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Ingeniería Ambiental y Sanitaria Facultad de Ingeniería

1-1-2004

Implementación de protocolos de calibración y ensayos según la

Implementación de protocolos de calibración y ensayos según la

Norma Técnica Colombiana NTC-ISO-EIC 17025 (capítulo V) en el

Norma Técnica Colombiana NTC-ISO-EIC 17025 (capítulo V) en el

laboratorio de ingeniería ambiental y sanitaria

laboratorio de ingeniería ambiental y sanitaria

Andres Alberto Lamilla Duque

Universidad de La Salle, Bogotá

Jose Gregorio Argüello Vesga

Universidad de La Salle, Bogotá

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Citación recomendada Citación recomendada

Lamilla Duque, A. A., & Argüello Vesga, J. G. (2004). Implementación de protocolos de calibración y ensayos según la Norma Técnica Colombiana NTC-ISO-EIC 17025 (capítulo V) en el laboratorio de ingeniería ambiental y sanitaria. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_ambiental_sanitaria/ 1556

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UNIVERSIDAD DE LA SALLE

FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIA

IMPLEMENTACIÓN DE PROTOCOLOS DE CALIBRACIÓN Y ENSAYOS SEGÚN LA NORMA TECNICA COLOMBIANA NTC-ISO-EIC 17025 (CAPITULO V) EN EL

LABORATORIO DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA

ANDRES ALBERTO LAMILLA DUQUE JOSE GREGORIO ARGÜELLO VESGA

BOGOTÁ D.C. Mayo de 2004

TABLA DE CONTENIDO Pág. INTRODUCCION 11 GLOSARIO DE TERMINOS 12 1. OBJETIVOS 16 1.1 OBJETIVO GENERAL 16 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 16 2. REQUISITOS TECNICOS 18 2.1 GENERALIDADES 18 2.2 ORGANIGRAMA 19

3. INSTALACIONES Y CONDICIONES AMBIENTALES 20

4. MÉTODOS DE ENSAYOS Y VALIDACIÒN DE METODOS 23

4.1 ENSAYOS DE AGUAS 25

4.1.1 MUESTREO DE AGUAS 27

4.1.2 PRESERVACIÓN DE MUESTRAS 27

4.1.3 PROTOCOLO DE ENSAYO ACITE Y GRASA 28

4.1.4 PROTOCOLO DE ENSAYO ALCALINIDAD 30

4.1.5 PROTOCOLO DE ENSAYO ACIDEZ 33

4.1.6 PROTOCOLO DE ENSAYO DBO 35

4.1.7 PROTOCOLO DE ENSAYO DQO 43

4.1.8 PROTOCOLO DE ENSAYO METALES PESADOS 46

4.1.9 ROTULACIÓN DE RECIPIENTES DE MUESTRA 51

4.2 ENSAYOS DE SUELOS 52

4.2.1 MUESTREO DE SUELOS 55

4.2.2 PREPARACION DE MUESTRAS DE SUELO EN EL LABORATORIO 56

4.2.2.1 HOJA DE REGISTRO DE SUELOS 57

4.2.2.3 MOLIENDA Y TAMIZADO 58

4.2.2.4 MEZCLADO 58

4.2.2.5 CUARTEO 58

4.2.2.6 ALMACENAMIENTO 59

4.2.2.7 DETERMINACIÓN DE LA HUMEDAD (Pw) 59

4.2.3 LEGISLACIÓN EN MATERIA DE SUELOS POR METALES PESADOS 60

4.3 ENSAYOS DE AIRE 64 5. VALIDACIÓN DE MÉTODOS 66 5.1 PREVALIDACION 66 5.1.1. PRECISIÓN 66 5.1.2. EXACTITUD 66 5.1.3. PORCENTAJE DE RECUPERACIÓN 67 5.1.4. SENSIBILIDAD 67

5.1.5. LIMITE DE DETECCION DEL INSTRUMENTAL 67

5.1.6. LIMITE DE DETECCION DEL METODO 67

5.2. INCERTIDUMBRE DE MEDICION 68

5.2.1. PASOS PARA EVALUAR LA INCERTIDUMBRE DE MEDICION 68

5.2.2. EJEMPLO DE CÁLCULO DE INCERTIDUMBRE DE MEDICION 68

6. EQUIPOS 76

6.1 CALIBRACIÓN INTERNA DE EQUIPOS 78

7. IMPLEMENTACIÓN DE PROTOCOLOS 79 7.1 MUESTREO 79 7.2 ACEITES Y GRASAS 82 7.3 ALCALINIDAD 83 7.4 ACIDEZ 84 7.5 DBO 84 7.6 DQO 86

7.7 RESULTADOS IMPLEMENTACIÓN DE PROTOCOLOS 87

8. CONCLUSIONES 92

9. RECOMENDACIONES 94

INDICE DE ANEXOS

ANEXO A (Protocolos de calibración interna de Equipos) 4

I. Bodtrack Aparatus (HACH). Código AG-6 5

II. Conductímetro (HACH). Código AG-10 7

III. Espectrofotómetro de Absorción Atómica (Perkin Elmer). Código AG-18 10

IV. Oxímetro 330. Código AG-28 16

V. Oxímetro (YSI). Código AG-29 22

VI. pHmetro (METHROM). Código AG-37 28

VII. Turbidímetro (HF SCIENTIFIC, ING). AG-45 31 VIII. Turbidímetro 2100 (HACH)AG- 46 34

IX. PM 10 HIGH VOLUME (GRASEBY). Código AI-27 37 X. PM 2.5 (ANDERSEN RAAS). Código AI-28 44 ANEXO B (Ensayos de Suelos y Aire) 57 ENSAYOS DE SUELOS 57

I. Determinación de Ca, Na y K por Espectrofotometría de Llama 58

II. Acidez Intercambiable 60

III. Nitrógeno Total 60

IV. Extracción y Determinación de Amonio Intercambiable, Nitratos y Nitritos 65 V. Fósforo Total 67

VI. Fósforo Disponible 68

VII. Análisis Granulométrico 71

VIII. Densidad Real 73

IX. Densidad Aparente 74

X. Limites de Consistencia 76

XI. Análisis de Vegetales 79

ENSAYOS DE AIRE 86

II. Determinación de Emisiones de Neblinas de Acido sulfúrico (h2so4- so3) y Dióxido de

Azufre so2 en Fuentes Fijas 107

ANEXO C

I. Protocolos para la Toma de Muestras de Vertimientos Domésticos e Industriales (IDEAM).

II. Formulario para la Acreditación de Laboratorios Ambientales (IDEAM).

ÍNDICE DE FORMATOS (ANEXO A)

Formato Nº Pág.

1. Bodtrack Apparatus (HACH) 3

2. Conductímetro (HACH) 9

3. Espectrofotómetro de Absorción Atómica (PERKIN-ELMER) 15

4. Oxímetro (WTW) 21

5. Oxímetro (YSI) 27

6. pH-metro (METHROM) 30

7. Turbidímetro (HF SCIENTIFIC.INC) 33

8. Turbidímetro (2100) 36

9. PM 10 High volume (GRASEBY) 43

ÍNDICE DE CUADROS

Cuadro Nº: Pág.

1. Ensayos de Aguas que se realizan en el Laboratorio 23

2. Ensayos de Suelos que se Realizan en el Laboratorio 24

3. Ensayos de Aire que se Realizan en el Laboratorio 24

4. Instrumentos para la Preparación de Muestras

de Suelos en el Laboratorio 56

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla Nº: Pág.

1. Preservación de Muestras 27

2. Niveles de Concentración de Metales Pesados 62

3. Absorbancia en los patrones de medición 70

4. Incertidumbre de medición 72

5. Registro Cadena de Custodia 80

6. Peso de Muestra 82

7. Concentración de OD Inicial 84

ÍNDICE DE GRÁFICAS

Gráfica Nº: Pág.

1. Bioacumulación de Metales Pesados en Suelos 60

INTRODUCCION

LA UNIVERSIDAD DE LA SALLE y la Facultad de Ingeniería Ambiental y Sanitaria se encuentran en el proceso de acreditación voluntaria de sus planes académicos por parte del ICFES (Instituto Colombiano para el Fomento de Educación Superior). El presente trabajo ha sido realizado con el fin de continuar con el proyecto de elaboración de los protocolos necesarios para la acreditación del laboratorio de Ingeniería Ambiental y Sanitaria tomando como base la NORMA TECNICA COLOMBIANA NTC-ISO-EIC 17025 (CAPITULO V), que dicta los parámetros generales para la acreditación de laboratorios donde se realizan muestreos y ensayos para diagnósticos ambientales.

La acreditación es el reconocimiento formal de la competencia técnica y la idoneidad de un laboratorio ambiental para que lleve a cabo funciones específicas, de acuerdo con los criterios establecidos.

