REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA EXPERIMENTAL LIBERTADOR INSTITUTO PEDAGÓGICO DE BARQUISIMETO LUIS BELTRÁN PRIETO FIGUEROA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES DETERMINACIÓN DE NIVELES DE CROMO EN LA LAGUNA OXIDATIVA LOCALIZADA EN LA COMUNIDAD DE PADRE DIEGO POR MEDIO DE LA TECNICA DE ESPECTROFOTOMETRÍA DE ABSORCIÓN ATÓMICA CON LLAMA. Autores: Luis Uris Walter Casamayor
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD PEDAGÓGICA EXPERIMENTAL LIBERTADOR
INSTITUTO PEDAGÓGICO DE BARQUISIMETOLUIS BELTRÁN PRIETO FIGUEROA
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES
DETERMINACIÓN DE NIVELES DE CROMO EN LA LAGUNA OXIDATIVA LOCALIZADA EN LA COMUNIDAD DE PADRE DIEGO POR MEDIO DE LA TECNICA DE ESPECTROFOTOMETRÍA DE ABSORCIÓN ATÓMICA
CON LLAMA.
Autores: Luis Uris Walter Casamayor Tutor: Teodoro Vizcaya
Barquisimeto, Junio de 2013
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA EXPERIMENTAL LIBERTADOR
INSTITUTO PEDAGÓGICO LUIS BELTRÁN PRIETO FIGUEROA
DETERMINACIÓN DE NIVELES DE CROMO EN LA LAGUNA OXIDATIVA LOCALIZADA EN LA COMUNIDAD DE PADRE DIEGO POR MEDIO DE LA TECNICA DE ESPECTROFOTOMETRÍA DE ABSORCIÓN ATÓMICA
CON LLAMA
Autores: Luis Uris Walter Casamayor Tutor: Teodoro Vizcaya
Barquisimeto, Junio de 2013
RESUMEN
El propósito principal de este trabajo fue evaluar los niveles de cromo presentes en la laguna de oxidación y comparar con los valores de la norma venezolana COVENIN para Aguas naturales, Industriales y residuales permisibles. El presente trabajo está enmarcado en una investigación de naturaleza positivista de nivel descriptivo de diseño de campo, la cual tiene como objetivo evaluar posibles contaminaciones en el ambiente.
Descriptores: Niveles de cromo, espectrofotometría de Absorción Atómica, Curtiembres, Contaminación Ambiental.
INTRODUCCIÓN
Existen metales pesados como el cromo (Cr) que en pequeñas
concentraciones cumplen funciones esenciales en los seres vivos, pero a
concentraciones elevadas se convierten en tóxicos.
El desarrollo continuo de la industrialización y las elevadas actividades en
sus procesos de operación generan grandes descargas de éste y otros
metales al ambiente provocando contaminación, y por consiguiente, el
deterioro de la salud de los seres vivos y en particular del hombre.
La industria del curtido de cueros es altamente contaminante, La
disposición de los residuos líquidos y sólidos, así como las emisiones
gaseosas sobre cuerpos de agua, suelo y aire degradan la calidad ambiental
de estos últimos y ocasionan daños muchas veces irreversibles.
Genera entre otros, efluentes líquidos con altos contenidos de materia
orgánica, sulfuros y cromo trivalente. Este cromo trivalente no es de gran
toxicidad, pero bajo ciertas condiciones del medio se oxida, transformándose
en cromo hexavalente, elemento de alta toxicidad. Los efluentes de la
industria del cuero alcanzan concentraciones de cromo trivalente hasta de
450 ppm, superando las disposiciones de la Organización Mundial de la
Salud para aguas de consumo, que especifica un máximo de 1 ppm.
Por tanto, el presente estudio de investigación tiene como propósito
determinar los niveles de Cromo totales determinados mediante
espectrofotometría de absorción atómica en la laguna de oxidación ubicada
en el sector Padre Diego la comunidad de Pavia Estado Lara y compararlos
con la normas Covenin y establecer si hay una posible contaminación
ambiental.
CAPÍTULO I
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La curtición es el proceso mediante el cual se convierten las pieles de los
animales (bovinos, ovinos y porcinos) en cueros, este proceso se considera
como una actividad altamente contaminante, debido a la agresividad de los
productos que utiliza en las diferentes etapas que conforman su proceso
productivo.
Entre una de sus etapas esta el uso del Cromo el cual se debe a la calidad
del cuero que se genera; las sales generan un curtido más uniforme y rápido,
y se obtiene, además, una mayor superficie, en contraste con las sales de
aluminio, estas hacen que el cuero se “hinche” y en ebullición se convierta en
un material de consistencia gelatinosa, debido a que los complejos de al que
se unen a las proteínas se hidrolizan fácilmente.
Teniendo en cuenta la dificultad que presenta el uso de sales de Cr en el
curtido donde la cantidad de curtiente que no se fija, y que permanece en los
reflujos y los lodos de depuración, lo cual impide la utilización de los
materiales residuales, principalmente de este metal. La magnitud de este
residual dependerá de la eficiencia del proceso particular del curtido y es
determinada por algunas variables: la oferta del metal, el tiempo de
operación, la temperatura y el pH del baño de curtido, el Cr puede
encontrarse como hexavalente Cr6+ (en forma de ion cromato CrO4-2 o del ion
dicromato Cr2O7-2; o como trivalente Cr3+; este último es más estable y 1.000
veces menos tóxico que el Cr6+.
En la mayoría de casos, el nivel de Cr total que se encuentra en los
cuerpos de agua es bajo (10 μg/L), dado que en el rango de pH en los que se
encuentra el agua, el Cr3+ se encuentra en la forma de Cr(OH)3,que es
insoluble. El Cr6+ es soluble predominando la forma de CrO4 2- y donde a pH
ácidos solo existe el Cr2O7 2-. Sin embargo, cuando se vierten a los ríos los
efluentes, la contaminación alcanza concentraciones superiores a los 25
μg/L.
En la Comunidad de Padre Diego, del municipio Iribarren Estado Lara
está localizada curtiembre Tauro S.A., la cual produce cuero a partir de la
piel fundamentalmente de ganado, Caprino y ovino.
