndice D.3 se presenta la ficha
internacional del etilbenceno. Sus efectos txicos principales se producen en el
sistema nervioso central, en el que acta como depresor. Tambin es un agente
irritante de mucosas, sistema respiratorio y ojos. (Moreno, 2003).
2.2.5 Fundamentos tericos de las metodologas de anlisis.
En este apartado se describen los fundamentos tericos de las metodologas
analticas desarrolladas en el presente trabajo de investigacin.
2.2.5.1 Sistemas de Anlisis por inyeccin en flujo (FIA)
El anlisis por inyeccin en flujo (FIA), constituye el mtodo ms moderno de
flujo continuo, se basa en introducir volmenes de muestras medidos con gran
precisin en una corriente no segmentada (Skoog H, 2002). Entre sus ventajas se
destacan:
Anlisis ms rpidos (tpicamente entre 100 y 300 muestras/ hora) Mejores tiempos de respuesta (menores a 1 minuto desde la inyeccin de la muestra hasta la respuesta del detector).
Menor coste de disolventes (debido a la menor anchura de los tubos) Exceptuando el sistema de inyeccin, el equipo es ms simple y ms flexible.
Las dos ltimas ventajas son de particular importancia, porque permiten hacer
medidas automticas a relativamente pocas muestras de carcter no rutinario de una
forma fcil y econmica.
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El equipo para realizar un anlisis por inyeccin en flujo es relativamente
sencillo, lo conforma una bomba peristltica y un tubo plstico flexible por donde es
transportado la muestra, una vlvula de inyeccin en flujo y un detector (Holler,
2002). En el sistema de transporte de muestra y reactivos, habitualmente la disolucin
circula a travs del sistema por medio de una bomba peristltica, mediante unos
rodillos, un fluido (gas o lquido) que se encuentran en el interior de un tubo plstico.
Las abrazaderas comprimen continuamente el tubo contra los rodillos, para lograr una
corriente permanente de fluido a travs del tubo. (Ver Figura 2.3). El caudal se
controla mediante el dimetro interno del tubo y la velocidad del rotor. En lo
concerniente a los inyectores de muestra y detectores, son muy similares en cuanto al
funcionamiento a los utilizados en el sistema de cromatografa liquida de alta
resolucin. (HPLC). Donde los volmenes de muestra en los procedimientos de
inyeccin abarcan desde 5 a 200 L, siendo los ms usuales en la mayora de las
aplicaciones los de 10 a 30 L.
Figura 2.3 Detalle de los rodillos de una bomba peristltica. (Holler, 2002)
En la Figura 2.4, se observa la forma de introducir la muestra. Cuando la
vlvula de inyeccin est en la posicin indicada, (posicin 1) los reactivos fluyen
por una derivacin, mientras que la muestra fluye a travs de la vlvula.Al girar la
vlvula 90 grados, (posicin 2), la muestra entra en la corriente y forma una zona
perfectamente definida. En la prctica, cuando la vlvula est en esta posicin, el
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flujo a travs de la derivacin cesa porque el dimetro del bucle de muestra es mucha
mayor que el tubo de la derivacin. Aunque a veces se usa la inyeccin con una
jeringa, la mejor forma de introducir la muestra es mediante vlvulas de bucle
similares a las de cromatografa. Finalmente la deteccin se realiza con equipos de
absorcin y emisin atmica; espectrofotmetros y fotmetros, siendo estos ltimos
los ms utilizados.
Figura 2.4 Sistema de inyeccin de una muestra a baja presin
Sistema de screening. En los laboratorios de anlisis es cada vez ms frecuente la
introduccin de sistemas de medida de respuesta rpida que generan respuestas ms
de tipo cualitativo que cuantitativo. La repuesta cualitativa suele ser binaria del tipo
SI/NO y puede responder a distintas situaciones: presencia/ausencia de un
determinado analito en una muestra, presencia/ausencia por encima de un
determinado nivel (normalmente de concentracin) que habitualmente viene fijado
por la legislacin o el cliente.
El sistema de screening de muestras. Este sistema incluye todas aquellas
metodologas analticas rpidas que tienen como objetivo identificar y seleccionar un
grupo de muestras en un conjunto de las mismas que tengan un analito (o grupo de
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los mismos) por encima de un determinado nivel de concentracin. Dentro de este
grupo se engloban tambin aquellas metodologas que permiten la caracterizacin del
proceso de seleccin de objetos y sistemas relacionados con el problema analtico
planteado. Los sistemas screening de muestras responden a los objetivos de
simplificacin y rapidez. Se caracterizan por ser procedimientos analticos simples.
Tanto en instrumentos como en operacin (el tratamiento de la muestra es nulo o
simple), originan una respuesta final binaria (si/no) con connotaciones cualitativas y
que requiere una confirmacin mediante la aplicacin de un proceso analtico
completo; la respuesta binaria obtenida se emplea de forma inmediata para la toma de
decisiones (Valcrsel, 2000).
Los objetivos de un sistema screening de muestra son:
Proporcionar una respuesta rpida y fiable acerca de una caracterstica especfica
de una muestra para responder a una demanda informativa que as lo requiere.
Minimizar las operaciones previas del proceso analtico
Minimizar el uso permanente de instrumentos de alto coste de adquisicin y
mantenimiento.
En lugar de que todas las muestras sean sometidas a los mismos. Slo lo harn
aquellas en las que el sistema de screening haya originado una respuesta positiva con
un determinado grado de fiabilidad. La Figura 2.5 se observa un esquema que el rol
de los sistemas de screening de muestras. Las muestras son filtradas a travs del
mismo, en la mayora de los casos, slo un grupo pequeo origina una respuesta si
y stas sern las que deban ser sometidas al proceso analtico convencional. Tanto
para confirmar la respuesta del screening como para extraer ms informacin.
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Figura 2.5 Esquema del papel que desempea un sistema de screening de muestras. Fuente: Valcrcel (2000) 2.2.5.2 Sistema de cromatografa liquida de alta resolucin - HPLC
La cromatografa es una tcnica de separacin basada en un proceso fsico-
qumico de los constituyentes de una mezcla. Se ha convertido en un mtodo analtico
de primer orden para identificar y cuantificar los compuestos de una fase liquida o
gaseosa homognea. El principio bsico se fundamenta en los equilibrios de
distribucin de lo