Con la implementación de estos protocolos se logrará una correcta periodicidad de calibración y mantenimiento en los equipos del laboratorio, para que así los usuarios obtengan el mayor grado de exactitud a la hora de hacer los experimentos, contribuyendo así a servir a la comunidad, de acuerdo a la función social con la cual la universidad se ha comprometido y con el objetivo del proyecto.

GLOSARIO DE TERMINOS

Acreditación:

Es el reconocimiento formal de la competencia técnica y la idoneidad de un laboratorio ambiental para que lleve a cabo funciones específicas, de acuerdo con los criterios establecidos.

Alcance de la acreditación:

Es la determinación de la competencia técnica del laboratorio, la cual define los ensayos para los cuales ha sido acreditado, los materiales o productos ensayados y los métodos usados.

Ajuste:

Operación destinada a llevar un aparato de medición a un funcionamiento y a una exactitud conveniente para su utilización.

Auditoria:

Proceso sistemático, independiente y documentado, para obtener la prueba de la auditoria y evaluarla objetivamente para determinar hasta qué punto están cumplidos los criterios de la auditoria.

Calidad:

Grado hasta el cual un conjunto de características inherentes satisface los requisitos.

Calibración:

Conjunto de operaciones que establecen la relación entre la indicación de un instrumento de medición y los valores correspondientes de la magnitud realizados por los patrones.

Cliente:

Documento:

Informaciones y los medios que las respaldan (ejemplos: especificación, documentos de procedimiento, dibujos).

Exactitud de medición:

Proximidad de concordancia entre el resultado de una medición y un valor verdadero del mensurando.

Notas:

1) El concepto de exactitud es cualitativo.

2) El término precisión no debe ser utilizado por exactitud.

Horizonte de suelo:

Capa de suelo o de material de suelo aproximadamente paralela a la superficie del terreno, que es un producto de la evolución y que difiere de capas adyacentes genéticamente relacionadas con ella en propiedades y características físicas, químicas y biológicas.

Instrumento de medición:

Dispositivo(s) destinado(s) a ser utilizado(s) para hacer mediciones sólo o en conjunto con dispositivos complementarios.

Muestra:

Pequeña porción de suelo que representa el volumen que éste ocupa en el campo, en un área, profundidad determinada, uniforme en pendiente, vegetación, material parental, clima, tipo y grado de erosión, uso y manejo.

Objetivo de la calidad:

Meta o logro que se busca o que se quiere alcanzar y que está relacionado con la calidad.

Organización:

Un grupo de personas y equipos con un arreglo determinado de responsabilidades, autoridades y relaciones

(Ejemplos: compañía, corporación, firma, empresa, institución, asociación o partes o combinaciones de las mismas)

Patrón de medición:

Medida materializada, instrumento de medición que define, realiza, conserva o reproduce una unidad de una magnitud para utilizarse como referencia. Se puede clasificar en:

• Primario • Referencia • Trabajo

Perfil de suelo:

Exposición vertical de horizontes de un suelo individual que son el resultado de la edafogénesis durante el periodo de formación del suelo.

Política de la calidad:

Intenciones globales y de dirección de una organización con respecto a la calidad, de acuerdo con lo formalmente expresado por la alta dirección.

Proceso:

Un conjunto de actividades relacionadas o interaccionadas que transforma objetivos preestablecidos (inputs) en resultados (outputs).

Producto:

Resultado de un proceso (servicios, software, hardware o materiales procesados).

Protocolo:

Pasos que se deben seguir para empezar y terminar un documento.

Documento que especifica los resultados obtenidos o que comprueba que ciertas actividades fueron realizadas.

Proveedor:

Repetibilidad de medición:

Propiedad de una medición, caracterizada por la proximidad o convergencia entre los resultados de mediciones sucesivas de una misma magnitud, efectuadas cumpliendo con la totalidad de las siguientes condiciones:

- El mismo método de medición, - por el mismo observador,

- con los mismos instrumentos de medición, - en el mismo Laboratorio,

- las mismas condiciones de operación de los instrumentos utilizados, - repeticiones a intervalos cortos de tiempo

Suelo:

Sistema natural desarrollado o desarrollándose a partir de una mezcla de minerales y restos orgánicos, bajo influencia del clima y del medio biológico; es un sistema de tres fases (sólida, líquida y gaseosa), que se diferencia en horizontes y sirve como medio natural para el crecimiento de las plantas.

Suelo contaminado:

Es aquel que por acción natural o principalmente antrópica recibe sustancias extrañas de tipo sólido, líquido y gaseoso, que limitan, o pueden limitar el crecimiento de las plantas y afectan desfavorablemente la biota edáfica, la vida animal y la salud humana.

Trazabilidad:

Propiedad del resultado de una medición o del valor de un patrón por el cual pueda ser relacionado a referencias determinadas por medio de una cadena ininterrumpida de comparaciones.

Validación:

Confirmación a través de una comprobación objetiva que los requisitos para un uso específico o una aplicación específica fueron cumplidos.

Verificación:

Conjunto de operaciones efectuadas por una entidad metrológica, legalmente autorizada, con el fin de comprobar y afirmar que un instrumento de medición satisface enteramente las exigencias o reglamentaciones de verificación.

1. OBJETIVOS

1.1 OBJETIVO GENERAL

Implementar los protocolos de ensayos y calibración interna en el laboratorio de Ingeniería Ambiental y Sanitaria de la Universidad de la Salle según la NORMA TECNICA COLOMBIANA NTC-ISO-EIC 17025 (CAPITULO V), para los ensayos más utilizados en las áreas de aire, agua y suelos.

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Hacer una revisión de los documentos existentes para ensayos y calibración de equipos que se utilizan en los análisis de aguas, aire y suelos.

• Adaptar los protocolos de ensayos y calibración interna de los diferentes métodos fisicoquímicos que se realizan en el laboratorio de Ingeniería Ambiental y Sanitaria de acuerdo a los parámetros establecidos por el ente acreditador.

• Realizar la implementación de uno de los protocolos diseñados con el fin de evaluar su efectividad y manejo por parte de los usuarios del laboratorio.

• Elaborar los protocolos de calibración para cada uno de los equipos requeridos para los ensayos (incluyendo equipos adicionales) de acuerdo a la NORMA TECNICA COLOMBIANA NTC-ISO-EIC 17025 (CAPITULO V).

2. REQUISITOS TÉCNICOS

Los requerimientos técnicos hacen parte importante para la acreditación de los laboratorios debido a que son la base de la estructura interna de los mismos.

2.1. GENERALIDADES:

Para la implementación de los protocolos de ensayos y calibración interna que se van a desarrollar en este proyecto es muy importante tener en cuenta los parámetros de referencia y las definiciones técnicas dadas por el ente acreditador de laboratorios ambientales, que en nuestro caso es el IDEAM (Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales).

Para tal efecto tomaremos como base la Resolución Nº 0176 del 31 de octubre de 2003, del IDEAM, la cual define los parámetros y los nuevos procedimientos para la acreditación y certificación de laboratorios ambientales en Colombia; y la Norma Técnica Colombiana NTC-ISO 17025 (capitulo V), específicamente los numerales 5.3, 5.4 y 5.5, que identifican los factores que determinan la confiabilidad de los resultados en cuanto a la competencia técnica:

- Instalaciones y Condiciones ambientales (5.3)

- Métodos de ensayo y calibración y validación de métodos (5.4) - Equipos (5.5)

2.2 ORGANIGRAMA

Decanatura Ingeniería

Ambiental

Monitores Aprendices

Director Del Laboratorio

Jefe De Calidad

Profesores

Estudiantes

Analista de Suelo Analista de Agua

Analista de Aire Analista Microbiológico

3. INSTALACIONES Y CONDICIONES AMBIENTALES

Basados en la norma 17025 (Capitulo V), numeral 5.3 subnumerales, 5.3.1, 5.3.3, y 5.3.4 se determinaron las instalaciones físicas y condiciones ambientales con que un laboratorio ambiental debe contar. Principalmente se debe tener en cuenta 3 factores: • La limpieza:

Los pisos y paredes deben ser de fácil lavado y no deben presentar, en lo posible, ranuras en donde se pueda acumular mugre o cualquier elemento o microorganismo contaminante, además estos también deben ser resistentes a los ácidos o elementos químicos más comúnmente usados para la limpieza y desinfección.

• Instalación de los equipos:

Es muy importante tener en cuenta una secuencia lógica en la instalación y ubicación de los equipos, para comodidad de las personas que realizan los ensayos y análisis, para un fácil manejo y transporte interno de las muestras, previniendo de esta manera la contaminación de los equipos, de los elementos de ensayo y de las mismas muestras.