Como consecuencia directa de este proceso se genera una variedad de
desechos químicos líquidos y gaseosos que se distribuyen gran parte en los
efluentes; y un conjunto de residuos sólidos curtidos y no curtidos.
La posible contaminación ambiental producida por estos residuos
químicos es sin duda alguna, un problema, el desconocimiento, desacato o
evasión de normas ambientales; así como la desorganización, indiferencia y
apatía de la mayoría de industriales y artesanos; conllevan a daños al
ecosistema en general.
En función de lo antes expuesto, según (Alejo, 2009) los daños que han
degradado al ambiente a través de las practicas de la industria,
consecuencias de sustancias toxicas en las comidas, malas prácticas en la
agricultura, efecto invernadero, deforestación, contaminación de suelos y
ríos, entre otras han acelerado extinción de especies, mutación de otras
tantas y por consiguiente daños a la salud. El riesgo no es fácilmente
reducido ya que todos estos elementos se combinan y crean un medio
ambiente aterrador lleno de químicos tóxicos desgraciadamente por efectos
antropógenicos.
Tomando en cuenta las consideraciones anteriores y la realidad
presentada, surgen las siguientes interrogantes:
¿Existen niveles elevados de Cromo en la laguna de oxidación? ¿De
qué manera podría afectar la salud de estos trabajadores y a los habitantes
de la comunidad? ¿Cuáles son las medidas de seguridad mínimas a
considerar en la manipulación de este compuesto?
Considerando las interrogantes planteadas, se proponen los siguientes
objetivos con el propósito de dar solución al problema.
OBJETIVOS
General:
-Evaluar según la Legislación Ambiental Venezolana la concentración de
cromo, temperatura y pH, presentes la laguna de oxidación de la comunidad
de Padre Diego por consecuencia de los efluentes industriales vertidos en la
misma.
Específicos:
-Determinar la temperatura y pH.
-Determinar la concentración de Cromo usando el método de
espectrofotometría de absorción atómica.
-Comparar los resultados de concentración de cromo obtenidos de la laguna
de oxidación con las nomas COVENIN.
-Analizar si los resultados obtenidos de concentración de cromo obtenidos
de la laguna de oxidación con las nomas COVENIN.
-Proponer alternativas de mejoras al actual sistema de control de la calidad
de los efluentes industriales, generados en la empresa de curtiembres Tauro
C.A., basadas en los resultados de la presente investigación.
Justificación
La industria curtidora, como consecuencia directa de su proceso
productivo, genera un conjunto de residuos sólidos derivados del cuero
curtido. Uno de los más importantes son las virutas de cromo, que requieren
una atención especial debido a la gran cantidad producida y a los efectos
negativos que pueden causar sobre el medio ambiente y la salud.
Así mismo en el componente agua, se aprecian efectos negativos por la
disposición de aguas residuales derivadas del proceso productivo, generadas
en la producción del cuero, generalmente, son vertidas a un sistema de
alcantarillado público, a un río u otro afluente hídrico. Estos vertimientos
presentan alta concentración de carga orgánica, debido a que incluyen
sustancias, tales como estiércol, sangre, barro, sal y microorganismos; restos
de sebo, residuos sólidos (carnaza), pelo, sulfuros sólidos, nitrógeno, sólidos
en suspensión (proteínas disueltas), residuos alcalinos, residuos ácidos
(algunos con presencia de Cr3+), cloruros, sulfatos, colorantes (naturales,
artificiales y sintéticos), ácido fórmico y otras sustancias químicas.
El cromo existe en cinco estados de oxidación, del -2 al +6. Sin embargo,
los estados de valencia más estables en el medio ambiente y comunes en
los materiales y compuestos producidos por el hombre son el 0 [cromo
metálico, Cr(0)], +3 [cromo trivalente, Cr(III)] y +6 [cromo hexavalente,
Cr(VI)].
Con el cromo, al igual que con la mayoría de los metales pesados, existe
una relación entre su estado de oxidación químico y el efecto que ejerce
sobre los organismos vivos. El Cr (VI) es el más tóxico de todos los estados
de oxidación del metal ya que es un fuerte oxidante de la materia orgánica.
En este sentido la IARC (Agencia Internacional para la Investigación del
Cáncer) ha clasificado al cromo (VI) en el grupo 1 (carcinogénico para los
seres humanos) y al Cr(0) y Cr(III) en el grupo 3 (no carcinogénico para los
seres humanos). Debido al efecto tóxico del cromo hexavalente, los niveles
máximos a los que el ser humano puede estar expuesto son muy bajos. La
Organización Mundial de la Salud (OMS) limita la concentración de cromo
total en el agua potable a 0.05 mg l-1.
Por tanto, el presente estudio de investigación tiene como propósito
determinar los niveles de Cromo vertidos por la empresa Tauro C.A., en la
laguna de oxidación ubicada en la comunidad de Padre Diego por medio de
la técnica de espectrofotometría de Absorción Atómica con y evaluar los
resultados comparandolos con la normativa vigente venezolana COVENIN.
Área de interés
El trabajo investigativo se enmarca en la linea de investigación según las
directrices del MCTII, en el área ambiente y en el sub-área calidad ambiental
y responde a la necesidad de estimar el grado de contaminación del aire,
suelo y agua en microcuencas afectadas por actividades humanas para la
propuesta de medidas preventivas, de mitigación, contingencia y
compensación.
CAPÍTULO II
ANTECEDENTES
En este sentido, a nivel internacional Cuberos, (2009). Niveles de Cromo
y Alteraciones de Salud en una Población Expuesta a las Actividades de
Curtiembres en Bogotá, Colombia. La investigación se baso en el estudio de
los efectos contaminantes de los vapores del cromo desprendidos de los
procesos químicos de las empresas electro galvánicas sobre las aldeas
circunvecinas, la muestra empleada fue de veinticinco familias. Arrojando
como resultado Las personas que participan del proceso productivo del cuero
tienen un riesgo significativo de presentar hallazgos clínicos posiblemente
atribuibles a la exposición a cromo, La población general se está viendo
expuesta de manera no diferente a aquella con ocupación relacionada con
las curtiembres, lo que puede deberse a que los habitantes del sector están
en contacto con cromo o compuestos por vías diferentes a la ocupacional,
como contaminación ambiental.
