Trabajo Acdemico Físico - Química de Procesos Ambientales

8/10/2019 Trabajo Acdemico Físico - Química de Procesos Ambientales

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U N I V S I D A D A L A S P E R U A N A S

Dirección Universitaria de Educación a DistanciaEscuela Profesional de I ngeniería Ambiental

TRABAJO ACADÉMICO: INGENIERÍA AMBI ENTAL

CICLO ACADÉMICO 2013 - II - MÓDULO II



U N I V E R S I D A D A L A S P E R U A N A S

DIRECCIÓN UNIVERSITARIA DE EDUCACIÓN A DISTANCIA

Escuela Académica Profesional de Ingeniería Ambiental

FISICO QUIMICA DE PROCESOS AMBEINTALES

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PREGUNTAS

UNIDAD I: Generalidades de los Gases ideales y reales

¿Cuáles son las principales metodologías para la minimización de

residuos y emisiones industriales? las conclusiones cada artículo

presentado.

Existe una forma diferente de producir los bienes que la sociedad realmente

requiere o no, utilizando de manera eficiente los recursos naturales sin producir

residuos que amenacen la biodiversidad y la salud humana y generando valor a

partir de una gestión ambiental adecuada. Esta forma alternativa de producir se

realiza mediante la utilización de nuevas técnicas de gestión de residuos, como

por ejemplo la minimización.

Actualmente la mayoría de las industrias vierten directamente sus residuos a los

distintos medios receptores agua, aire y suelo o utilizan técnicas de corrección. El

producto residual es tratado una vez generado al final del proceso, solución que,

además de suponer un grave riesgo para la salud y el medio ambiente, resulta

costosa y poco efectiva, pues se limita a traspasar la contaminación (residuos,

emisiones y vertidos) de un medio a otro. Adicionalmente, las empresas enfrentan

exigencias legislativas cada vez más estrictas, que prohíben opciones de

eliminación para determinadas sustancias.

Surge entonces la necesidad de dar una salida viable a los productos residuales,

de manera que el impacto sobre el medio ambiente pueda reducirse. La viabilidad

de las soluciones ofrecidas hasta ahora se ha vuelto progresivamente más

compleja, por lo que se pretende pasar a nuevas técnicas de gestión de residuos,

como por ejemplo de minimización.

La m inimización de residuos, emisiones y vertidos de un proceso productivo en

una industria, es la adopción de medidas organizativas y operativas que permitan

disminuir hasta niveles económica y técnicamente factibles la cantidad y

peligrosidad de los subproductos y contaminantes generados, que precisan un

tratamiento o eliminación final.

En definitiva, al minimizar hay que tener en cuenta los siguientes aspectos:







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• Cuanti tat ivo: producir menos efluentes (contemplando el proceso productivo

con entradas y con salidas)

• Cualitativo: producir efluentes menos dañinos.

• Objet ivo f inal : reducir impactos o efectos negativos en el ambiente.

Todo ello se consigue por medio de su reducción en el origen y, cuando ésta no es

posible, mediante el reciclaje de los subproductos en el mismo proceso o en otros,

o bien mediante la recuperación de determinados componentes o recursos de losque contienen.

Existen dos formas para lograr los objetivos de minimización de residuos:

a. Diseñando nuevos procesos productivos o modificando los existentes, de forma

que los residuos generados sean los menos posibles e incrementando de esta

forma la eficacia del proceso.

b. Reutilizando o reciclando residuos en el propio proceso, en otro proceso y

después de utilizar el producto final.

MINIMIZACIÓN DE RESIDUOS

La minimización de residuos son aquellas que conducen a prevenir la

contaminación en la industria, generando menor cantidad de contaminantes (con

menor carga o menos perjudiciales). Incluyen la adopción de medidas operativas y

organizativas, técnicas y económicamente viables, de aquellas corrientes

residuales que deban ser tratadas en la estructura actual, de modo que se cumpla

con la legislación vigente y el objetivo final de la protección del ambiente.

Recientemente se habla ya de otros enfoques más allá del relacionado únicamente

con la prevención y que más que reducir, se preocupa por eliminar por completo la

generación de los contaminantes. A estos nuevos enfoques se les ha denominado

"tecnologías limpias" y "ecología industrial".

Las tecn ol ogías limpias implican la realización de cambios en la forma de operar

los procesos industriales y de hacer los productos.







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Basándonos en la definición de la ONU podemos decir que una “tecnología limpia”

es un proceso de fabricación o una tecnología integrada en el proceso de

producción, concebido para reducir, durante el propio proceso, la generación de

residuos contaminantes.

La ec olo gía in du str ial , por otro lado, considera el esfuerzo integrado por parte de

varias empresas, y que está encaminado a mejorar el medio, no de forma

individual como en el pasado, sino de forma conjunta.