• El acceso:

Este es uno de los factores más importantes a tener en cuenta cuando se quiere poner en marcha un laboratorio ambiental. El acceso al laboratorio debe ser restringido y controlado.

Se recomienda tener correctamente demarcadas y de forma visible las áreas de influencia de los equipos y del personal que trabaja en el laboratorio, así como las vías de tránsito y acceso para los clientes y demás personas que puedan ingresar al laboratorio, con la debida autorización del personal encargado del mismo.

El laboratorio de la Facultad de Ingeniería Ambiental y Sanitaria de la Universidad de La Salle cumple con los requisitos necesarios en lo que se refiere a instalaciones y condiciones ambientales; ya que sus locales fueron remodelados recientemente para lograr este propósito y cuentan con suficiente espacio para permitir al personal que labora en el laboratorio, la facilidad y la precisión en el desarrollo de los ensayos; además de

estar equipados con las fuentes de energía, las líneas a tierra y los equipos utilizados para la realización de los análisis.

El laboratorio cumple con las recomendaciones técnicas de iluminación y ventilación. Además se encuentra dividido en 4 áreas principales que no afectan la calidad de los ensayos y calibraciones internas con la siguiente distribución:

- En la parte oriental se encuentra una zona aislada mediante una división de vidrio donde están ubicados los equipos de análisis instrumental (Espectrofotómetro de Absorción Atómica, Cromatógrafo para cromatografía líquida, cabina de flujo laminar y una incubadora pequeña). Estos dos últimos son equipos para análisis microbiológicos, los cuales se encuentran en espera de ser reubicados a una zona especial que la Universidad debe adjudicar para la realización de éstos ensayos.

- A continuación encontramos una zona destinada para análisis de suelos donde esta ubicada la cabina extractora y las balanzas, las cuales deben ser provistas de una mesa antivibratoria y de una cabina especial para evitar las interferencias en su uso y calibración. Para separar la zona de análisis de suelos de la zona central del laboratorio se halla horizontalmente, un mesón, que ha sido destinado para los equipos de calentamiento (mufla, estufa, planchas de calentamiento).

- La zona central está destinada para los análisis de agua (equipo de osmosis inversa, floculadotes, pHmetro, Turbidímetro).

- La zona restante, que es la parte occidental del laboratorio, posee un depósito donde se almacenan los reactivos, los cuales están en proceso de reclasificación. Este depósito debe contar con una lista de reactivos con su respectivos manuales de recomendaciones proporcionado por el proveedor, y se debe realizar una matriz de compatibilidad para el almacenamiento de los mismos.

También se debe tener una lista de materiales y se hace necesario almacenarlos en un área separada de los reactivos para evitar la contaminación de los mismos por evaporación.

- En la otra parte de la zona occidental del laboratorio se acondicionó la planta piloto para tratamiento de aguas residuales, el evaporador continuo, los filtros y los equipos que son utilizados en la cátedra de operaciones unitarias II; también se encuentran ubicados los equipos de análisis de aire y un escritorio para la parte administrativa. Esta área como

pudimos observar requiere mas espacio debido a que esta saturada de equipos como lo deja ver esta descripción.

Para dar cumplimiento total a los requerimientos en los que se enfoca la norma, se hace necesario designar, por parte del laboratorio y de las directivas de la universidad, un espacio demarcado y separado, para la recepción, identificación y almacenamiento de las muestras, en refrigeradores, que deben tener un registro y control de temperatura para asegurar la estabilidad de las mismas y una persona encargada exclusivamente de éstas.

4. MÉTODOS DE ENSAYOS Y VALIDACIÓN DE MÉTODOS

Estos métodos de ensayos corresponden al numeral 5.4 de la norma 17025; y se tomaron los subnumerales 5.4.1, 5.4.2, 5.4.5, 5.4.6 que corresponden al empleo de métodos apropiados para los ensayos y calibración interna, a la selección de métodos y al cálculo de la incertidumbre.

El laboratorio de Ingeniería Ambiental y Sanitaria de la Universidad de la Salle se encuentra en capacidad de realizar ensayos fisicoquímicos en las áreas de aire, agua y suelos; de acuerdo a las normas y parámetros establecidos por las autoridades ambientales, con el propósito de satisfacer las necesidades de los clientes.

NOTA: Las hojas de ensayos se codificaron de la siguiente forma: CODIGO XX-YY-ZZ XX: consecutivo.

YY: tipo de ensayo (01 agua, 02 suelo, 03 aire). ZZ: año.

Cuadro Nº 1

ENSAYOS DE “AGUAS” QUE SE REALIZAN EN EL LABORATORIO

ÍTEM ANALISIS REFERENCIA

Alcalinidad *SM 2320 IONES PRINCIPALES Acidez *SM 2310 Potasio *SM 3110 Cromo *SM 3110 Plata *SM 3110 Aluminio *SM 3110 Cobre *SM 3110 Calcio *SM 3110 Plomo *SM 3110 Hierro *SM 3110 Zinc *SM 3110 METALES PESADOS Sodio *SM 3110 Demanda Bioquímica de oxígeno *SM 5210 DBO y DQO

Demanda Química de oxígeno *SM 5220

PARAMETROS

VARIOS Grasas y aceites *SM 5520

Cuadro Nº 2

ENSAYOS DE “SUELOS” QUE SE REALIZAN EN EL LABORATORIO

ÍTEM ANALISIS REFERENCIA

Potasio *SM 3110 Plata *SM 3110 Cobre *SM 3110 Cromo *SM 3110 Hierro *SM 3110 Sodio *SM 3110 Zinc *SM 3110 Aluminio *SM 3110 Calcio *SM 3110 METALES EN SUELOS Fósforo *SM 3110

Determinación de Ca, Na y K **IGAC pàg. 33

Acidez intercambiable **IGAC pàg. 52

Nitrógeno Total **IGAC pàg. 78

Fósforo Total **IGAC pàg. 95

Fósforo Orgánico **IGAC pàg. 97

Fósforo Disponible **IGAC pàg. 125

Densidad Real **IGAC pàg 524

Densidad Aparente **IGAC pàg 529

Análisis Granulométrico **IGAC pàg 495

Límites de Consistencia **IGAC pàg 558

ANALISIS FISICOQUIMICOS

Análisis de Vegetales **IGAC pàg 610

*SM : STANDARD METHODS 19ª EDICIÓN. 1995

** IGAC: “METODOS ANÁLITICOS DEL LABORATORIO DE SUELOS, INSTITUTO GEOGRÁFICO AGUSTIN CODAZZI (IGAC QUINTA EDICIÓN)

Cuadro Nº 3

ENSAYOS DE “AIRE” QUE SE REALIZAN EN EL LABORATORIO

ANALISIS REFERENCIA

PM10 Método 5 EPA

PM2.5 Método 5 EPA

PARAMETROS BASICOS

SOx Método 5 EPA

4.1. Ensayos de Agua.

Los ensayos que se han seleccionado para la elaboración de este trabajo corresponden a los que se están efectuando con mayor frecuencia en el laboratorio y además son los que más demanda presentan a nivel empresarial.

Cuando se tengan los resultados de los ensayos realizados, de acuerdo a los protocolos, se deben diligenciar en las hojas de resultados.

HOJA Nª1

REGISTRO ANALISIS DE AGUAS

LABORATORIO DE INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIA UNIVERSIDAD DE LA SALLE

HOJA DE REGISTRO

FECHA:

Muestra Nº:

OBJETIVO

Determinar las características fisicoquímicas y organolépticas de las aguas residuales domésticas e industriales para poder ser comparadas con los parámetros que exigen las autoridades ambientales.

NOTA: Marque con una X los análisis que desea solicitar.

PARÁMETRO UNIDAD ANÁLISIS REQUERIDOS

Aceites y Grasas mg/L Acidez mg/L CaCO3 Alcalinidad mg/L CaCO3 DBO mg/L DQO mg O2/L Aluminio mg Al / L Calcio mg Ca / L Cobre mg Cu / L Cromo mg Cr / L Hierro mg Fe / L Plata mg Ag / L Plomo mg Pb / L Potasio mg K / L Sodio mg Na / L Zinc mg Zn / L OBSERVACIONES: Cliente. Firma: Entrega: ________________ C.C. ó NIT. Recibe: _________________ C.C. Autoriza: ________________ Jefe de calidad

HOJA Nº 2

RESULTADOS ANALISIS DE AGUAS

LABORATORIO DE INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIA UNIVERSIDAD DE LA SALLE

HOJA DE RESULTADOS

FECHA:

Muestra Nº:

OBJETIVO

Determinar las características fisicoquímicas y organolépticas de las aguas residuales domésticas e industriales para poder ser comparadas con los parámetros que exigen las autoridades ambientales.