Así mismo, a nivel nacional Ochoa (2008) en la Universidad
Centrooccidental Lisandro Alvarado presentó un trabajo titulado:
“Determinación de cromo en la orina de empresas especialistas en el curtido
del cuero”, se plantea como objetivo hacer estudios de análisis a las
muestras de orina de estos empleados, con el propósito de verificar la
posibilidad de que estas personas estuviesen contaminados con cromo
debido a la exposición continua a éste metal, llegando a la conclusión que 1
de cada 10 empleados tenían los niveles de cromo por encima de lo
considerado como normal.
Bases Teóricas
El curtido, consiste en transformar el colágeno de la piel en cuero por la
reacción química de los curtientes sintéticos. Las sales de C+3 son desde
hace más de un siglo uno de los más importantes.
Hoy en día mundialmente el 80% de todos los cueros se curten de esta
manera. El proceso de curtido al cromo es considerado el más versátil, ya
que permite recurtir las pieles, por sistema vegetal.
Una vez que la piel ha sido depilada, es introducida en una máquina
llamada divisora. En ella, la acción del cromo, convierte a la piel en cuero, un
material estable, impidiendo su degradación. Después de la curtición al
cromo, el cuero se escurre, rebaja y divide mecánicamente para obtener el
"wet blue", un producto cuyo nombre se debe al color azul verde del sulfato
de cromo. Los cueros sin cromo, por su color claro, se llaman "wet white".
El cromo que no es absorbido por el cuero, se recicla para su
reutilización. Una vez secos, los cueros se someten a diversos procesos de
ablandamiento quedando listos para su terminación o acabado final. Allí, se
les aplican diversos productos que en combinación con procesos mecánicos,
hacen que el cuero sea más durable y resistente.
Una de las tareas más complejas es lograr que todas las partidas de un
mismo color minimicen sus diferencias, conservando un mismo patrón. A
soplete o a rodillo, después de cada mano de pintura, los cueros se pasan
por túneles de secado a temperaturas adecuadas.
El Cromo
Según Martínez (2007) el Cromo es un metal de transición, ubicado en
la tabla periódica en el grupo VI y en el periodo 4, sus propiedades le
permiten ser muy resistente a la corrosión. Se utiliza principalmente en
metalurgia para aportar resistencia a la corrosión y un acabado brillante. El
cromo se encuentra en la naturaleza casi exclusivamente en forma de
compuesto, el mineral de cromo más importante es la cromita (cromoferrita,
pirita crómica), no se presenta en forma elemental, se obtiene tras separar el
óxido de hierro, por reducción del trióxido; por el proceso del atermita que si
se realiza al vacío se obtiene cromo del 99 al 99. 3% de pureza. También
mediante electrólisis de sales de cromo (III) se obtiene cromo del 99. 95% de
pureza.
Por consiguiente, En las sales crómicas y en la cromita, el cromo tiene
una valencia de +3, la mayoría de estos compuestos son de color verde,
pero algunos son de color rojo o azul, en cromatos y dicromatos, el cromo
tiene una valencia de +6, el dicromato de potasio (K2Cr2O7) es un sólido rojo,
soluble en agua; el cromato de plomo (PbCrO4) es un sólido insoluble, muy
usado como pigmento, llamado amarillo de cromo.
En lo que se refiere a la aplicabilidad y uso del Cromo, se puede decir
que a nivel industrial tiene muchas aplicaciones, según Martínez (Ob.cit.), en
las aleaciones para acero inoxidable se encuentra más de un 12% de cromo,
gracias a sus variantes colores los cromatos y óxidos se emplean como
colorantes y pinturas. En el mismo orden de idea, Giménez (2008), menciona
que en el análisis volumétrico el dicromato de potasio (K2Cr2O7) se emplea
como agente valorante y también para la limpieza del material de vidrio de
laboratorio. Por su parte Castro (2008), señala que en el curtido del cuero es
frecuente emplear hidroxisulfato de cromo (III) (Cr(OH)(SO4)), asi como
tambien es común el uso del cromo y de alguno de sus óxidos como
catalizadores, por ejemplo, en la síntesis de amoníaco (NH3).
Lo expuesto anteriormente, nos permite conocer y comprender el uso y
el valor de este metal en la prosecución industrial de diferentes procesos
químicos que garantizan la elaboración de productos de uso cotidiano, que
facilitan el desarrollo social y la mejora de la calidad de vida.
Tal es el caso de la industria curtidora de pieles que usa sales de
Cromo, el cual se debe a la calidad del cuero que se genera; las sales
generan un curtido más uniforme y rápido, y se obtiene, además, una mayor
superficie.
Sin embargo, es preciso resaltar que de la mano de todos estos
procesos químicos está la exposición preocupante de los que participan en la
consecución de dichos procesos, en relación a esto Álvarez (2008) sostiene
que los compuestos de Cromo hexavalentes se absorben por vía digestiva,
cutánea y respiratoria. Penetran con facilidad en el interior de los eritrocitos,
combinándose con la fracción globínica de la hemoglobina, reduciéndose
posteriormente a estado trivalente; en esta forma tiene gran afinidad por las
proteínas plasmáticas, principalmente a la transferrina.
Características químicas de las aguas residuales.
A diferencia de las aguas naturales, con concentraciones bajas de
minerales y materia orgánica, las aguas residuales de industrias reciben
materiales orgánicos o inorgánicos, inclusive tóxicos. Cada tipo de industria
produce desechos líquidos de características químicas diferentes, es
recomendable caracterizar cada desecho industrial en estudios especiales
sobre sus características.
