Trabajo Fase Iii-agua.corregido.docx

UNIDAD 2: FISICOQUÍMICA DE SISTEMAS ACUOSOS FASE III – AGUA

TUTORA MARIA YOLANDA PAEZ

JOHAN ESTEBAN NOSSA GARCIA C.C. 1057593089

GRUPO 358115_11

FÍSICO QUÍMICA AMBIENTAL

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS AGRICOLAS, PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE – ECAPMA PROGRAMA DE INGENIERIA AMBIENTAL 14 DE ABRIL DE 2018

ANEXO 1. FASE 3 - AGUA Ingrese número de grupo Cuenca Estación de monitoreo

11 Río Bogotá Puente Salazar Balance de cargas

Parámetro pH Temperatura Caudal DBO5 SST SDT Conductividad Dureza Alcalinidad Fósforo Total OD OD Coliformes Totales

Unidad

Und. °C m3/s g/m3 g/m3 mg/L uS/cm g/m3 g/m3 g/m3 mg/L % NMP/100m l

Aguas arriba Vertimiento Valor Valor

Aguas abajo Valor

X X

6,93 17,87 15,48 53,22 54,50 312,86 425,66 54,98 116,14 3,03 0,42

8,00 20,00 22,02 368.013,80 331,00 8.480,00 10.600,00 61,00 194,00 1,20 0,10

𝟐𝟎, 𝟎𝟎 𝟑𝟕, 𝟓 𝟐𝟏𝟔. 𝟏𝟏𝟗, 𝟔𝟕 𝟐𝟏𝟔, 𝟖𝟔 𝟓. 𝟏𝟎𝟖, 𝟔𝟎 𝟏𝟎. 𝟔𝟎𝟎, 𝟎𝟎 𝟔𝟏, 𝟎𝟎 𝟏𝟔𝟏, 𝟖𝟔 𝟏, 𝟗𝟓 𝟎, 𝟏𝟎

4,41

𝟏, 𝟎𝟓

𝟏, 𝟎𝟓

X

3.110.561

15.246,24

15.246,24

X

𝟖, 𝟎𝟎

Cálculo de indicadores de contaminación - ICO ICOMO ICOMI ICOSUS ICOTRO ICOTEM ICOpH

Parámetro Conservativo No cons.

Aguas arriba

Aguas abajo

𝟏. 𝟎𝟖

𝟏, 𝟔𝟔

X X X X X X X X X

Para calcular el balance de cargas del vertimiento de aguas abajo empleamos el caudal aguas arriba y el caudal del vertimiento. 𝟑

𝑸𝒂𝒈𝒖𝒂𝒔 𝒂𝒓𝒓𝒊𝒃𝒂 𝟏𝟓, 𝟒𝟖 𝒎 ⁄𝒔 𝟑

𝑸𝒗𝒆𝒓𝒕𝒊𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 𝟐𝟐, 𝟎𝟐 𝒎 ⁄𝒔 1. Nos dirigimos hallar el caudal aguas abajo el cual es la resta del caudal aguas arriba menos el caudal del vertimiento.

𝑄𝑎𝑔𝑢𝑎𝑠𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜 = 𝑄𝐴𝑔𝑢𝑎𝑠𝐴𝑟𝑟𝑖𝑏𝑎 + 𝑄𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 3

3

𝑄𝑎𝑔𝑢𝑎𝑠𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜 = 15,48 𝑚 ⁄𝑠 + 22,02 𝑚 ⁄𝑠 3

𝑄𝐴𝑔𝑢𝑎𝑠𝐴𝑏𝑎𝑗𝑜 = 37,5 𝑚 ⁄𝑠 2. Concentraciones de aguas abajo para DBO5, SST, dureza, alcalinidad, fosforo total.  Concentración de DBO5

𝐶𝑜𝑛. 𝐴. 𝐴𝑏𝑎𝑗𝑜 =

(𝑄. 𝐴. 𝐴𝑟𝑟𝑖𝑏𝑎 ∗ 𝐶𝑜𝑛. 𝐷𝐵𝑂5) + (𝑄. 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖.∗ 𝐶𝑜𝑛. 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖. ) 𝑄. 𝐴. 𝐴𝑏𝑎𝑗𝑜

Cons.DBO5: 53,22 g/m3 Cons.verti: 368.013,80 g/m3

3 3 𝑔 𝑔 (15,48 𝑚 ⁄𝑠 ∗ 53,22 ⁄ 3 ) + (22,02 𝑚 ⁄𝑠 ∗ 368.013,80 ⁄ 3 ) 𝑚 𝑚 𝐶𝑜𝑛. 𝐴. 𝐴𝑏𝑎𝑗𝑜 = 3 𝑚 37,5 ⁄𝑠