PARÁMETRO UNIDAD MUESTRA NORMA (Dec. 475/98)

NORMA (Dec. 1594/95)

Aceites y Grasas mg/L Ausentes Remoción 80%

Acidez mg/L CaCO3 50 mg/L Alcalinidad mg/L CaCO3 100 mg/L DBO mg/L Remoción 80% DQO mg O2/L Aluminio mg Al / L 0.2 mg/L 5.0 mg/L Calcio mg Ca / L 60 mg/L Cobre mg Cu / L 1.0 mg/L 3.0 mg/L Cromo mg Cr / L 0.01 mg/L 0.5mg/L Hierro mg Fe / L 0.3 mg/L 5.0 mg/L Plata mg Ag / L 0.01 mg/L Plomo mg Pb / L 0.01 mg/L 0.5 mg/L Potasio mg K / L Sodio mg Na / L Zinc mg Zn / L 5 mg/L 2.0 mg/L OBSERVACIONES: Cliente: Firma: Entrega: ________________ C.C. ó NIT. Recibe: _________________ C.C. Autoriza: ________________ Jefe de calidad

4.1.1. Muestreo de Aguas:

El muestreo de aguas se encuentra especificado en el Anexo C, “Protocolo para la Toma de Muestras de Vertimientos Domésticos e Industriales, IDEAM, junio 26 de 1997”.

4.1.2. Preservación de Muestras:

A continuación se presenta un resumen de los ítems más importantes a tener en cuenta en la preservación de las muestras:

TABLA Nº 1 PRESERVACIÓN DE MUESTRAS Parámetro Tipo de recipiente Preservativo Volumen mínimo Tiempo de Almacenamiento

DBO5 P, V Refrigerar 1000 ml 48 horas

DQO P, V Refrigerar, H2SO4, hasta pH < 2 100 ml 28 días pH P, V No requiere ---- Analizar Inmediatamente Alcalinidad P, V No requiere ---- Analizar Inmediatamente Aceites y grasas P, V H2SO4 1+1 2000 ml 7 días

Acidez P, V Refrigerar 100 ml 24 horas

Nota: P = Recipiente de Polietileno; V = Recipiente de Vidrio

FUENTE: PROTOCOLO PARA LA TOMA DE MUESTRAS DE VERTIMIENTOS DOMÉSTICOS E INDUSTRIALES, IDEAM, Junio 26 de 1997.

4.1.3. PROTOCOLO DE ENSAYO ACEITE Y GRASA

CODIGO

01-01-04

ACEITE Y GRASA _{Versión 1}

ACEITE Y GRASA 1

Teniendo su origen en desechos industriales, o fuentes similares, los aceites y grasas pueden encontrarse en emulsión o, si se trata de las fracciones más ligeras de petróleo, en solución. En aguas naturales, algunos aceites pueden provenir de la descomposición del plancton o de formas superiores de la vida acuática. La mayoría de los aceites pesados y grasas son insolubles en el agua, pero se pueden emulsionar o saponificar por los detergentes, los álcalis y otras substancias químicas. Como en el examen ordinario por aceites y grasas se pierden las fracciones de bajo punto de ebullición, se han desarrollado técnicas especiales para su determinación.

A la temperatura necesaria para la eliminación de las últimas huellas del disolvente de extracción, se llegan a evaporar hasta algunas fracciones de aceites lubricante; las naftas, que son aún más volátiles, y las gasolinas no pueden determinarse con ninguna confianza por el método de extracción con éter de petróleo, que es el indicado para aguas que contengan pequeñas cantidades de aceites y grasas, bien sea en suspensión o en solución.

Discusión general.

Principio: los aceites y grasa emulsionados o disueltos se extraen de las aguas por contacto íntimo

con diversos disolventes orgánicos. Como algunos de los extractos, particularmente de grasas y ácidos grasos no saturados, se oxidan con facilidad, para reducir este efecto se recomiendan algunas precauciones especiales, con respecto a la temperatura y al desplazamiento de los vapores del disolvente.

Interferencia: los disolventes varían notablemente en su capacidad para disolver no solamente los aceites y las grasas, sino, igualmente, otras substancias orgánicas, no conociéndose ningún disolvente que actúe selectivamente sólo sobre las grasas y aceites. Por añejamientos algunos disolventes muestran tendencia a formar productos de oxidación que, por evaporación, dejan residuos gomosos.

Las grasas y aceites saponificados tienden a mantenerse emulsionados, pero la acidulación de la muestra a un pH de 1, o la adición de cloruro de sodio, ayudan a desestabilizar la emulsión. Para los casos de emulsiones particularmente rebeldes. Pomeroy y Wakeman han dado a conocer instrucciones especiales.

Muestreo: debe tenerse cuidado para lograr una muestra representativa. Las muestras de películas

oleosas, que se toman de la superficie de corrientes o de embalses, no pueden relacionarse con el volumen total del agua, con el área cubierta por la película ni con el espesor de la misma.

_____________________________ 1 _{Standard methods 5520, Edición 19. 1995}

Almacenamiento de la muestra: para almacenamiento, las muestras deben acidularse con 5 ml/l de

H2SO4 1 + 1 para inhibir toda actividad bacteriana. Como varios aceites e hidrocarburos se utilizan

por las bacterias, el almacenamiento resultaría desfavorable Aparatos:

-Equipo de extracción Soxhlet: -Bomba de vacío. -Embudo Buchner: -Parrilla eléctrica. -Cartuchos de extracción. -Papel filtro. -Discos de muselina. Procedimiento:

Paso 1: Recolectar aproximadamente 1000 ml de muestra en una botella de vidrio y marcar el nivel

de muestra en la botella, para posterior determinación del volumen exacto de muestra. Acidular a pH 2 o más bajo; generalmente 5 ml de HCL son suficientes.

Paso 2: Preparar el filtro que consiste en un disco de muselina cubierta con papel filtro. Humedecer el papel y la muselina y presionar las orillas del papel. Con ayuda del vacío, pasar 100 ml de suspensión de diatomácea a través del filtro preparado y lavar con agua destilada; el vacío se suspende cuando ya no pase agua a través del filtro.

Paso 3: Filtrar la muestra acidulada.

Paso 4: Transferir el papel filtro a un vidrio de reloj, utilizando pinzas. Adicionar el material que se adhirió a las orillas del disco de muselina. Limpiar los lados y el fondo del recipiente recolector, y el embudo Buchner, con trozos de papel filtro impregnados con freón, teniendo cuidado en remover todas las películas de grasa y recolectar todo el material sólido. Juntar estos trozos con el papel filtro que se colocó sobre el vidrio de reloj.

Paso 5: Enrollar el papel filtro con los trozos utilizados en la limpieza, y acomodarlos dentro del cartucho de extracción. Adicionar cualquier trozo de material que quede en el vidrio de reloj. Limpiar el vidrio de reloj con papel filtro impregnado de freón y colocarlo en el cartucho de extracción.

Paso 6: Secar el cartucho con su contenido en una estufa de aire caliente a 103 ºC durante 30 minutos. Adicionar al cartucho perlas de vidrio. Pesar el matraz de extracción.

Paso 7: Extraer el aceite y la grasa en un aparato soxhlet, usando freón, a una velocidad de 20 ciclos por hora durante cuatro horas. Tomar el tiempo desde el primer ciclo.

Paso 8: Destilar el freón del matraz de extracción en un baño de agua a 70 ºC. Colocar el matraz el matraz en un baño de agua por 15 minutos, haciendo pasar aire a través del matraz por medio de vacío durante el último minuto.

Cálculos:

-mg/L aceites y grasas = Peso de balón final – Peso balón inicial ml muestra

4.1.4. PROTOCOLO DE ENSAYO ALCALINIDAD

CODIGO

02-01-04

Por lo general, la alcalinidad se debe a los componentes de bicarbonato, carbonato e hidróxido de un agua natural o tratada. Se determina por titulación con una solución valorada de un ácido mineral fuerte a los puntos sucesivos de equivalencia del bicarbonato y el ácido carbónico, bien sea electrométricamente o por medio de indicadores. El indicador de fenolftaleína permite cuantificar la fracción de la alcalinidad atribuible al hidróxido y a la mitad del carbonato. Para determinar la alcalinidad debida al hidróxido, carbonato y bicarbonato se emplean indicadores que responden en el ámbito de pH de 4 a 5.

Las titulaciones de alcalinidad a la fenolftaleína y de alcalinidad son inútiles para calcular la dosis de productos químicos que se requieren en el tratamiento de aguas naturales. Las relaciones estequiométricas entre hidróxidos, carbonatos y bicarbonatos sólo son válidas en ausencia de concentraciones significativas de radicales de ácidos débiles distintos de oxhidrilo, carbonato y bicarbonato.