Por tanto, estas tecnologías previenen la contaminación en las fuentes deproducción (reducción en origen), mientras que los tratamientos clásicos se aplican

al final de la cadena de producción o en una etapa intermedia, pero siempre tras la

descarga.

Reducción en el Origen

Lo más importante es atender al principio básico de no generación de los residuos.

Por ello es tan importante hacer primero una reducción en la fuente, que además

de reducir o eliminar la carga contaminante, ayuda a la empresa a obtener

beneficios económicos, cuando se trata de reducir en el origen, se pretendeminimizar la cantidad y la peligrosidad de las emisiones, vertidos y residuos.

Técn icas de Min im ización de resid uo s en el orig en

Técnicas Método

Gestión de inventario dematerias

primas

• Reducción de materias primas peligrosas utilizadas en elproceso

• Reducción del stock de materias primas.

Modificación de los

procesos de producción ycambios de

equipamientos

• Mejora de los procedimientos de operación.

• Mejora en el mantenimiento de equipos.

• Cambio de materias primas.• Modificación de los equipos de proceso (tecnologíaslimpias)

Reducción de volumen• Segregación de fuentes.

• Concentración de residuos y recuperación.

Modificación del producto • Producto alternativo compatible con el actual.







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Causas p oten ciales de pérdid a de m ateriales en d iferentes o peracio nes

Operación Técnica

Carga • Goteos de mangueras, válvulas y tuberías.

Almacenamiento

• Rebose de tanques

• Mal funcionamiento de alarmas de exceso de caudal.

• Goteo de bombas de trasiego, tuberías y válvulas.• Sistema de retención o apertura de válvulas de drenaje inadecuado.

• Procedimiento inadecuado de transferencia de materiales.

• Ausencia de inspecciones periódicas.

• Ausencia de programas de entrenamiento.

Proceso

• Goteo de tanques o recipientes de proceso.

• Operación inapropiada de los equipos de proceso.

• Goteo de válvulas, bombas y tuberías,

• Rebose de los tanques de proceso, control inadecuado de losreboses.

• Goteos o derrames en la transferencia de materiales.

• Sistemas de recolección inadecuados.

• Drenajes abiertos.• Limpieza de equipos y tanques.

Ejemp los de Susti tución de Materias Primas por in dustr ias

Industria Técnica

Fabricación de Tinta Eliminación del Cadmio (Cd) de los pigmentos.

Aguas de Proceso Utilización de ozono en lugar de biocidas en las torres de refrigeración.

Artes Gráficas Usar tinta con base agua en lugar de tinta con base disolvente.

Pintura Usar pintura con base agua en lugar de pintura con base disolvente.

Textil Reducir el fósforo del agua residual por la reducción del uso defosfatos.







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Reducción de residuos mediante modif icaciones de procesos

Industria Técnica

Reacción Química

• Optimizar variables de diseño del reactor.

• Optimizar el método de adición de reactivos.

• Eliminar el uso de catalizadores tóxicos.

• Empleo de catalizadores de mayor eficacia.

Filtración y Lavado

• Reducir el uso de filtros auxiliares o recambiables.

• Escurrir el filtro antes de abrirlo.

• Usar lavados en contracorriente.

• Reciclar aguas de lavado.

• Mejorar rendimiento de deshidratadores de lodos.

Tratamiento de

Superficies

• Prolongar la vida de los baños mediante la eliminación decontaminantes.

• Reutilizar el agua de lavado.

• Instalar sistemas de enjuague por spray o nieblas.

• Diseño adecuado de los tanques de enjuague.

• Instalación de válvulas de control de agua de enjuague.

Recubrimiento de

Superficies

• Uso de sistemas electrostáticos tipo spray para el recubrimiento.

• Control de la viscosidad con unidades de calor.

Limpieza deEquipos

• Uso de sistemas de enjuague de alta presión.

• Uso de limpiadores mecánicos.

• Uso de contracorrientes secuenciales para enjuagar.

• Reutilización de aguas de aclarados usadas.

Control de Goteos y

Derrames

• Instalación de diques o recipientes para derrames.

• Instalar sistemas de control de exceso de caudal.

• Utilización de soldadura en las juntas de tuberías.

Mecanización de

piezas

• Usar rayo láser, evitar aceites de corte (taladrinas)







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Reducción de residuos m ediante dism inución de volumen

Industria Técnica

Circuitos ImpresosUtilización de un filtro prensa para deshidratar los lodos y

venta posterior para recuperación de metales por técnicas

hidrometalurgias.

Formulación PesticidasUtilizar bolsas de recolección para cada línea de proceso y

Reciclar las partículas captadas.

ImpresiónSegregar los disolventes de lavado y reutilizarlos en fórmulas

Para tintas.

Formulación de PinturasSegregar los disolventes de limpieza de tanques y reutilizar-

los en la formulación de pinturas.