Consecuencias de contaminación de Desechos provenientes de la
curtisión de pieles:
Efectos sobre los cuerpos de agua
Las aguas residuales cuando se descargan directamente a un cuerpo de
agua ocasionan efectos negativos en la vida acuática y en los usos
posteriores de estas aguas. Un cuerpo de agua contaminado disminuye el
valor de su uso como agua para bebida o para fines agrícolas e industriales,
afecta la vida acuática y los peces mueren por disminución del oxígeno
disuelto. Por otra parte, si su uso es indispensable, los costos de tratamiento
se tornan muy altos.
En las sistemas acuáticos, la toxicidad de los compuestos solubles del
cromo, varía según la temperatura, dureza y acidez del agua y según las
especies de organismos que hay.
Cuando el agua contaminada con cromo se evapora y choca con una
corriente de diferente temperatura, completa el ciclo del agua y se producen
precipitaciones ácidas que contienen cromo (lluvias ácidas).
En el caso de las aguas subterráneas, su contaminación es más
problemática y persistente porque su autodepuración es lenta debido a que
no presenta corrientes que le confieran una adecuada aireación. Esto se
agrava cuando es la única fuente de abastecimiento de agua para una
población. Los efluentes no tratados de las curtiembres ocasionan salinidad
en las aguas subterráneas debido a la alta concentración de cloruros.
Una evaluación sobre el potencial de contaminación de cuerpos de agua
causada por efluentes de curtiembre en función de sus características
principales muestra lo siguiente: DBO y DQO. Son los parámetros utilizados
para medir la materia orgánica presente en el efluente. Cuando se presenta
concentraciones altas de DBO y DQO en los ríos puede ocurrir
desoxigenación del mismo.
El pH es un parámetro de importancia que indica la intensidad de la
acidez o alcalinidad del efluente. Generalmente los efluentes de las
curtiembres presentan variaciones entre 2,5 y 12,0. Las variaciones de pH
afectan considerablemente la vida acuática de las corrientes receptoras.
Sulfuro. Presenta riesgo de formación de gas sulfhídrico, el que en baja
concentración genera olor desagradable y en alta concentración puede ser
muy tóxico.
Amonio. Es tóxico para los peces. Es un nutriente que puede causar
proliferación de plantas acuáticas.
Nitrógeno-Kjeldahl. Es el total de nitrógeno orgánico y del amoniacal. Su
presencia en altas concentraciones puede provocar el crecimiento acelerado
de plantas acuáticas.
Nitratos. Su presencia en altas concentraciones en agua potable es riesgosa
para la salud.
Fosfato. No es tóxico pero estimula el crecimiento de plantas acuáticas y
algas.
Cromo. Metal pesado persistente que puede causar problemas a la salud
humana en altas concentraciones.
Color. Proveniente de los taninos y tintes, perjudica la actividad fotosintética
de las plantas acuáticas y provoca su muerte.
Sólidos sedimentables. Ocasionan la formación de bancos de lodos que
producen olores desagradables.
Efectos sobre el alcantarillado y plantas de tratamiento de aguas
residuales
Los efluentes de curtiembres descargados a una red de alcantarillado
provocan incrustaciones de carbonato de calcio y gran deposición de sólidos
en las tuberías. La presencia de sulfuros y sulfatos también acelera el
deterioro de materiales de concreto o cemento.
Si la carga contaminante presenta sustancias tóxicas y es lanzada a una
planta de tratamiento, puede interferir con el proceso biológico de la planta.
En lugares donde no existen plantas de tratamiento, estos contaminantes
afectan la calidad del cuerpo receptor y causan su deterioro.
Efectos sobre el suelo
El suelo tiene cierta capacidad para neutralizar la carga contaminante
recibida. Consecuentemente, la descarga de un efluente tratado puede ser
beneficioso, para la irrigación de un terreno agrícola. Sin embargo, los
niveles de contaminación deben controlarse cuidadosamente para evitar el
daño de la estructura del suelo, la consecuente disminución de la producción
agrícola y la aceleración de la erosión. Por otra parte, debe tomarse en
cuenta que la recuperación de un terreno deteriorado demanda un período
largo de tiempo.
En las plantas provoca lesiones en el sistema radicular. Las distintas
especies y partes internas difieren en el modo de asimilarlo y en el tipo de
lesiones que provoca.
En la avena, se comprobó que las raíces no se desarrollan y que las hojas se
mantenían angostas, se oscurecía su coloración con pequeñas manchas
necróticas.
El suelo alrededor de estas industrias y de los sistemas de tratamiento de
sus efluentes, así como el de las áreas de almacenamiento y disposición de
sus residuos puede deteriorarse si no se toman medidas preventivas. De
igual manera, el suelo contaminado podría interferir en futuros usos del
mismo y contribuir a la contaminación de cursos de agua cercano
Efectos sobre la calidad del aire
Las "virutas de cromo" expuestas a altas temperaturas durante la
incineración, emanan gases que se expanden por el aire contaminándolo con
cromo hexavalente, la forma más tóxica de este metal.
La descomposición de la materia orgánica, así como la emisión de sulfuro
de las aguas residuales causan el característico mal olor de una curtiembre.
Por ello, la localización de este tipo de industria es motivo de controversias
en muchos países, de ahí que se les deba destinar áreas específicas.
Las emisiones de sulfuro provenientes del pelambre y de las aguas
residuales, las emisiones de amoníaco y vapores de solventes que provienen
del desencalado y de la etapa de acabado, así como las carnazas y grasas
del descarne, son fuentes importantes de producción de olores que pueden
eliminarse mediante un buen control de las operaciones de la industria.
El impacto sobre la salud
El riesgo para la salud, en la planta, se presenta por el manejo
descuidado de los insumos químicos que se emplean en el proceso de
producción de cueros, así como por una inadecuada disposición de los
residuos al interior y fuera de la planta industrial.