Discusión General

Selección del método potenciométrico o de indicadores: Para determinaciones exactas, la titulación potenciométrica presenta un cierto número de ventajas que favorecen su selección; el punto de equivalencia se puede identificar por la inflexión de la curva de titulación o por método diferencial de cálculo. El trazo de una curva de titulación potenciométrica pone de manifiesto cualquier desplazamiento del punto de equivalencia producido por la temperatura, la concentración iónica y en el caso de la alcalinidad total, el efecto de la concentración de bióxido de carbono en el punto de equivalencia. Más aún, el método potenciométrico se encuentra libre de la interferencia del cloro residual, de la influencia del color y la turbiedad y de las idiosincrasias visuales individuales.

Sin embargo, cuando se verifica propiamente, es satisfactorio para control y aplicaciones de rutina el método más rápido y simple de los indicadores.

Puntos de Equivalencia: El punto de equivalencia, al que se debe llevar la titulación de alcalinidad

total, se determina por la concentración del CO2 presente al finalizar la titulación. Si, originalmente, la

muestra contiene relativamente poco CO2 o hidróxido y si no ha sido vigorosa la titulación con,

entonces la alcalinidad determina el punto de equivalencia. Como puntos de equivalencia se sugieren los siguientes valores de pH, para las correspondientes concentraciones de alcalinidad, en términos de carbonato de calcio: pH 5.1 para alcalinidades totales alrededor de 30 mg/L; pH 4.8 para 150 mg/L, y pH 4.5 para 500 mg/L. Dan los mejores resultados los indicadores que viren en estos ámbitos.

______________________________

2

Con frecuencia, las descripciones escritas de color confunden en lugar de instruir y, como la longitud de onda dominante es el método mas exacto para definir el color, se recomienda que el analizador prepare sus soluciones amortiguadoras del pH aplicable, les agregue el volumen apropiado de indicador y use estas soluciones como patrones para comparación de color, hasta que se haya familiarizado con las distintas transiciones de color del indicador. Se aplican las mismas consideraciones al vire de la fenolftaleína para precisar el débil vire de la fenolftaleína, se recomienda que se emplee una solución amortiguadores con una valor de pH de 8.3, a la que se agrega el volumen apropiado de indicador, para que s sirva como patrón de comparación.

Interferencia: Por su acción blanqueadora en algunas aguas, el cloro libre residual disponible afecta marcadamente la respuesta del color del indicador; se elimina esta interferencia por la adición de cantidades mínimas de tiosulfato de sodio sin pérdida de significación en al exactitud. Cuando se demuestre un error se debe aplicar la corrección apropiada. Las irradiaciones ultravioletas también eliminan cloro residual.

Otro factor de interferencia lo constituyen el carbonato de calcio y el hidróxido de magnesio finamente divididos, que se producen en los procedimientos de ablandamientos con cal soda y que causan un desvalimiento del vire; este material suspendido se debe eliminar, antes de la titulación por filtración de la muestra a través de papel filtro fino.

Las sales de ácidos inorgánicos débiles (fosfórico y silícico) y de ácido orgánicos pueden contribuir a la alcalinidad.

Muestreo y Almacenamiento: Para mejores resultados, las muestras se deben recolectar en frascos de polietileno o de cristal Pyrex. Por la inestabilidad de las muestras que contengan considerable causticidad o bióxido de carbono, las determinaciones de alcalinidad se deben verificar tan pronto como sea posible, de preferencia dentro del mismo día.

Aparatos

Iluminación: Se han encontrado satisfactorias las lámparas fluorescentes de luz diurna para usarse

en la identificación de los vires, porque permiten condiciones uniformes de iluminación en cualquier momento y, además, porque en casos particulares acentúan el vire del indicador.

Cuando sea posible, las titulaciones de alcalinidad pueden verificarse con electrotituladores, usando soluciones valoradas. Las determinaciones de alcalinidad también se pueden verificar con un potenciómetro debidamente calibrado, titulando con soluciones valoradas al pH del punto de equivalencia.

Reactivos

Agua destilada exenta de bióxido de carbono: Se ha de usar agua destilada con un pH no menor de

6.0 para la preparación de todas las soluciones concentradas y valoradas, lo mismo que para la dilución en los procedimientos de titulación. Si el agua presenta un pH inferior, se debe hervir por 15 minutos y enfriarse a temperatura ambiente. Se puede usar agua desionizada en vez de agua destilada, siempre que tenga una conductancia menor de 2 micromhos y un pH mayor de 6.0.

Ácido sulfúrico o ácido clorhídrico valorado: 0.02N. Se prepara la solución madre, aproximadamente 0.1N, diluyendo a 1 litro bien sea 9.5 ml de HCL concentrado o 3 ml de H2SO4 concentrado. Se

diluyen 200 ml de la solución madre 0.1N con agua destilada exenta de CO2 y se titula el ácido 0.02N

con una solución de carbonato de sodio 0.0200N, que se a preparado previamente por disolución de 1.060g de Na2CO3 anhidro (calidad de patrón primario), secado en estufa a 140oC y llevando a 1 litro

en matraz aforado con agua destilada exenta de CO2. Se verifica la titulación exactamente como en

luna titulación típica de alcalinidad, usando idénticos volúmenes de solución final, tiosulfato de sodio, indicadores de fenolftaleína y de alcalinidad total y el mismo intervalo de tiempo como en la determinación de la muestra. Para mejores resultados, se toma para valoración un volumen de solución de carbonato de sodio 0.02000N que se aproxime a la alcalinidad media de las muestras que normalmente se tengan en un laboratorio dado. Como la respuesta a los vires

varía entre diferentes individuos, cada analizador debe verificar independientemente la titulación y usar un factor de normalidad apropiado a su técnica individual. Una solución ácida valorada, exactamente 0.0200N, equivale a 1.000mg de CaCO3 por 1.00ml.

Indicador de fenolftaleína: Se disuelven 5g de fenolftaleína en 500ml de alcohol etílico o isopropílico

al 95%, agregándose 500ml de agua destilada. Se agrega NaOH 0.02N, a gotas, hasta la aparición de una muy ligera coloración rosa.

Indicador mixto de verde bromocresol y rojo de metilo: Se disuelve 0.02g de rojo de metilo y 0.10g de

verde de bromocresol en 100ml de alcohol etílico o isopropílico al 95%. Se puede preparar una solución acuosa a partir de las sales sódicas de los indicadores.

Indicador de anaranjado de metilo: Se disuelven 0.5g de anaranjado de metilo en un litro de agua

destilada.

Solución de tiosulfato de sodio, 0.1N: Se disuelven 25g de Na2S2O35H2O en un litro de agua destilada

recién hervida.

Procedimiento:

Se recomienda que se usen volúmenes de muestra que necesiten menos de 50ml de la solución tituladota, pues se obtiene un vire mas preciso. Si se aplican los métodos de indicadores, se decolora la muestra con 0.05ml (una gota) de solución de tiosulfato de sodio 0.1N o con irradiaciones ultravioletas.

Paso 1. Alcalinidad a la fenolftaleína: Se agrega 0.1ml de indicador de fenolftaleína a una muestra de

volumen adecuado, 50 o 100ml si es posible, contenida en un matraz erlenmeyer. Se titula, sobre una superficie blanca, con ácido valorado 0.02N, hasta la coloración correspondiente al punto equivalencia pH 8.3.

Paso 2. Alcalinidad total con el indicador mixto de verde de bromocresol y rojo de metilo: Se agrega 0.15ml del indicador a la muestra que se ha determinado la alcalinidad a la fenolftaleína, o una muestra de volumen adecuado, de 50 o 100ml si es posible, contenida en un erlenmeyer. Se titula sobre una superficie blanca con ácido valorado 0.02N, en el punto de equivalencia adecuado. El indicador da los siguientes vires de color; azul verdoso arriba de pH 5.2; azul claro a gris espliego a pH de 5.0: gris rojizo claro con tonos azulosos a pH de 4.8 y rosa claro a pH de 4.6.

Paso 3. Alcalinidad total con el indicador de anaranjado de metilo: Se agrega 0.1ml del indicador a la muestra en que se a determinado la alcalinidad a la fenolftaleína o una muestra de volumen adecuado, de 50 o 100ml si es posible, contenida en un erlenmeyer. Se titula sobre una superficie blanca con ácido valorado 0.0200N hasta punto de equivalencia adecuado. El indicador cambia al naranja a u pH de 4.6 y al rosa a un pH de 4.0.