Reducción de residuo s m ediante la reut i l ización en p lanta

Industria Técnica

ImprentaRecuperación de disolventes mediante un sistema de

recuperación con vapor.

Fotografía Recuperación de plata.

PinturasRecuperación de disolventes de limpieza mediante unidades dedestilación.

Circuitos ImpresosRecuperación de Cu, Pb y Sn de las aguas residuales de proceso,

mediante un proceso electrolítico.

ElectrodeposiciónRecuperación de soluciones de Cr y Ni mediante un sistema deevaporación.

Curtido Recuperación de Cr de las soluciones de curtido.

AluminioRecuperación de fluoruros por recolección y depuración de gases.

PVCRecuperación de HCl de los gases y de las aguas residuales parasu reincorporación al proceso.

CONCLUSIÓN

La Minimización de Residuos como herramienta ambiental, además de mejorar la

calidad del medio ambiente y contribuir a la conservación de recursos, es rentable

para la industria. Para que un programa de minimización sea eficaz se debe basar en

un conocimiento de los residuos generados y en la aplicación de los métodos de

reducción de residuos en cada caso. Es así como un programa de minimización de

residuos permite a la empresa organizar sus medios humanos y técnicos con el







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objetivo de sustituir, en la medida de lo posible, la gestión clásica de residuos.

Es fundamental aumentar los conocimientos y la información sobre los aspectos

técnicos y económicos de la prevención y gestión de los residuos, incluidos los

efectos en relación con el empleo, y sus ventajas para el medio ambiente. Una de las

consideraciones prioritarias en materia de gestión de residuos es reducirlos al

mínimo, “atendiendo al principio básico de no generación de residuos”, como parte de

un criterio más amplio de modificación de los procesos industriales y las modalidades

de consumo, mediante estrategias de prevención de la contaminación y de

producción de menos contaminantes, frente a las medidas correctivas al final del

proceso productivo que tradicionalmente se han utilizado.

UNIDAD II: PROCESOS TERMODINAMICOS

1. Resume las estrategias de mejoramiento con respecto a mejorar el

medio ambiente y con relación a la aplicación de la tecnología. Demuestra

15 aplicaciones actuales determina la aplicación en la industria y utilidad

actual. Comenta los resultados y analiza las conclusiones cada artículo

presentado.

La Producción Más Limpia no niega el crecimiento económico, insistesimplemente en que este sea ambientalmente sostenible. No debe serconsiderada solamente como una estrategia ambiental, ya que también estárelacionada con las consideraciones económicas. La aplicación de prácticas deProducción Más Limpia conduce a la producción de bienes y servicios con elóptimo uso de los recursos naturales y materiales bajo los actuales límitestecnológicos y económicos. Cada acción que se realice con el fin de reducir elconsumo de materias primas, agua y energía y para prevenir o reducir la

generación de residuos, puede aumentar la productividad y traer ventajaseconómicas a la empresa. La Producción Más Limpia es una estrategia de"ganar- ganar", con su aplicación se protege el medioambiente, al consumidor yal trabajador, mientras que mejora la eficiencia industrial y eleva lacompetitividad. Es una filosofía de mirar hacia delante, "anticipar y prevenir" ycomo el crecimiento económico, la innovación de las actividades industriales yla innovación técnica no controlada contribuyen al deterioro medioambientalprogresivo puesto de manifiesto desde la década de los sesenta. Esta situaciónha llevado a un replanteamiento del tema, a un cambio de actitud, que







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considera los temas medioambientales como de gran relevancia social, hastatal punto que hoy resulta común identificar, al menos parcialmente, calidad devida con el disfrute de un medio ambiente lo más íntegro y lo menosdeteriorado posible.

Prod uc cio nes Más Lim pias

Este concepto es definido sobre la base de cuatro criterios:- Puesta en práctica de una estrategia ambiental preventiva;- Conservación de materias primas y energía, la eliminación de los

materiales tóxicos, y la reducción de la cantidad y toxicidad de todas lasemisiones y residuos antes de que se concluya el proceso productivo;

- Reducción de los impactos en todo el ciclo de vida del producto, es decirdesde que se extraen las materias primas hasta su destino final;

- Así como la constante aplicación de conocimientos, mejoramiento de latecnología y cambio de actitudes.

No hay que olvidar que, al hablar de medio ambiente, es importante señalarque existe una gran incertidumbre que gira desde la propia definición y

delimitación del concepto hasta saber cuál es o será el efecto de la actividadhumana sobre el mismo, como se estiman y distribuyen los beneficios y costesmedioambientales en el tiempo, en el espacio y entre los agentes económicos.