El riesgo de accidentes por derrames de insumos químicos empleados en
el proceso productivo y que pueden causar daño a la salud de los
trabajadores, demanda un especial cuidado en el transporte,
almacenamiento y manipulación de estos productos. El sulfuro de sodio, las
sales de cromo, las bases o álcalis, los ácidos, así como los solventes y
pesticidas, son algunos de los insumos que requieren un manejo cuidadoso
porque pueden causar intoxicaciones o accidentes a los empleados
expuestos a ellos. El buen manejo de los insumos químicos al interior de la
industria debe formar parte de un programa de control de la producción
industrial. También existe el riesgo que algunos residuos dentro de la
industria sean nocivos para la salud de los trabajadores, tal es el caso de
aquellos que contienen sulfuro, potenciales formadores de gas sulfhídrico
que muchas veces ha provocado desmayos y accidentes fatales durante la
limpieza de canaletas y tanques recolectores de efluentes. Los gases o
vapores de solventes de la etapa de acabado son también nocivos para la
salud si son inhalados por largos periodos de tiempo.
Si se lo somete a temperaturas elevadas se vuelve tóxico para los seres
humanos. Pero el cromo que no ha sufrido ningún tipo de tratamiento
industrial, no está comprobado que sea perjudicial para la salud del hombre.
El cromo trivalente, tal como se lo encuentra en la naturaleza, en principio
no es peligroso para el hombre. Pero si es sometido a altas temperaturas se
convierte en cromo hexavalente, una sustancia que ingresa en el cuerpo a
través de las vías respiratorias el agua o los alimentos y puede provocar
gastroenteritis aguda, hepatitis aguda, dermatitis alérgica, laringitis crónica,
úlcera gastroduodenal, conjuntivitis crónica, rinofaringitis crónica, perforación
del tabique nasal y cáncer pulmonar.
Los diversos compuestos del cromo hexavalente representan la mayor
amenaza, especialmente debido a sus efectos genéticos. Los compuestos
del Cr+6 actúan en casi todos los sistemas de ensayo diseñados para
determinar sus efectos mutagénicos. El hecho de que atraviese la placenta
significa un alto riesgo para los embriones y fetos.
El efecto carcinógeno de los compuestos del Cr+6 no sólo ha sido
demostrado experimentalmente con animales, sino también ha sido
confirmado por los resultados de estudios epidemiológicos realizados con
grupos humanos expuestos a esta sustancia en su lugar de trabajo.
Las intoxicaciones agudas con compuestos del Cr+6 se manifiestan, por
ejemplo, como lesiones renales. Las intoxicaciones crónicas pueden producir
mutaciones en el tracto gastrointestinal y acumulaciones en el hígado, el
riñón, la glándula tiroidea y la médula ósea. El índice de eliminación es lento.
Por su parte, el cromo trivalente es un mineral que se encuentra
abundantemente en los productos procedentes de la tierra como la fruta, las
verduras, los productos lácteos, las carnes y, en un menor grado, la cerveza
y el vino. Los aportes realizados a través de estos productos varían según la
riqueza de las tierras de cultivo y las técnicas agrícolas empleadas.
Al tratarse de un oligoelemento, su presencia es indispensable para el
organismo debido a que regula el metabolismo de los azúcares y actúa sobre
el control de la absorción de glúcidos y de la secreción de insulina,
favoreciendo el paso de los glúcidos al interior de las células. El cromo
trivalente tiene un importante papel en el metabolismo de los carbohidratos
porque interviene específicamente en el metabolismo de la glucosa y en la
acción de la insulina.
Espectrofotometría de Absorción Atómica
El término espectroscopia significa la observación y el estudio del
espectro, o registro que se tiene de una especie tal como una molécula, un
ion o un átomo, cuando estas especies son excitadas por alguna fuente de
energía que sea apropiada para el caso.
Uno de los pioneros en la espectroscopia fue Isaac Newton, quien a
principios de 1600 observó y estudió el comportamiento de la luz solar
cuando esta atraviesa por un prisma.
En 1831, J.F. Herschel demostró, que las sales de diferentes metales
producen distintas coloraciones a la flama cuando las sales disueltas o en
forma directa son puestas en contacto con ésta. Así por ejemplo la sales de
calcio dan a la flama un color naranja, las de sodio un color amarillo, las de
potasio un color violeta, las de cobre un verde azulado, Estroncio un color
verde amarillo, etc.
Kirschoff y Bunsen en 1859 ampliaron el conocimiento de la naturaleza de
este fenómeno, cuando la luz colorida producida por el metal en la flama la
hicieron incidir en un depósito óptico que separa la radiación emitida por el
metal, de la luz solar. En éste instrumento que fue llamado espectroscopio
(espectroscopio= observación del espectro) se observa que cada metal que
emite radiación de diferente color, presenta líneas que aparecen en
diferentes posiciones en la pantalla o campo de observación, y esto es
independientemente de las condiciones en que se realiza el experimento así
como de la naturaleza de la sal metálica y únicamente depende del metal.
Adicionalmente, la intensidad de la línea está directamente relacionada a la
concentración del elemento en Solución.
La espectrofotometría de absorción implica la medida de la fracción de luz
de una longitud de onda dada que pasa a través de una muestra. Dicho de
otra manera, esta técnica se basa en la medida de la radiación absorbida por
los átomos de un elemento. En este proceso el átomo pasa desde un estado
energético inferior a otro superior. Para que esto ocurra es necesario
suministrar una energía de onda específica del elemento al cual se quiere
excitar.
La absorción atómica es una técnica capaz de detectar y determinar
cuantitativamente y cualitativamente la mayoría de los elementos químicos,
por lo que sus campos de aplicación son variados. En espectroscopia de
absorción atómica el recipiente que contiene la muestra atómica gaseosa es
una llama, un plasma, un arco o una chispa.
Principios Esta técnica se basa en la medida de la radiación absorbida por los
átomos libres en su estado fundamental. En este proceso el átomo pasa
desde un estado energético inferior a otro superior. Para que esto ocurra es
necesario suministrar energía de una longitud de onda específica del
elemento al cual se quiere excitar. La fuente de radiación consiste en una
lámpara que contiene un cátodo del elemento que se pretende analizar. Este
cátodo emite las radiaciones típicas de ese elemento. Al hacer incidir esta
radiación a través de la muestra, los átomos absorberán parte de la energía
emitida. La diferencia entre la energía incidente y la transmitida se recoge en
un detector, permitiendo realizar una determinación cuantitativa del
elemento.