𝒈

𝑪𝒐𝒏. 𝑨. 𝑨𝒃𝒂𝒋𝒐 = 𝟐𝟏𝟔. 𝟏𝟏𝟗, 𝟔𝟕 ⁄𝒎𝟑

 Concentración de SST (sólidos suspendidos totales)

𝐶𝑜𝑛. 𝐴. 𝐴𝑏𝑎𝑗𝑜 =

(𝑄. 𝐴. 𝐴𝑟𝑟𝑖𝑏𝑎 ∗ 𝐶𝑜𝑛. SST) + (𝑄. 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖.∗ 𝐶𝑜𝑛. 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖. ) 𝑄. 𝐴. 𝐴𝑏𝑎𝑗𝑜

Cons.SST: 54,50 g/m3 Cons.verti: 331,00 g/m3 3 3 𝑔 𝑔 (15,48 𝑚 ⁄𝑠 ∗ 54,50 ⁄ 3 ) + (22,02 𝑚 ⁄𝑠 ∗ 331,00 ⁄ 3 ) 𝑚 𝑚 𝐶𝑜𝑛. 𝐴. 𝐴𝑏𝑎𝑗𝑜 = 3 37,5 𝑚 ⁄𝑠

𝒈

𝑪𝒐𝒏. 𝑨. 𝑨𝒃𝒂𝒋𝒐 = 𝟐𝟏𝟔, 𝟖𝟔 ⁄𝒎𝟑

 Concentración de SDT (solidos disueltos totales) K = 735 para aguas mezclada CE= 0,42566 dS/m conductividad electica aguas arriba 𝑆𝐷𝑇 = 𝐾 ∗ 𝐶𝐸 𝑆𝐷𝑇 = 735 ∗ 0,42566 = 312,86

𝑚𝑔 ⁄𝐿

K = 735 para aguas mezclada CE= 10,6 dS/m conductividad eléctrica del vertimiento 𝑆𝐷𝑇 = 735 ∗ 10,6 = 8.480,00

𝐶𝑜𝑛. 𝑆𝐷𝑇. 𝐴. 𝐴𝑏𝑎𝑗𝑜 =

𝐶𝑜𝑛. SDT. 𝐴. 𝐴𝑏𝑎𝑗𝑜 =

(𝑄. 𝐴. 𝐴𝑟𝑟𝑖𝑏𝑎 ∗ 𝐶𝑜𝑛. SDT) + (𝑄. 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖.∗ 𝐶𝑜𝑛. 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖. ) 𝑄. 𝐴. 𝐴𝑏𝑎𝑗𝑜

3 𝑚𝑔⁄ 𝑚3⁄ ∗ 8.480,00 𝑚𝑔⁄ ) (15,48 𝑚 ⁄𝑠 ∗ 312,86 𝑠 𝐿) + (22,02 𝐿 3 37,5 𝑚 ⁄𝑠

𝑪𝒐𝒏. 𝑺𝑫𝑻. 𝑨. 𝑨𝒃𝒂𝒋𝒐 = 𝟓. 𝟏𝟎𝟖, 𝟔𝟎  Concentración de alcalinidad

𝒎𝒈

⁄𝑳

𝐶𝑜𝑛. 𝐴. 𝐴𝑏𝑎𝑗𝑜 =

(𝑄. 𝐴. 𝐴𝑟𝑟𝑖𝑏𝑎 ∗ 𝐶𝑜𝑛. Alcal) + (𝑄. 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖.∗ 𝐶𝑜𝑛. 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖. ) 𝑄. 𝐴. 𝐴𝑏𝑎𝑗𝑜

Cons.Alcal: 116,14 g/m3 Cons.verti: 194,00 g/m3

𝑔 𝑔 (15,48 𝑚 ⁄𝑠 ∗ 116,14 ⁄ 3 ) + (22,02 𝑚 ⁄𝑠 ∗ 194,00 ⁄ 3 ) 𝑚 𝑚 𝐶𝑜𝑛. 𝐴. 𝐴𝑏𝑎𝑗𝑜 = 3 𝑚 37,5 ⁄𝑠 3

3

𝒈

𝑪𝒐𝒏. 𝑨. 𝑨𝒃𝒂𝒋𝒐 = 𝟏𝟔𝟏, 𝟖𝟔 ⁄𝒎𝟑

 Concentración de fosforo total

𝐶𝑜𝑛. 𝐴. 𝐴𝑏𝑎𝑗𝑜 =

(𝑄. 𝐴. 𝐴𝑟𝑟𝑖𝑏𝑎 ∗ 𝐶𝑜𝑛. Fos. total) + (𝑄. 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖.∗ 𝐶𝑜𝑛. 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖. ) 𝑄. 𝐴. 𝐴𝑏𝑎𝑗𝑜