Actualmente las empresas han reconocido la responsabilidad en elmejoramiento del ambiente, no como respuesta a los requerimientos exigidospor normas jurídicas e imposiciones gubernamentales, sino del convencimientode que la sensibilidad empresarial hacia el medio ambiente supone beneficiosdirectos que, en general, optimizan su competitividad y reconocimiento en lasociedad, los beneficios de mayor sensibilización ambiental de las empresasson:

Reducción de los costos ambientales y, por tanto, de los costosgenerales de las empresas: la gestión y la optimización adecuada de losrecursos naturales y de otros, reduce los consumos de energía, agua,materias primas, la generación de residuos, etc.

Permite acceder a mercados más exigentes y restringidos por razonesambientales, diferenciándose con respecto a sus competidores;aumentando la actividad de la propia empresa.







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Favorece nuevas oportunidades y actividades empresariales,mejorando ambientalmente los productos propios, acudiendo a laproducción o reutilización de otros, o accediendo al mercado y a líneasde crédito específicas.

Mejora la imagen general de la empresa y su credibilidad frente aclientes, consumidores, competidores, administraciones públicas yopinión pública.

Permite introducir mejoras técnicas y de funcionamiento en la propiaempresa, facilitando la actividad empresarial y el acceso a ciertoscontratos (por ejemplo, contratos públicos, al ser creciente laintroducción de exigencias ambientales en los pliegos de licitaciones);también reduce las enfermedades y accidentes laborales con laimplantación de nuevas tecnologías.

Ap l icaciones actuales.

Apl icac iones de gas

Los gases tienen múltiples aplicaciones. Son utilizados para acelerar o frenarprocesos, calentar, enfriar, alterar y preservar productos. Son "trabajadoresinvisibles" que llevan cabo servicios invaluables para el hombre y elmedioambiente, tales como: mantener frescos los alimentos, ayudarnos arespirar, y limpiar y mejorar la calidad del agua, entre otros. En suma, los gasesestán involucrados en el mantenimiento de la salud y el mejoramiento de lacalidad de vida.

Remo ción de c arga o rgánic a

Tecnología que consiste en la inyección de oxígeno puro en sistemas detratamiento de efluentes biológicos.El sistema es híbrido, es decir, puede utilizar oxígeno puro o una mezcla deoxígeno y aire. Los beneficios que se pueden obtener con la utilización deoxígeno puro son: Aumento de la capacidad de una planta de tratamiento existente.







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Absorción de los picos de carga resultantes del proceso industrial o desobrecargas estacionales,

Reducción de los costos de capital al posponer la ampliación de unaplanta de tratamiento.

Tratamiento de agua

Tecnología para la corrección de los parámetros físico-químicos del agua, paraconsumo industrial o estaciones municipales de tratamiento de agua (consumohumano).

Cont ro l de pH con d ióx ido de carbono

La neutralización de efluentes, consiste en la aplicación de CO2. Estatecnología proporciona ventajas significativas en comparación con la utilizaciónde ácidos inorgánicos, como los ácidos sulfúrico y muriático (clorhídrico). Entreellas se destacan la eliminación de los problemas de corrosión, menor riesgode ocurrencia de dosificación excesiva y la eliminación del riesgo de caída delpH (con el CO2 éste difícilmente cae por debajo de 6).La tecnología del dióxido de carbono neutraliza de forma sencilla las aguas

alcalinas, evitando problemas de corrosión en los equipamientos y daños almedio ambiente. Dado que los agentes neutralizantes tradicionales son ácidoclorhídrico, ácido sulfúrico y, en menor proporción, ácido acético, laneutralización de aguas residuales utilizando dióxido de carbono es un eficazmétodo desde el punto de vista del medio ambiente, la corrosión y la seguridad.

Remoc ión de nit rógeno

Proceso que remueve el nitrógeno total (nitrógeno amoniacal y orgánico) deríos y lagos, impidiendo la eutrofización de estos ambientes. Este procesomantiene la densidad de potencia en el sistema por debajo de 50 W/m3,

evitando la proliferación de las bacterias.Como ventajas adicionales se destacan: la alta tasa de nitrificación y laposibilidad de implantarlo en el mismo sistema existente.

Reducc ión de sul furos

Proceso que consiste en la inyección de oxígeno puro en las lagunas deestabilización, ductos, desagües y efluentes en general. El oxígeno puro esdisuelto en estos medios a través del equipamiento.







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Los principales beneficios derivados de la eliminación de los sulfurosidentificados por la presencia de fuertes olores son la reducción de lasdemandas de la población y de las acciones de los entes reguladores.

Ozonización

El ozono es un gas oxidante extremadamente potente, reactivo e inestable.Estas características permiten utilizarlo en el tratamiento de agua oxidación yprecipitación sin dejar ningún residuo de ozono luego de su aplicación. Adicionalmente, posibilita otras aplicaciones relacionadas con el medioambiente: reducción de los metales en sus formas insolubles (normalización),rotura de la cadena de hidrocarburos (disociación) y solidificación de loscompuestos orgánicos disueltos, causando su coagulación y precipitación(mineralización).