Cálculo

Alcalinidad a la fenolftaleína = ml de ácido valorado x N x 50000 ---

ml de la muestra

Alcalinidad total = ml de ácido valorado x N x 50000 ---

4.1.5. PROTOCOLO DE ENSAYO ACIDEZ

CODIGO

03-01-04

Las aguas naturales contienen pequeñas cantidades de ácido carbónico en equilibrio con el bióxido de carbono disuelto, y además algunas aguas blandas de zonas pantanosas pueden contener ácidos orgánicos extraídos de de la vegetación. Las aguas de las corrientes fluviales que reciben descargas de minas o de algunos desechos industriales, a menudo ostentan un carácter ácido. En aguas negras domésticas frescas, la presencia de acidez indica por lo general, la descarga de desechos industriales ácidos al sistema de alcantarillado.

Discusión General:

La acidez se determina por titulación con una base fuerte, al vire de un indicador apropiado. La titulación al vire de un abarajando de metilo, pH 4.5 se define arbitrariamente como “acidez libre”, porque cuantifica principalmente a los ácidos relativamente fuertes, tales como ácidos minerales; la titulación al vire de la fenolftaleína, pH 8.3, definida como “acidez total”, incluye también a los ácidos débiles, las sales ácidas y la acidez producida por hidrólisis.

Interferencia: Las muestras que contienen sulfato de hierro y aluminio se caracterizan por lo

impreciso y transitorio del vire de la titulación con fenolftaleína que se verifica a la temperatura ambiente, se obtienen mejores resultados titulando a la temperatura de ebullición. El cloro libre residual puede decolorar el indicador de anaranjado de metilo en un medio ácido y este efecto se puede vencer decolorando la muestra con una gota de tiosulfato de sodio 0.1N.

Muestreo y almacenamiento: Las muestras se deben tomar en frascos de polietileno o de cristal

pyrex, conservándose a baja temperatura. Las determinaciones se deben practicar tan pronto como sea posible, de preferencia dentro de las 24 horas.

Aparatos:

Se utilizan los mismos aparatos usados para la realización del ensayo de alcalinidad descrito anteriormente.

Reactivos:

Indicador de Fenolftaleína: Se disuelven 5 g de fenolftaleína en 500 ml de alcohol etílico o isopropílico

y se agregan 500 de agua destilada. A continuación se agrega NaOH 0.02N, a gotas, hasta una ligera coloración rosa.

Indicador de anaranjado de metilo: Se disuelven 0.5 g de anaranjado de metilo en 1 L de agua

destilada.

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3

Solución de hidróxido de sodio 0.02N: Se diluyen 20 ml de NaOH 1N a 1 L, con agua destilada libre

de CO2, se almacena en un frasco de cristal pyrex herméticamente cerrado con un tapón de hule

protegido del CO2 con un tubo de cal sodada. (Para mejores resultados esta solución se debe

preparar semanalmente).

Procedimiento:

Paso 1. Se recomienda que se usen volúmenes de muestra que necesiten menos de 50 ml de la

solución tituladora, pues se obtiene un vire más preciso. Si se usan métodos de indicadores, se elimina el cloro residual disponible agregando 0.05 ml (una gota) de solución de tiosulfato de sodio 0.1N.

Paso 2. Acidez al anaranjado de metilo: Se agregan 0.1 ml del indicador de anaranjado de metilo a

una muestra de volumen apropiado, 50 o 100 ml, si es posible, contenida en una cacerola de porcelana blanca o en un matraz erlenmeyer colocado sobre una superficie blanca. Se titula con el NaOH 0.02N valorado, hasta que el color vire a un débil tono anaranjado, característico de pH 4.5.

Paso 3. Acidez a la fenolftaleína: Se agregan 0.15 ml del indicador de fenolftaleína a un volumen apropiado de muestra, 50 o 100 ml, si es posible, contenida en una cacerola de porcelana blanca o en un erlenmeyer colocado sobre una superficie blanca. Se titula con NaOH 0.02N valorado, hasta la parición del tinte rosa débil, característico de pH 8.3.

Paso 4. Acidez a la fenolftaleína a la temperatura de ebullición: Se agregan entre 0.15 y 0.5 ml de del indicador de fenolftaleína a un volumen apropiado de muestra, 50 o 100 ml, si es posible, contenida en una cacerola de porcelana blanca o un matraz erlenmeyer colocado en una superficie blanca. Se titula con NaOH 0.02N valorado, al vire rosa permanente.

Cálculo:

Mg/L de aceite o grasa = ml de NaOH valorado x normalidad del NaOH x 50.000 Ml de muestra

4.1.6. PROTOCOLO DE ENSAYO DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGENO

CODIGO

04-01-04

DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGENO (DBO – 5 días) 4 SUMARIO Y APLICACIONES:

La demanda bioquímica de oxígeno (DBO) es una prueba usada para la determinación de los requerimientos de oxígeno para la degradación bioquímica de la materia orgánica en las aguas municipales, industriales y en general, residuales; su aplicación permite calcular los efectos de las descargas de los efluentes domésticos e industriales sobre la calidad de las aguas de los cuerpos receptores. Los datos de prueba de la DBO se utilizan en ingeniería para diseñar las plantas de tratamiento de aguas residuales.

-La prueba de la DBO es un procedimiento experimental, tipo bioensayo, que mide el oxígeno requerido por los organismos en sus procesos metabólicos al consumir la materia orgánica presente en las aguas residuales o naturales. Las condiciones estándar del ensayo incluyen incubación en la oscuridad a 20 ºC por un tiempo determinado, generalmente 5 días. Las condiciones naturales de temperatura, población biológica, movimiento del agua, luz solar y concentración de oxígeno no pueden ser reproducidas en el laboratorio. Los resultados obtenidos deben tener en cuenta los factores anteriores para lograr una adecuada interpretación.

LIMITACIONES E INTERFERENCIAS:

Existen numerosos factores que afectan la prueba de la DBO, entre ellos la relación de la materia orgánica soluble a la materia orgánica suspendida, los sólidos sedimentables, los flotables, la presencia de hierro en su forma oxidad o reducida, la presencia de compuestos azufrados y las aguas no bien mezcladas. Al momento no existe una forma de corregir o ajustar estos factores.

-DBO carbonácea contra nitrogenácea. La oxidación de las formas reducidas del nitrógeno como

amoníaco y nitrógeno orgánico, mediada por los microorganismos, ejercen una demanda nitrogenácea, que ha sido considerada como una interferencia en la prueba; sin embargo, esta puede ser eliminada con la adición de inhibidores químicos. Cuando se inhiba la demanda nitrogenácea de oxígeno, reportar los resultados como demanda carbonácea (DBOC5); cuando no se inhiba, reportar

los datos como DBO5.

-Requerimientos de dilución. Si el agua de dilución es de baja calidad, su DBO aparecerá como DBO

de la muestra, efecto que será amplificado por el factor de dilución, y el resultado tendrá una desviación positiva. El método del análisis debe incluir agua de dilución de verificación y agua de dilución como blanco para establecer su calidad, mediante la medición del consumo de oxígeno con una mezcla orgánica conocida, generalmente glucosa y ácido glutámico. La fuente del agua de dilución puede ser: destilada a partir del agua de grifo, o agua libre de sustancias orgánicas biodegradables o bioinhibidoras tales como cloro o metales pesados.

____________________________

4

El agua destilada puede contener amoniaco o compuestos orgánicos volátiles; el agua desionizada también puede estar contaminada con compuestos orgánicos solubles lixiviados del lecho de la resina; el uso de destiladores con conductos o accesorios de cobre en las líneas de agua destilada puede producir agua con cantidades excesivas de cobre, que actúa como biocida.

TOMA Y PRESERVACIÓN DE MUESTRAS:

Las muestras para la determinación de la DBO se deben analizar con prontitud; si no es posible, refrigerarlas a una temperatura cercana al punto de congelación, ya que se pueden degradar durante el almacenamiento, dando como resultados valores bajos. Sin embargo, es necesario mantenerlas el mínimo tiempo posible en almacenamiento, incluso si se llevan a bajas temperaturas. Antes de hacer el análisis calentarlas a 20 ºC.

-Muestras simples. Si el análisis se emprende en el intervalo de 2 h después de la recolección no es

necesario refrigerarlas, de lo contrario, guardar las muestras a 4 ºC o menos; reportar junto con los resultados el tiempo y la temperatura de almacenamiento. Bajo ningún concepto iniciar el análisis después de 24 h de haber tomado la muestra; las muestras empleadas en la evaluación de las tasas retributivas o en otros instrumentos normativos, deben ser analizadas antes que transcurran 6 h a partir del momento de la toma.

-Muestras compuestas. Mantener las muestras a 4 ºC o menos durante el proceso de composición,

que se debe limitar a 24 h. aplicar los mismos criterios que para las muestras sencillas, contando el tiempo transcurrido desde el final del periodo de composición. Especificar el tiempo y las condiciones de almacenamiento como parte de los resultados.