El sistema de obtención de átomos en estado fundamental de la muestra
consiste en un nebulizador que transporta la muestra a un sistema
energético, llama, donde se suministra a las moléculas la energía necesaria
para romper los enlaces y obtener átomos en estado fundamental.
Por otra parte, el sistema de obtención de átomos en estado fundamental,
es decir, la llama presenta una fuerte absorción a longitudes de ondas
inferiores a los 200nm, lo cual hace prácticamente imposible trabajar por
debajo de frecuencias. Es de todos conocidos que el oxigeno del aire
absorbe las radiaciones ultravioleta razón por la cual, para trabajar en ese
rango de longitud onda, es precisa purgar todo el sistema con nitrógeno o
trabajar en el vacío. Es evidente que en el vacio no arde ninguna llama, por
lo tanto no se tendrá átomos en estado fundamental y en consecuencia no
podrá trabajarse con absorción atómica al menos, a longitudes de ondas muy
bajas.
Los equipos de absorción atómica por los factores antes expuestos son
capaces de trabajar en un rango de longitud de onda comprendido entre
190nm y 850nm. Unas de las razones por las que la absorción se ha
desarrollado a una velocidad tan grande ha sido por las bajas
concentraciones que pueden alcanzarse sin dificultad. Existen dos conceptos
para cuantificar hasta que niveles de concentración pueden analizarse cada
uno de los diferentes elementos, estos son el límite de detección y la
sensibilidad.
La sensibilidad se define como la concentración en solución del elemento
a determinar que origina una absorbancia de 0.00444 (1 % de absorción)
unidades a la longitud de onda usada, respecto al disolvente. También puede
considerarse como la pendiente del calibrado en su región lineal. Así, la
sensibilidad es una medida del tamaño de la señal de absorción.
Por su parte, el límite de detección suele tomarse como la concentración
de elemento que produce una señal dos o tres veces la raíz cuadrada del
valor medio del ruido de fondo. En otros términos, es la más baja
concentración que estadísticamente puede distinguirse del cero (blanco).
Para muchos elementos, los límites de detección se encuentran entre 1 a 20
ng/mL o 0,001 a 0,020 ppm. En cuanto a la exactitud en condiciones
normales, el error relativo asociado con el análisis de absorción con llama es
el orden de 1 al 2 por 100. Cuando se toman precauciones especiales, esta
cifra se puede reducir a unas pocas decimas por cien.
Sistema de Obtención de Radiaciones Características
Cualquier fuente de radiación deberá poseer las siguientes propiedades
fundamentales:
Monocromidad: la línea de resonancia se deberá poder seleccionar con
toda precisión exactamente a la longitud de onda del elemento a determinar,
sin que presente líneas próximas.
Intensidad: deberá ser lo suficientemente intensa a la longitud de onda de
interés que pueda ser detectada con una buena relación señal/ruido.
Estabilidad: suficiente como para poder realizar las medidas sin
fluctuaciones considerables.
En la actualidad se disponen de varias fuentes de radiación utilizadas en
espectroscopia. Entre ellas esta:
Lámparas de cátodo hueco: Consiste en un ánodo de Wolframio y un
cátodo cilíndrico cerrados en un tubo de vidrio lleno con neón o argón, el
cátodo está constituido con el metal cuyo espectro se desea obtener, la
configuración cilíndrica del cátodo tiende a concentrar la radiación en una
región limitada del tubo metálico. La eficacia de la lámpara depende de su
geometría y el potencial aplicado, en el comercio existe una gran variedad de
lámparas de cátodo hueco, en algunos casos los cátodos están constituidos
por una mezcla de varios metales lo que permite el análisis de más de un
elemento.
La fuente de luz utilizada en la espectroscopia de absorción atómica es
una lámpara de cátodo hueco del elemento que está siendo medido. Dado
que los láseres tienen la intensidad suficiente para excitar a los átomos a
niveles de energía superiores, permiten tanto a la Absorción Atómica como
las medidas de fluorescencia atómica en un mismo instrumento. La
desventaja es que solo se puede medir un elemento a la vez, por lo que no
suele utilizarse para la rutina de absorción atómica.
Cuando se aplica potencia a una lámpara de cátodo hueco, la descarga
produce el efecto llamado”sputtering” (arrancar átomos del cátodo). Los
átomos de gas se ionizan y aceleran hacia la superficie negativa del cátodo,
donde la colisión produce una salida de los átomos del analito. Los átomos
de analito chocan con átomos de gas con un exceso de energía, y se
excitan. Los átomos excitados emiten fotones, dando lugar al espectro
característico del elemento.
Leyes de Absorción
Cada especie molecular tiene la capacidad de absorber su propia
frecuencia característica de la radiación electromagnética, este proceso
transfiere energía a la molécula y provoca una disminución en la intensidad
de la radiación electromagnética incidente, por consiguiente la absorción de
la radiación atenúa el rayo incidente de acuerdo con las leyes de la
absorción. Las medidas de absorción de luz se basan en dos leyes, la ley de
Lambert y la ley de Beer.
Ley de Lambert
Cuando un rayo de luz monocromática pasa a través de un medio
absorbente, su intensidad disminuye exponencialmente a medida que la
longitud del medio absorbente aumenta.
Donde I = intensidad de luz transmitida
I0 = intensidad de luz incidente
K = coeficiente de extinción
L = espesor de capa
K se refiere a las sustancias en general, sin estar en disolución.
Ley de Beer
Un fotón de la radiación puede ser absorbido por una molécula sólo sí
interactúa con ésta. La probabilidad de tal interacción es directamente
proporcional al número de moléculas en el trayecto del haz de radiación.