Desencalado de cuero

Por mucho tiempo se han utilizado compuestos a base de amoníaco y otrosácidos débiles para el Desencalado de las pieles. A pesar de los nocivosefectos colaterales que estos agentes causan en el medio ambiente,

prácticamente no se han desarrollado nuevos métodos.Frente a este escenario, se presenta una alternativa basada en el empleo dedióxido de carbono, que conlleva múltiples beneficios, tales como:

Es inocuo para el medio ambiente.

Resulta mucho más fácil de utilizar que los ácidos convencionales.

El proceso es más delicado con las pieles, mejorando la calidad delproducto acabado, a la vez que reduce los costos operacionales

relativos a este proceso.

Tratamiento d e suelos

Bio-remediaciónTecnología que consiste en la inyección de oxígeno puro en los sueloscontaminados con productos orgánicos (por ej.: gasolina), al mismo tiempo enque recoge los gases resultantes de las reacciones.







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El beneficio obtenido con la utilización de oxígeno puro (99%) está en laremoción de los compuestos orgánicos sin generar otros tipos decontaminación, como puede ocurrir cuando se utilizan compresores de aire

Contro l de emisión de vapores

Tecnología para el control de las emisiones gaseosas. Este sistema elimina lasemisiones nocivas y promueve la recuperación de solventes, optimizando yrentabilizando los procesos.

Conclus ión

La responsabilidad social de las empresas ha existido siempre, de una forma uotra, con mayor o menor grado, evolucionando desde un concepto elementalcomo la filantropía hasta los conceptos manejados en la actualidad. Ello varíade acuerdo al país y la visión estratégica de la empresa y abarcan un conjuntovariado de actividades. Teniendo en cuenta la importancia de las empresas enlas economías de los países, y siendo la RSE un elemento tan importante parael desarrollo sostenible, es necesario profundizar en la relación Ambiente-Empresa.

Las empresas asumen hoy una alta responsabilidad en el reconocimiento de suactuación ambiental la Gestión Ambiental se refiere a todos los aspectos de lafunción gerencial (incluyendo la planificación) que desarrollen, implementen ymantengan la política ambiental la gestión ambiental en el ámbito empresariales un proceso dinámico de gran relevancia para el logro de la eficiencia yeficacia empresarial al poseer un efecto positivo en las ventajas competitivasde las empresas, que asumen la filosofía del marketing ecológico estándotadas de un conjunto de técnicas destinadas a diseñar y comercializarproductos menos perjudiciales para el entorno natural, el marketing ecológicorefleja una nueva forma de entender las relaciones de intercambio, basada enbuscar la satisfacción de las 3 partes que intervienen en ella: el consumidor, la

empresa y el medio ambiente.La norma ISO 14001 de certificación de los sistemas de gestiónmedioambientales recoge las especificaciones y directrices para su utilización,pero solamente aquellos requisitos que pueden ser auditados objetivamentecon el propósito de su certificación o registro.







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UNIDAD III: EQUILIBRIO DE FASES

2. Estudio del enfriamiento de una aleación

Durante los procesos de fundición, las piezas adquieren su forma gracias a lasolidificación de un volumen metal o aleación metálica, forzado a solidificar bajolas restricciones de forma del molde. Las condiciones geométricas del molde, lavelocidad de enfriamiento, el tipo de material utilizado, son variables queinfluyen en el mecanismo interno de enfriamiento, y por ende influyen en las

propiedades mecánicas que tendrá la pieza.

El enfriamiento de un metal o aleación metálica en estado líquido ocurre porformación y crecimiento de núcleos. La disminución de energía causada por elenfriamiento produce una aglomeración espontánea de partículas, permitiendola formación de un núcleo. A medida que la temperatura disminuye, los núcleoscrecen, dando origen a los granos que constituirán la estructura del metalsólido.

Las aleaciones metálicas, al estar constituidas por más de un elemento,solidifican en un rango de temperaturas y no a temperatura constante, como losmetales puros. Este rango de temperaturas comienza con la temperatura y

termina con la temperatura del diagrama de fase de la aleación, para unacomposición de aleación dada.

La forma de los bordes de grano en la solidificación de aleacionesgeneralmente es dendrítica. Esto ocurre porque el gradiente térmico esnegativo, es decir, que la temperatura del líquido aledaño a la interface esmenor que la del sólido formado. La negatividad del gradiente térmico se debea que el líquido frente a la interface se enriquece de soluto debido a una re-eyección por parte del sólido; de esta forma, el líquido baja su temperatura y se







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obtiene un crecimiento dendrítico. En la ilustración se ve una estructura típicade crecimiento dendrítico.

a) Análisis de composición de una aleación

La aleación es la mezcla de un metal principal con otros elementos paramejorar las propiedades físicas y mecánicas del metal puro. Variando lacomposición de las aleaciones se puede conseguir un rango de propiedadesdiferentes para una amplia gama de aplicaciones. Por ejemplo, pequeñascantidades de Berilio en Cu metálico aumenta mucho la dureza y resistencia.