Cons.Fos.total: 3,03 g/m3 Cons.verti: 1,20 g/m3

𝑔 𝑔 (15,48 𝑚 ⁄𝑠 ∗ 3,03 ⁄ 3 ) + (22,02 𝑚 ⁄𝑠 ∗ 1,20 ⁄ 3 ) 𝑚 𝑚 𝐶𝑜𝑛. 𝐴. 𝐴𝑏𝑎𝑗𝑜 = 3 𝑚 ⁄ 37,5 𝑠 3

3

𝒈

𝑪𝒐𝒏. 𝑨. 𝑨𝒃𝒂𝒋𝒐 = 𝟏, 𝟗𝟓 ⁄𝒎𝟑

 Porcentaje de OD aguas arriba

%𝒔𝒂𝒕 =

𝟏𝟎𝟎 ∗ 𝑪𝒐𝒏. 𝐎𝐃 𝑪𝒑

Cp: característica del agua Con.OD: concentración de oxígeno disuelto %𝒔𝒂𝒕 =

𝒎𝒈⁄ 𝑳 = 𝟒. 𝟒𝟏% 𝒎𝒈⁄ 𝟗, 𝟓𝟑 𝑳

𝟏𝟎𝟎 ∗ 𝟎, 𝟒𝟐

 Porcentaje de OD en el vertimiento y aguas abajo

Cp: característica del agua Con.OD: concentración de oxígeno disuelto %𝒔𝒂𝒕 =

𝒎𝒈⁄ 𝑳 = 𝟏. 𝟎𝟓% 𝒎𝒈⁄ 𝟗, 𝟓𝟑 𝑳

𝟏𝟎𝟎 ∗ 𝟎, 𝟏𝟎

 Concentración de coliformes totales

𝐶𝑜𝑛. 𝐴. 𝐴𝑏𝑎𝑗𝑜 =

(𝑄. 𝐴. 𝐴𝑟𝑟𝑖𝑏𝑎 ∗ 𝐶𝑜𝑛. Colif. Totales) + (𝑄. 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖.∗ 𝐶𝑜𝑛. 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖. ) 𝑄. 𝐴. 𝐴𝑏𝑎𝑗𝑜

Cons.Colif.Totales: 3.110.561 NMP/100ml Cons.verti: 15.246,24 NMP/100ml

3

3

(1337,47 m ⁄dia ∗ 3.110.561 𝑁𝑀𝑃⁄100𝑚𝑙 ) + (1902,53 𝑚 ⁄𝑑𝑖𝑎 ∗ 15.246,24 𝑁𝑀𝑃⁄100𝑚𝑙 ) 𝐶𝑜𝑛. 𝐴. 𝐴𝑏𝑎𝑗𝑜 = 3 3240 𝑚 ⁄𝑑𝑖𝑎

𝑪𝒐𝒏. 𝑨. 𝑨𝒃𝒂𝒋𝒐 = 𝟏. 𝟐𝟗𝟐. 𝟗𝟗𝟎, 𝟐𝟔 𝑵𝑴𝑷⁄𝟏𝟎𝟎𝒎𝒍 Cálculo del índice de Contaminación por Materia Orgánica ICOMO agua arriba y aguas abajo del rio Bogotá.

Se obtiene a través de la demanda bioquímica de Oxigeno (DBO5), Coliformes totales y porcentaje de saturación de oxígeno. Se define entre un rango de 0 a 1 donde el aumento desde el valor más bajo se relaciona con el aumento de contaminación en el cuerpo del agua

1. Para hallar el DBO5, los coliformes totales y la saturación de oxigeno del agua del rio Bogotá se emplea la siguiente fórmula para el ICOMO. 𝑰𝑪𝑶𝑴𝑶 =

𝟏 (𝑰 + 𝑰𝑫𝑩𝑶 + 𝑰𝒐𝒙𝒊𝒈𝒆𝒏𝒐 ) 𝟑 𝒄𝒐𝒍𝒊𝒇𝒐𝒓𝒎𝒆𝒔

 Aguas arriba Para llegar a la formula general tenemos que hallar los resultados para cada parámetro analizar, comenzando con el DBO5 y terminando con el oxígeno. 𝑰𝑫𝑩𝑶 = −𝟎. 𝟎𝟎𝟓 + 𝟎. 𝟕𝟎𝒍𝒐𝒈𝟏𝟎 𝑫𝑩𝑶(𝒎𝒈/𝑳) DBO>30mg/L=1 DBO<2mg/L=0