APARATOS:

Botellas de incubación para la DBO, de 250 a 300 ml de capacidad. Lavarlas con detergente, enjuagarlas varias veces, y escurrirlas antes 2la incubación, se debe utilizar un sello de agua, que se puede lograr satisfactoriamente invirtiendo las botellas en un baño de agua o adicionando agua en el borde cóncavo de la boca de las botellas especiales para la DBO. Colocar una copa de papel o plástica, o un capuchón metálico sobre la boca de la botella para reducir la evaporación del sello de agua durante la incubación.

-Incubadora de agua o baño de agua; controlada termostáticamente a 20 +/- 1 ºC. Excluir cualquier

fuente luminosa para eliminar el proceso de producción fotosintética de OD. REACTIVOS:

-Solución tampón de fosfato. Disolver 8.5 g de KH2PO4, 21.75 g de K2HPO4, 33.4 g de Na2HPO47H2O

y 1.7 g de NH4Cl en aproximadamente 500 ml de agua destilada y diluir a 1 L. El pH debe ser 7.2 sin

posteriores ajustes. Si se presenta alguna señal de crecimiento biológico, descartar este o cualquiera de los otros reactivos.

-Solución de sulfato de magnesio. Disolver 22.5 g de MgSO47H2O en agua destilada y diluir a 1 L.

-Solución de cloruro de calcio. Disolver 27.5 g de CaCl2 en agua destilada y diluir a 1 L.

-Solución de cloruro férrico. Disolver 0.25 g de FeCl36H2O en agua destilada, y diluir a 1 L.

-Soluciones ácida y alcalina, 1 N, para dilución de muestras cáusticas o ácidas.

1) Ácido. A un volumen apropiado de agua destilada agregar muy lentamente y mientras se agita, 28 ml de ácido sulfúrico concentrado; diluir a 1 L.

2) Álcali. Disolver 40 g de hidróxido de sodio en agua destilada y diluir a 1 L.

-Solución de sulfito de sodio. Disolver 1.575 g de Na2SO3 en 1000 ml de agua destilada. Esta

solución no es estable y se debe preparar diariamente.

-Solución de glucosa-ácido glutámico. Secar a 103 ºC por 1 h glucosa y ácido glutámico grado

reactivo. Disolver 150 mg de glucosa y 150 mg de ácido glutámico en agua destilada y diluir a 1 L. preparar inmediatamente antes de su uso.

-Solución de cloruro de amonio. Disolver 1.15 g de NH4Cl en 500 ml de agua destilada, ajustar el pH

a 7.2 con solución de NaOH, y diluir a 1 L. la solución contiene 0.3 mg de N/ml.

PROCEDIMIENTO:

-Preparación del agua de dilución.

Paso 1.Colocar la cantidad de agua necesaria en una botella y agregar por cada litro, 1 ml de cada una de las siguientes soluciones: tampón fosfato, MgSO4, CaCL2 y FeCl3. El agua de dilución se

puede inocular como se describe en 6.4; chequear y guardar como se describe en 6.2 y 6.3, de tal manera que siempre se tenga disponible.

Llevar el agua de dilución a una temperatura de 20 ºC antes de su uso; saturarla con OD por agitación en una botella parcialmente llena, por burbujeo de aire filtrado libre de materia orgánica, o guardarla en botellas lo suficientemente grandes con tapón de algodón, para permitir su saturación. Emplear material de vidrio bien limpio para proteger la calidad del agua.

-Verificación del agua de dilución.

Paso 2.Aplicar este procedimiento como una forma de verificación básica de la calidad del agua de

dilución.

Si el agua consume más de 0.2 mg de oxígeno/L se debe mejorar su purificación o emplear agua de otra fuente; si se usa el procedimiento de inhibición de la nitrificación, el agua de dilución inoculada, se debe guardar en un sitio oscuro a temperatura ambiente hasta que el consumo de oxígeno se reduzca lo suficiente para cumplir el criterio de verificación. Confirmar la calidad del agua de dilución que esta en uso, pero no agregar semilla para mejorar su calidad. El almacenamiento no es recomendable cuando se va a determinar DBO sin inhibición de nitrificación, ya que los organismos nitrificantes se pueden desarrollar en este periodo. Revisar el agua de dilución para determinar la concentración de amonio, y si es suficiente después del almacenamiento; de lo contrario, agregar solución de cloruro de amonio para asegurar un total de 0.45 mg de amonio como nitrógeno/L. si el agua de dilución no ha sido almacenada para mejorar su calidad, agregar la cantidad suficiente de semilla para producir un consumo de OD de 0.05 a 0.1 mg/L en 5 días a 20 ºC. Llenar una botella de DBO con agua de dilución, determinar el OD inicial, incubar a 20 ºC por 5 días y determinar el OD final como se describe en 6.8 y 6.10. El OD consumido en este lapso no debe ser mayor a 0.2 mg/L y preferiblemente menor a 0.1 mg/L.

-Chequeo con glucosa-ácido glutámico.

Paso 3. Debido a que la prueba de la DBO es un bioensayo, sus resultados pueden estar muy

influenciados por sustancias tóxicas o por el uso de semillas de mala calidad. Muchas veces el agua destilada se puede contaminar con cobre, o algunos inóculos de aguas residuales pueden ser relativamente inactivos, y se emplean tales aguas o inóculos siempre se van a obtener bajos resultados. Controlar periódicamente la calidad del agua de dilución, la efectividad de las semillas y la técnica analítica, por mediciones de la DBO para compuestos orgánicos puros y muestras con adiciones conocidas. En general, para determinaciones de la DBO que no requieran una semilla adaptada, usar como solución estándar de chequeo una mezcla de 150 mg de glucosa/L y 150mg de ácido glutámico/L. la glucosa tiene una velocidad de oxidación excepcionalmente alta y variable, pero cuando es empleada con ácido glutámico se estabiliza, y es similar a la obtenida con aguas residuales municipales. Si un agua residual contiene un constituyente mayoritario identificable, que contribuye a la DBO, usar este compuesto en reemplazo de glucosa-ácido glutámico.

Determinar la DBO5 a 20 ºC de una dilución al 2% de la solución estándar de chequeo glucosa-ácido

glutámico mediante las técnicas en los numerales 6.4 a 6.10. Evaluar los datos como se describe en la sección de Precisión.

-Incubación.

Paso 4. Origen de las semillas o inóculo. Es necesario que en la muestra este presente una población de microorganismos capaces de oxidar la materia orgánica biodegradable. Las aguas residuales domésticas no cloradas, los efluentes no desinfectados de plantas de tratamiento biológico, y las aguas superficiales que reciben descargas residuales contienen poblaciones satisfactorias de microorganismos. Algunas muestras no contienen una población microbiana suficiente (por ejemplo, efluentes industriales sin tratamiento, aguas desinfectadas, efluentes con elevada temperatura o con valores extremos de pH), por tanto deben inocularse por adición de una población adecuada de microorganismos. La semilla o inóculo preferible es el efluente de un sistema de tratamiento biológico, en su defecto, el sobrenadante de aguas residuales domésticas después de dejarlas decantar a temperatura ambiente por lo menos 1 h, pero no más de 36 h. cuando se emplee el efluente de un proceso de tratamiento biológico, se recomienda aplicar el procedimiento de inhibición de la nitrificación.

Algunas muestras pueden contener materiales no degradables a las tasas normales de trabajo de los microorganismos; inocular tales muestras con una población microbiana adaptada, obtenida a partir de efluentes sin desinfectar de un proceso de tratamiento biológico de aguas residuales. También se puede la obtener semilla en el cuerpo receptor del vertimiento, preferiblemente de 3 a 8 Km después del punto de descarga. Cuando no se disponga de ninguna de dichas fuentes del inóculo, desarrollar en el laboratorio una semilla adaptada, por aireamiento continuo de la muestra clarificada de agua residual doméstica y adición de pequeños incrementos diarios de aguas residuales. Para obtener la población microbiana inicial, usar una suspensión de suelo, un lodo activado, o una preparación a partir de semilla comercial. Ensayar el rendimiento de la semilla haciendo pruebas de la DBO en las muestras hasta obtener una población satisfactoria. Silos valores de la DBO aumentan con el tiempo hasta un valor constante, se consideran como un indicio de la adaptación sucesiva de la semilla o inóculo.

-Control de inóculos.

Paso 5.Determinar la DBO del material inoculante como si se tratara de una muestra. De este valor y

del conocimiento del dato de agua de dilución determinar el OD consumido. Hacer las diluciones necesarias hasta obtener una disminución de por lo menos 50% del OD. La gráfica de la disminución de OD expresada en mg/L contra ml de inóculo, origina una recta cuya pendiente debe interpretarse como la disminución de OD por ml de inóculo. La intercepción de la recta con el eje de los valores de reducción del OD representa la disminución del oxígeno provocada por el agua de dilución, valor que debe ser inferior a 0.1 mg/L (ver 6.8). Con el objeto de corregir el valor de OD consumido por una muestra, se debe retar a éste el consumido por el inóculo. El consumo de OD del agua de dilución más el inóculo puede estar en el intervalo de 0.6 a 1.0 mg/L. en el numeral 6.6 se describen las técnicas para adición de material inoculante del agua de dilución, para dos métodos de dilución de muestras.