Esta ley establece que la cantidad de radiación absorbida es proporcional al
número de moléculas absorbentes a través de las cuales la luz pasa. La
absorción de una solución, si la sustancia absorbente está disuelta en un
medio transparente, será proporcional a la concentración de aquella. Así:
Donde:a = absortividad, propiedad característica de la sustancia, dependiente de la
frecuencia de la radiación e independiente de la concentración.
c = concentración de la sustancia absorbente en la solución.
l = espesor de la capa (paso óptico o longitud de la celda)
Si expresamos la concentración en mol. L-1 y el paso óptico en cm y se
transforma a logaritmos de base 10:
Donde:
A = absorbancia (densidad óptica, adimensional)
T transmitancia
ε = absortividad molar (coeficiente de extinción, Lmol-1cm-1 o cm2mol-1)
Las leyes de Lambert y Beer establecen que la intensidad de radiación
transmitida a través de una muestra decrece exponencialmente con el
espesor de la capa, si una determinada muestra absorbe el 90% de la
radiación incidente, la duplicación del espesor de capa lleva la absorción al
99%. La ley de Beer se utiliza en la determinación de la concentración de
soluciones para lo cual resulta recomendable trabajar en el rango de
absorbancia de 0.3 a 0.8.
La absortividad molar en el máximo de absorción ε Max es una indicación
de la intensidad de una transición. No obstante las bandas de absorción se
extienden sobre un determinado rango de frecuencias por lo que la
absortividad molar máxima no es un criterio riguroso de la intensidad de una
transición. La magnitud más adecuada para estimar la intensidad e una
banda es la intensidad integrada, que se define como:
Donde la integración se extiende sobre todo el intervalo de frecuencias
que abarca la banda de absorción. La intensidad integrada puede ser difícil
de evaluar en el caso de existir superposición entre diferentes bandas de
absorción, pero es la magnitud que expresa más adecuadamente la
intensidad de una banda.
Figura 1: Atenuación de un haz de radiación por una solución absorbente
Ley de Lambert-Beer
La ley de Lambert-Beer indica que la intensidad de la radiación disminuye
logarítmicamente a medida que la longitud del paso óptico y la concentración
aumentan aritméticamente. En otros términos podríamos decir que la
absorbancia A es directamente proporcional a la anchura de la cubeta (b) y a
la concentración de la muestra (c), siendo la constante de proporcionalidad
(ε) un parámetro característico denominado absortividad.
A = ε b c
Permite hallar la concentración de una especie química, a partir de la
medida de la intensidad de luz absorbida por la muestra.
Esta ley puede expresarse en términos de intensidad de luz
(monocromática) como:
It / I0 = 10 –Ebc
It = Intensidad de la luz transmitida por la muestra.
I0 = Intensidad de la luz que incide sobre la muestra.
E = Coeficiente de absortividad molar en unidades M-1cm-1.
b = Es la longitud de la trayectoria del haz de luz, a través de la muestra o el
espesor de la celda en centímetros (paso óptico).
It / I0 = 10 –Ebc
- log T = E b C
- log T = A = E b C
C = la concentración de solutos en moles/l
E = Coeficiente de absortividad molar (cm-1 / mol)
B = en centímetros
El coeficiente de absortividad molar (E) es función de: Longitud de onda,
índice de refracción de la solución, y es característico de cada sistema
soluto-solvente. Es una propiedad intensiva, que no depende de la
concentración de la sustancia y representa la absorción de luz por parte de
un mol de soluto para la longitud de onda.
La Transmitancia: Es la relación entre la intensidad de radiación
transmitido por una muestra (I) y la intensidad de radiación que incide sobre
la muestra (I0).
– T = I / I0
Por su parte la Absorbancia: Es el logaritmo en base 10 del recíproco de
la transmitancia (T).
– A = log10 1/T = -log10 T
Limitaciones de la ley de Beer
Se han encontrado pocas excepciones a la generalización de que la
absorbancia está relacionada linealmente con el camino óptico, por otra parte
se han encontrado con frecuencia desviaciones de la proporcionalidad entre
la medida de absorbancia y la concentración cuando b es constante, en
algunos casos estas desviaciones están relacionadas con el fundamento de
la ley y representan limitaciones propias de la misma. Otras veces surgen
como consecuencia de la forma en que se realizan las medidas de
absorbancia o como resultado de cambios químicos asociados con cambios
de concentración; las dos últimas son conocidas a veces como desviaciones
instrumentales y desviaciones químicas, respectivamente.
Limitaciones propias de la Ley de Beer
La ley de Beer es exitosa en describir el comportamiento de absorción de
soluciones diluidas solamente; a concentraciones altas (generalmente
mayores que 0,01 M), la distancia promedio entre las especies responsables
de la absorción está disminuida hasta el punto que cada una afecta la
distribución de cargas de sus vecinas. Esta interacción, a su vez, puede
alterar la habilidad de las especies para absorber en una longitud de onda de
radiación. Debido a que la extensión de la interacción depende de la
concentración, la ocurrencia de este fenómeno provoca desviaciones de la
relación lineal entre absorbancia y concentración. Un efecto similar se
encuentra a veces en soluciones que contienen altas concentraciones de
otras especies, particularmente electrolitos. La proximidad de iones a la
especie absorbente altera la absortividad molar de la última por atracciones
electrostáticas, este efecto se disminuye por dilución. Se encuentran algunas
excepciones entre ciertos iones o moléculas orgánicas grandes, que
presentan interacciones significativas a concentraciones debajo de 0,01 M.
Desviaciones de la ley de Beer también surgen porque ε es dependiente del
índice de refracción de la solución; entonces, si cambios de concentración
provocan alteraciones en el índice de refracción de la solución, se observan
desviaciones de la ley.
Curva de Calibración
Se trata de una curva de referencia construida con cantidades conocidas
de una sustancia que se utiliza para determinar la cantidad de esta sustancia
presente en la incógnita. En muchas determinaciones se cumple una relación
proporcional entre la magnitud o intensidad de color que da una reacción y la
cantidad del reactivo que la provoca, la relación entre intensidad de color y
concentración de la sustancia (una medida de la cantidad de esa sustancia)
es proporcional y así, si se grafica el valor de intensidad de color medido con
un aparato adecuado (espectrofotómetro o colorímetro) en función de las
concentraciones crecientes de la sustancia se obtiene una recta.
Instrumentación para Absorción Atómica
Los componentes básicos de un espectrómetro de absorción atómica,
son: una fuente de radiación que emita la línea espectral del elemento de
interés, un sistema de atomización, que suministre energía suficiente para la
disociación del analito y la formación de átomos libres, un monocromador
para aislar la línea espectral medida, un detector acoplado con un sistema
medidor o de registro de los datos obtenidos.