2. Ahora nos dirigimos a emplear los cálculos propuestos respecto al ICOMO para aguas arribas. Para el DBO5 aguas arriba Valor de DBO5=53,22 g/m3 𝐼𝐷𝐵𝑂 = −0,005 + 0,70𝑙𝑜𝑔10 (53,22) 𝐼𝐷𝐵𝑂 = 1,20 Para los coliformes totales aguas arriba IColiformes Totales = −1.44 + 0.56𝑙𝑜𝑔10 Col. Tot. (NMP⁄100ml)

IColiformes Totales = −1.44 + 0.56𝑙𝑜𝑔10 Col. Tot. (3.110.561⁄100ml) IColiformes Totales = 1,07

Coliformes Totales>20.000(NMP/100ml)=1 Coliformes Totales<500(NMP/100ml)=0

Para el oxígeno disuelto aguas arriba

𝑰𝒐𝒙𝒊𝒈𝒆𝒏𝒐 = 𝟏 − 𝟎, 𝟎𝟏 𝑶𝒙𝒊𝒈𝒆𝒏𝒐 𝑰𝒐𝒙𝒊𝒈𝒆𝒏𝒐 = 𝟏 − 𝟎, 𝟎𝟒𝟒 𝑶𝒙𝒊𝒈𝒆𝒏𝒐 = 𝟎, 𝟗𝟔

Oxígenos (%) mayores a 100% tiene un índice de oxigeno de 0. 3. Aplicamos la fórmula del ICOMO 𝑰𝑪𝑶𝑴𝑶 = 𝑰𝑪𝑶𝑴𝑶 =

 Aguas abajo Para el DBO5 aguas abajo

𝟏 (𝑰 + 𝑰𝑫𝑩𝑶 + 𝑰𝒐𝒙𝒊𝒈𝒆𝒏𝒐 ) 𝟑 𝒄𝒐𝒍𝒊𝒇𝒐𝒓𝒎𝒆𝒔

𝟏 (1,07 + 1,20 + 𝟎, 𝟗𝟔) = 𝟏. 𝟎𝟖 𝟑

𝑰𝑫𝑩𝑶 = −𝟎. 𝟎𝟎𝟓 + 𝟎. 𝟕𝟎𝒍𝒐𝒈𝟏𝟎 𝑫𝑩𝑶(𝒎𝒈/𝑳) 𝑰𝑫𝑩𝑶 = −𝟎. 𝟎𝟎𝟓 + 𝟎. 𝟕𝟎𝒍𝒐𝒈𝟏𝟎 (𝟐𝟏𝟔. 𝟏𝟏𝟗, 𝟗𝟎) 𝐼𝐷𝐵𝑂 = 3.79

𝑚𝑔 ⁄𝐿

DBO>30mg/L=1 DBO<2mg/L=0 Para los coliformes totales aguas abajo IColiformes Totales = −1.44 + 0.56𝑙𝑜𝑔10 Col. Tot. (NMP⁄100ml) IColiformes Totales = −1,44 + 0.56𝑙𝑜𝑔10 Col. Tot. (15.246,24⁄100ml) IColiformes Totales = 0,22

Coliformes Totales>20.000(NMP/100ml)=1 Coliformes Totales<500(NMP/100ml)=0

Para el oxígeno disuelto aguas abajo

𝑰𝒐𝒙𝒊𝒈𝒆𝒏𝒐 = 𝟏 − 𝟎, 𝟎𝟏 𝑶𝒙𝒊𝒈𝒆𝒏𝒐 𝑰𝒐𝒙𝒊𝒈𝒆𝒏𝒐 = 𝟏 − 𝟎, 𝟎𝟏𝟎 𝑶𝒙𝒊𝒈𝒆𝒏𝒐 = 𝟎, 𝟗𝟗

Oxígenos (%) mayores a 100% tiene un índice de oxigeno de 0. 1. Aplicamos la fórmula del ICOMO 𝑰𝑪𝑶𝑴𝑶 =

𝟏 (𝑰 + 𝑰𝑫𝑩𝑶 + 𝑰𝒐𝒙𝒊𝒈𝒆𝒏𝒐 ) 𝟑 𝒄𝒐𝒍𝒊𝒇𝒐𝒓𝒎𝒆𝒔

𝑰𝑪𝑶𝑴𝑶 =

𝟏 (𝟎, 𝟐𝟐 + 𝟑. 𝟕𝟗 + 𝟎, 𝟗𝟗) = 𝟏, 𝟔𝟔 𝟑