Consideremos una aleación binaria A-B, formada por los elementos A yB, la que se descompone en dos fases.

Las composiciones se expresarán en términos del contenido de B.

Las composiciones y las fracciones de las fases presentes se puedenexpresar en términos de unidades de peso o de número de átomos. Eneste problema trabajaremos con composiciones y fracciones expresadasen términos de átomos. (Se operaría de manera similar si lacomposición se expresase como porcentajes en peso).

b) Análisis de la microestructura en función a sus componentes y fases

MicroestructuraEl estado de los metales obtenidos industrialmente es micro cristalino, es decir,formado por pequeños cristales cada uno de ellos con una estructura atómicaperiódica, que por tanto se puede caracterizar en términos de los conceptos dered y base estructural.Cuando se centra la observación de un metal o aleación en tamaños del ordende micras (cientos de micro cristales), se dice que se está observando la

microestructura del material. En las aleaciones metálicas dicha microestructurase caracteriza por el número de fases presentes y por la proporción ydistribución de las mismas Así, la microestructura de una aleación depende delnúmero de sustancias aleantes, de la concentración de cada una de ellas y desu historia térmica.Gran parte de la información acerca del control de la estructura de las fases enun determinado sistema se presenta de manera simple y concisa en lo que sedenomina un diagrama de fases, también denominado diagrama de equilibrio.







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Existen parámetros controlables externamente que afectan la estructura de las

fases: temperatura, presión y composición. Los diagramas de fases se

construyen graficando diferentes combinaciones de estos parámetros.

Componentes

Son el número mínimo de especies químicas necesarias para determinar la

composición de las fases. Por ejemplo en una aleación de cobre y cinc (latón)

los componentes son el cobre y el cinc. Sin embargo en el agua, existe un

único componente (H2O) y no dos (H y O) ya que, por tratarse de un

compuesto químico, las proporciones entre H y O se mantienen constantes.

Fase

Es una porción homogénea de un sistema caracterizado por una estructura y

una organización atómica constante y por tanto con características físicas y

químicas uniformes. Esta región aparece limitada por una superficie a través de

la cual las propiedades cambian bruscamente.

Un elemento puro en un estado de agregación determinado (sólido, líquido o

gas) constituye una fase. Cuando el agua y el hielo están juntos en un

recipiente, existen dos fases separadas; son físicamente distintas aunque sean

químicamente idénticas. Si una sustancia puede existir en dos o más formas

(por ejemplo el elemento químico hierro, que puede cristalizar tanto en la







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estructura fcc como en la bcc) cada una de estas formas es una fase con

diferentes propiedades físicas. Sin embargo dos componentes químicamente

diferentes sí se pueden mezclar completamente (por ejemplo una mezcla de

etanol y agua) formando así un líquido monofásico; por esta misma razón una

mezcla de agua y aceite es un sistema bifásico formado por dos líquidos no

miscibles.

UNIDAD IV: ELECTROQUIMICA

3. Investiga y resume las nuevas aplicaciones de las tecnologías enplásticos fluorescentes.

La fluorescencia es un tipo particular de luminiscencia, que caracteriza a lassustancias que son capaces de absorber energía en forma de radiacioneselectromagnéticas y luego emitir parte de esa energía en forma de radiaciónelectromagnética de longitud de onda diferente.

Existen muchos compuestos naturales y sintéticos que exhiben fluorescencia, ytienen un sinnúmero de aplicaciones prácticas, desde la simple decoraciónfluorescente hasta aplicaciones en química analítica. En la naturaleza haymúltiples ejemplos de organismos que utilizan la fluorescencia y en especial laquimioluminiscencia para atraer alimento o pareja, o bien para espantar a losdepredadores.Un grupo de investigación de la UNAM sintetiza polímeros que al ser excitadoscon luz ultravioleta o natural emiten fluorescencia (se denominan fluoróforos). Aunque estos materiales están destinados para el diseño de señalizaciones, enel transcurso del estudio se han descubierto propiedades para su posibleutilización en áreas como la medicina, celdas solares o producción de energía

eléctrica. Los expertos universitarios consideran que el desarrollo de materialesfluorescentes (como algunos polímeros) puede redundar en piezas "plásticas"que proporcionen luminiscencia y que además transformen la luz captada enenergía eléctrica. De esta forma es posible elaborar dispositivos que tenganuna función decorativa y de generación de energía. El origen de estainvestigación tuvo como objetivo el desarrollo de polímeros fluorescentes queemitieran luminiscencia de colores distintos a los que se utilizan en las víaspúblicas (amarillos o verdes, por ejemplo), a fin de permitir un ahorro deenergía en horario nocturno. Cabe destacar que esta investigación fue apoyada







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por el Instituto de Ciencia y Tecnología del Distrito Federal en la búsqueda deahorro de energía.