-Blanco de agua de dilución.

Paso 6. Con el objeto de verificar la calidad del agua de dilución sin inóculo y la limpieza de los materiales, usar una porción de la misma y llevarla junto con la muestra a través de todo el procedimiento. El OD consumido por el agua de dilución debe ser menor a 0.2 mg/L y preferiblemente no mayor de 0.1 mg/L:

-Pretratamiento de la muestra.

Muestras con alcalinidad cáustica o acidez.

1. Neutralizar las muestras a pH entre 6.5 y 7.5 con una solución de ácido sulfúrico (H2SO4) o

hidróxido de sodio (NaOH) de concentración tal que la cantidad del reactivo no diluya la muestra en más de 0.5%. La menor dilución de muestra no debe afectar el pH dado por el agua de dilución inoculada.

-Muestras con compuestos residuales de cloro.

2. Evitar las muestras que contengan cloro residual, tomarlas antes del proceso de cloración, si la muestra ha sido clorada pero no representa el cloro r3esidual detectable, inocular el agua de dilución No ensayar las muestras que han sido declorardas, sin inocular el agua de dilución. En algunas muestras, el cloro se elimina sise dejan 1 o 2 h a la luz, lo cual puede suceder durante el transporte y manejo de la muestra. Para muestras en las cuales el cloro residual en un tiempo razonablemente corto, eliminar el cloro residual por adición de solución de Na2SO3. El volumen de Na2SO3 se

determina en una porción de 100 a 1000 ml de la muestra, previamente neutralizada, por la adición de 10 ml de ácido acético 1 + 1 o H2SO4 1 + 50, 10 ml de solución de yoduro de potasio (10 g KI/100

ml), por cada 1000 ml de muestra; el volumen resultante se titula con solución de Na2SO3 hasta su

punto final, determinado por el indicador almidón-yodo. Se agrega a la muestra neutralizada, el volumen relativo de Na2SO3 determinado, se mezcla bien y se deja en reposo cerca de 10 a 20

minutos. Ensayar la muestra para determinar el cloro residual. (NOTA: un exceso de Na2SO3 en la

muestra, consume oxígeno y reacciona con ciertas cloraminas orgánicas que pueden estar presentes en muestras tratadas).

-Muestras contaminadas con sustancias tóxicas.

3. Las muestras de aguas residuales provenientes de industrias, por ejemplo electroquímicas, contienen metales tóxicos. Estas muestras requieren de estudios especiales y deben ser tratadas antes de medirles la DBO.

-Muestras sobresaturas con OD.

4. En muestras procedentes de aguas muy frías o de aguas en que la producción primaria es alta, los valores de OD a 20 ºC suelen ser mayores de 9 mg de OD/L. para prevenir pérdidas de oxígeno durante la incubación, llevar la temperatura de la muestra a 20 ºC en una botella parcialmente llena, mientras se sacude fuertemente o se burbujea aire comprimido filtrado y limpio.

-Ajuste de temperatura de la muestra.

5. Llevar las muestras a 20 ºC +/- 1 antes de hacer las diluciones. -Inhibición de la nitrificación.

6. A las muestras contenidas en botellas de 300 ml se agregan 3 mg de 2-cloro-6-(triclorometil)-piridina (TCMP) o se puede agregar directamente al agua de dilución para lograr una concentración final de aproximadamente 10 mg de TCMP/L. (NOTA: es posible que la TCMP se disuelva lentamente y permanezca flotando en la superficie de la muestra, algunas formulaciones comerciales se disuelven más fácilmente pero no son 100% puras, por lo que se debe ajustar la dosificación). Las muestras que requiere el procedimiento de inhibición de la nitrificación incluyen: efluentes tratados biológicamente, muestras inoculadas con efluentes tratados biológicamente, y aguas de río, pero no se limitan necesariamente a estas, en el reporte de resultados registrar el uso del procedimiento de inhibición de la nitrificación.

-Técnica de dilución.

7. Los resultados más acertados se obtienen con diluciones de muestra en las que los valores de OD residual son por lo menos 1 mg/L y un consumo de OD de por lo menos 2 mg/L después de los 5 días de incubación. La experiencia con muestras de diferente origen permiten optimizar el número de diluciones requeridas; la relación de la DQO con la DBO puede construir una guía efectiva para la selección de las diluciones más convenientes. Si no se dispone de esta metodología, se pueden emplear las diluciones de 0.0 a 1.0 % para efluentes líquidos industriales, 1 a 5 % para efluentes industriales no tratados y decantados, 5 a 25 % para efluentes con tratamiento secundario o biológico, y 25 a 100 % para corrientes contaminadas.

-Las diluciones se efectúan en probetas y luego se transfieren a las botellas de DBO, o se preparan directamente en las botellas. Cualquiera de los dos métodos de dilución puede combinarse con cualquier técnica para la medición de OD. El número de botellas a ser preparadas para cada uno,

depende de la técnica de análisis de OD y del número de réplicas deseadas. Cuando sea necesaria la inoculación, agregar directamente la semilla al agua de dilución o a cada probeta o botella de DBO antes de la dilución. La inoculación de las probetas evita la disminución de la relación semilla-muestra cuando se hace un incremento en las diluciones.

-Diluciones preparadas en probeta.

8. Si se emplea el método modificado de la azida para la medición de OD, trasvasar cuidadosamente el agua de dilución- inoculada si es necesario-, hasta llenar la mitad de una probeta de 1 a 2 L de capacidad por medio de sifón para evitar la entrada de aire. Agregar la cantidad deseada de muestra cuidadosamente mezclada y diluir al nivel apropiado con agua de dilución, mezclar bien con una varilla tipo émbolo y evitar la entrada de aire. Transvasar la dilución a dos botellas de DBO por medio de sifón. Determinar el OD inicial en una de estas botellas. Tapar herméticamente la segunda botella, con sello de agua, incubar por 5 días a 20 ºC. Si se determina el OD por el método de electrodo de membrana, transvasar la mezcla de dilución a una botella de DBO por medio de sifón. Determinar el OD inicial en esta botella, descartar el residuo y llenar nuevamente la botella con muestra diluida. Tapar herméticamente la botella, con sello de agua, e incubar por 5 días a 20 ºC.

-Diluciones preparadas directamente en botellas de DBO.

9. Con una pipeta de boca ancha agregar el volumen deseado a diferentes botellas de DBO de volumen conocido. Agregar, a cada botella, o al agua de dilución, las cantidades apropiadas de semilla; llenar las botellas con suficiente agua de dilución, inoculada si es necesario, de tal manera que al insertar el tapón se desplace todo el aire, sin dejar burbujas. Para adiciones mayores de 1:100 hacer una dilución preliminar en una probeta antes de hacer la dilución final. Preparar dos botellas de cada dilución cuando se empleen los métodos yodométricos de volumetría para la determinación de OD; determinar el OD inicial en una de las botellas, tapar herméticamente la segunda botella, con sello de agua, e incubar por 5 días a 20 ºC. Si se emplea el método del electrodo de membrana para la determinación de OD, preparar solamente una botella de DBO por cada dilución, determinar el OD inicial en esta botella y reemplazar cualquier contenido desplazado para llenar la botella. Tapar herméticamente, con sello de agua, e incubar por 5 días a 20 ºC. Enjuagar el electrodo de OD entre determinaciones para prevenir la contaminación cruzada de las muestras.

-Incubación.

11. Incubar a 20 +/- 1 ºC las botellas que contienen las diluciones, los controles de semilla, los blancos de agua de dilución y los patrones de glucosa-ácido glutámico. Hacer un sello de agua como se describe en 6.7.

-Determinación del OD final.

12. Determinar el OD final en las muestras diluidas, los blancos y los patrones después de 5 días de incubación como se describe en 6.8.

CALCULOS:

Cuando el agua de dilución no ha sido inoculada: DBO5, mg / L = D1 – D2

P Cuando el agua de dilución ha sido inoculada:

DBO5, mg / L = (D1 – D2) – (B1 – B2) ƒ

P Donde:

D1 = OD de la muestra diluida inmediatamente después de la preparación, mg/L.

D2 = OD de la muestra diluida después de 5 días de incubación a 20 ºC, mg/L.

P = fracción volumétrica decimal de la muestra empleada.

B1 = OD del control de semilla antes de la incubación, mg/L (sección 6.1.4).