FLUORÓFOROSDEFINICIÓN:Una molécula o parte de una molécula que emite fluorescencia después de serexcitada con luz.

TECNOLOGÍA:Cuando un fotón excita a un fluoróforo, sus niveles de energía electrónica yvibracional son elevados. Cuando el fluoróforo se relaja a su estado cero, elfluoróforo libera energía en forma de un fotón. La energía se pierde durante elproceso, así el fotón emitido por el fluoróforo es de menor energía (por ejemplo,mayor longitud de onda) que es absorbida (conocido como cambio Stokes o leyde Stokes). La intensidad y longitud de onda de la luz emitida dependerá tantodel fluoróforo como de su ambiente químico.Existen varios fluoróforos comercialmente disponibles para obtener imágenesmicroscópicas (por ejemplo, GFPS, puntos cuánticos, tintes fluorescentes) y loscuales difieren en sus características de excitación y emisión. Los fluoróforosse pueden describir también en términos de eficiencia del proceso fluorescente

por ejemplo su rendimiento cuántico (el cociente del número de fotonesemitidos entre el número de fotones absorbidos) y su tiempo de vidafluorescente (el tiempo que la molécula se mantiene en su estado de excitaciónantes de emitir un fotón). Los fluoróforos pueden ser dirigidos hacia estructurasespecíficas para la obtención de imágenes por transfixión (por ejemplo, en elcaso de GFPS en células vivas), por inmuno objetivos, o por interacción degrupos químicos específicos con grupos objetivos en el espécimen (porejemplo, el DAPI se une al DNA, y el grupo de isotiacioanto en fluoresceínaisoticionato se une a los amino grupos en las proteínas).

APLICACIONES:

Los fluoróforos y su fluorescencia resultante brindan una formaextremadamente poderosa para brindar contraste en imágenes microscópicas,especialmente en ambientes biológicos. Se pueden obtener imágenessimultáneamente diferentes estructuras celulares y moléculas usandofluoróforos múltiples mientras sus emisiones o tiempos de vida fluorescente sepuedan distinguir claramente. Los fluoróforos habilitan el rastreo de moléculassencillas usando TIRF, y la energía de transferencia entre fluoróforos sepueden explotar en la identificación de moléculas interactuando cercanamente(FRET). El blanqueamiento de fluoróforos es una técnica explotada en técnicas







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como FLIP y FRAP para monitorear el tráfico molecular en células vivas. Losfluoróforos también son importantes en identificación de minerales,contaminantes e impurezas en la ciencia de materiales, geología, inspección desemiconductores, y aplicaciones de ciencias ambientales.

UNIDAD IV: REACCIONES FOTOQUIMICAS

4. Resume en forma estratégica el impacto del reusó de las aguas

residuales domesticas en el riego agrícola. Enfatizando su utilización,

influencia y efectos, como consecuencias.

Se realiza una valoración crítica de las tecnologías de tratamiento de aguas

residuales que se recomiendan actualmente para reúso en riego agrícola. Se

utilizó fundamentalmente la información divulgada por organizaciones

internacionales tales como la Organización Mundial y Panamericana de la

Salud, el Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del

Ambiente y la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos de

América. Se concluye que el uso productivo de estas aguas tratadas

constituye una vía alternativa importante para riego agrícola por su elevado

contenido de nutrientes y materia orgánica, lo que pudiera favorecer el

incremento de las cosechas y el mejoramiento de los suelos. Se utilizan

fundamentalmente en el riego de cultivos no destinados al consumo humano

directo, como forrajes y otros cultivos industriales. Existen normas

internacionales que regulan la calidad de las aguas residuales para su reúso

en la agricultura, pero muchos países no tienen implementadas normas propias

y en otros se emplean sin ningún tipo de tratamiento. La tecnología que más se

recomienda son las lagunas de estabilización, pero también se reconoce que

existen otras tecnologías disponibles y la necesidad de estudiar tratamientos

alternativos como la filtración y la desinfección ovicida.

En los últimos años, debido a la creciente escasez de agua fresca, la

necesidad de proteger el medio ambiente y aprovechar económicamente las

aguas residuales se ha promovido internacionalmente el reúso controlado de

efluentes, lo que representa:







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Reducir considerablemente la carga contaminante que se dispone en

los cuerpos receptores superficiales, subterráneos y zonas costeras

mediante vías simples, efectivas y de menor costo.

Incrementar el potencial aprovechable de los recursos hídricos, así

como su mejor manejo al liberar grandes cantidades de agua fresca de

mejor calidad para otros usos.

Mejorar importantes áreas agrícolas aportándole materias orgánicas y

nutrientes.

Fertilizar embalses acuícolas.

Las aguas residuales domésticas, sin ningún tratamiento, han sido utilizadas

desde hace más de doscientos años en varios países para riego agrícola,

aumentando por un lado la productividad del terreno debido a los elevados

contenidos en nutrientes orgánicos para las plantas, pero a su vez, se hanincrementado notablemente las enfermedades gastrointestinales como

consecuencia de los patógenos contenidos en este tipo de aguas,

produciendo verdaderos problemas de salud pública especialmente, en la

población infantil.

El riego con aguas residuales domésticas no tratadas representa un serio

riesgo, pues constituyen una importante fuente de agentes patógenos como

bacterias, virus, protozoarios y helmintos (lombrices) que causan infecciones

gastrointestinales en los seres humanos. También contienen toxinas químicas

muy peligrosas que provienen de fuentes industriales.Los grupos más importantes de contaminantes químicos son los metales

pesados, las sustancias hormonales activas (SHA) y los antibióticos. Los

riesgos asociados con estas substancias pueden constituir mayor amenaza

para la salud a largo plazo y ser de más difícil manejo que el riesgo causado

por los agentes patógenos excretados.

Internacionalmente las actividades que más utilizan aguas residuales

recuperadas son las siguientes:







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Riego agrícola y de áreas verdes de parques, cementerios, campos

deportivos y jardines.

Actividades industriales, fundamentalmente para torres de enfriamiento,

alimentación de calderas y necesidades de los procesos. Los usos

industriales varían grandemente, y para garantizar agua de calidad

adecuada, por regla general, se requieren tratamientos avanzados.

Recarga de acuíferos subterráneos.

Alimentación de lagos recreativos, acuicultura, descarga de inodoros,

sistemas contra incendios, aire acondicionado.

Los estudios de caso mostraron que el uso de las aguas residuales está

orientado principalmente, al riego de cultivos que se procesan antes de su

consumo como maíz y arroz, en otros casos a hortalizas, vegetales y frutosque se consumen crudos y en menor medida a forrajes y algunos cultivos

industriales como algodón y árboles maderables. En la mayoría de los casos, el

agua residual es la única fuente de abastecimiento y se aplica a los campos

mayormente mediante riego por inundación. En los casos donde no aparecen

los datos, estos no fueron suministrados por los responsables del estudio.







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Calidad microb io lógica de las aguas res idua les emp leadas p ara r iegoen los casos es tud iados .

Localización Agua residual Área de reúso

País Coliform

es

(NMP/100

Ml)

Parásitos

(huevos/L) Área total

(ha)

Cultivos (Porcentaje del

área total)

(%)

Argentina 2,5 E + 03 < 1 2 500 Vid 30 Hortalizas 30 Frutales 30

Bolivia 2,1 E + 06 — 80 Maíz — Tomate — Pimienta —

Chile 1,0 E + 02 — 1 500 Maíz 28 Zanahoria 10 Algarrobo 9

— < 1 26 000 Algod

25 Alfalfa 13 Trigo 12 CT -

CR México 6,1 E + 04 — 10 800 Maíz 49 Remolacha — Avena —

5,0 E + 03 < 1 757 000 Maíz 7 Alfalfa 4 King 3

Perú 2,5 E + 04 — 740 Maíz 47 Alfalfa 9 Eucalipto 5

TRATAMIENTO RECOMENDADAS

La tecnología de tratamiento que se pretenda instalar para reusar las aguas

residuales en riego agrícola debe tener en cuenta:

Tipo de cultivo (pueden asimilar diferentes calidades de agua).

Técnicas y sistemas de riego (contenido de partículas que pudieran

bloquear o tapar las boquillas u orificios de salida).

Contenido de nutrientes exigidos (para eliminar o reducir el uso de

productos agroquímicos).

Manejo laboral de las aguas residuales y del riego para la protección de

los agricultores (contenido de patógenos).

Criterios de Salud Pública para la protección de los consumidores

(contenido de patógenos).







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CONCLUSIONES

El uso productivo de las aguas residuales domésticas pudiera constituir una

vía alternativa importante para riego agrícola por sus contenidos de nutrientes

y materia orgánica, lo que favorecería el incremento de las cosechas y el

mejoramiento de los suelos.

Existen normas internacionales que regulan la calidad de las aguas residuales

para su reúso en la agricultura, pero muchos países no tienen implementadas

normas propias adaptadas a sus propias condiciones técnicas económicas yambientales.

Y en otros países no existen normas para este fin y solo se reúsan estas

aguas tratadas para riego de áreas verdes en hoteles, desaprovechando el

uso productivo de un gran volumen de agua siempre disponible para la

agricultura extensiva o urbana, sobre todo, en épocas de sequía.

La tecnología de tratamiento que se recomienda para países en vías de

desarrollo son las lagunas de estabilización, pero se reconoce que existen

otras tecnologías disponibles y la necesidad de estudios en alternativas como

la filtración y la desinfección ovicida.

Documents

Trabajo Acdemico Físico - Química de Procesos Ambientales