Existen comercializados instrumentos de absorción atómica de haz
sencillo y de doble haz. En los de haz sencillo se mide el cambio producido
en la intensidad del haz procedente de la fuente de radiación cuando
interacciona con el vapor atómico del elemento a analizar. En los sistemas
de doble haz, el haz procedente de la fuente de radiación se divide en dos,
mediante un espejo giratorio, haciendo pasar uno a través de la muestra
(vapor atómico en la llama) y desviando el otro alrededor de la llama.
Operando con el sistema de doble haz se compensa cualquier fluctuación
de la fuente de radiación, así como del detector o del sistema electrónico, sin
embargo es evidente que no se corrige el ruido de fondo producido por la
propia llama, ya que ésta se encuentra únicamente en uno de los haces.
La parte más crítica de un instrumento de absorción atómica es la fuente
de radiación, por eso los métodos analíticos basados en la absorción
atómica son potencialmente muy específicos, ya que las líneas de absorción
atómica son considerablemente estrechas (de 0,002 a 0,005 nm), y las
energías de transición electrónica son únicas para cada elemento. Por otro
lado las limitadas anchuras de línea crean un problema, para que exista una
relación lineal entre la señal analítica (absorbancia) y la concentración, es
decir, que se cumpla la ley Beer, es necesario que la anchura de banda de la
fuente sea estrecha respecto a la anchura de un pico de absorción.
Sistemas de Atomización
La llama ha desempeñado un papel importante en absorción atómica para
la generación de vapor atómico a partir de disoluciones, o incluso de
muestras sólidas. Actualmente, y a pesar de sus limitaciones, todavía se
utiliza muy extensamente, debido a su sencillez, bajo coste del equipo y su
versatilidad para varios elementos de diferente naturaleza, en cuanto al
quemador, el más utilizado es el de premezcla, que opera en régimen.
Monocromadores
La única finalidad del monocromador es aislar la línea de resonancia del
elemento de interés. Para la mayor parte de los elementos, el problema suele
ser sencillo, pues las diferentes líneas suelen estar bastante separadas, las
anchuras de la rendija juegan un papel importante, al determinar la fracción
del espectro que incide en el detector. La rendija deberá ser lo más estrecha
posible, con objeto de reducir la cantidad de radiación emitida por la llama
que llega al detector.
Detectores
El más usado en absorción atómica es el tubo fotomultiplicador, ya que
ningún otro sistema ofrece la misma sensibilidad en el margen de longitudes
de onda utilizado en esta técnica.
Atomización con Llama
En un atomizador de llama, la disolución de la muestra es nebulizada
mediante un flujo de gas oxidante, mezclado con el gas combustible, y se
transporta a una llama donde se produce la atomización. Luego ocurre la
desolvatación, en el que se evapora el disolvente hasta producir un aerosol
molecular solido finamente dividido. Luego la disociación de la mayoría de
estas moléculas produce un gas atómico. La mayoría de los átomos así
formados se ionizan originando cationes y electrones, en este proceso
también se producen otras moléculas y átomos en la llama como resultado
de las interacciones del gas combustible con el gas oxidante y con las
distintas especies de la muestra, una fracción de las moléculas, átomos e
iones también se excita por el calor de la llama, produciéndose espectros de
emisión moleculares, atómicos e iónicos, la etapa es la etapa mas critica en
la espectroscopia de llama y la que limita la precisión de dichos métodos.
Sistema de Obtención de Átomos en Estado Fundamental
Para obtener átomos en estado fundamental es necesario suministrar a
las muestras dosis de energía de una forma rápida y repetitiva, en cantidad
suficiente como para disociar las moléculas, romper sus enlaces y llevar a los
átomos a su estado fundamental.
Los diferentes constituyentes del sistema de obtención del átomo en
estado fundamental son:
Nebulizador: es el dispositivo necesario para convertir una disolución en un
vapor con un tamaño de gota muy pequeño para que pueda mezclarse
perfectamente con un oxidante y un combustible, que al alcanzar esta
mezcla la llama, el suministro de energía sea lo más completo posible.
Cámara de premezcla: al salir del nebulizador el fino vapor de la muestra
penetra a un recinto cerrado, llamado cámara de premezcla. Allí se separa la
fase en estado de vapor de la fase de liquido, mezclándose la primera con el
oxidante y el combustible, íntimamente, de tal forma, que pueda alcanzar
finalmente este conjunto el mechero, cuya llama suministrará la energía
necesaria para romper las moléculas en sus átomos y llevarlos al estado
fundamental.
En esta cámara existen 2 tipos de drenajes: El drenaje de bucle que
consiste en un tubo de plástico de 1.3cm de diámetro exterior conectado a la
salida de la cámara y tiene forma de bucle; y el drenaje hidrostático que
consiste igualmente en un tubo de 1.3cm de diámetro al exterior conectado
por una parte a la cámara y por el otro a un recipiente de plástico.
Mecheros: se llama mechero al dispositivo que está colocado sobre la
cámara de premezcla y por donde sale la llama con la temperatura suficiente
para poder suministrar a las muestras la energía suficiente para poder llevar
los átomos a su esta fundamental. Generalmente los mecheros están
constituidos por titanio y por disponer de este elemento un coeficiente de
dilatación lineal a altas temperaturas.
Una vez que la muestra ha sido nebulizada y perfectamente
homogenizada con el gas oxidante y combustible, toda esta mezcla atraviesa
el mechero, donde finalmente se producirá la llama que es el medio de
aporte de energía. Una llama es el resultado de una reacción exotérmica
entre un gas combustible y un agente oxidante gaseoso. Esta llama tiene tres
zonas:
Zona interna: se reconoce por su coloración azul que proviene de los
espectros de bandas de C2, CH y otros radicales. Aquí es donde se volatiliza
el disolvente, cuanto menor sean las micro gotas suministradas por el
nebulizador mejor será el intercambio de energía en esta zona. En general
en esta zona, su temperatura es relativamente baja y no se alcanza el
equilibrio térmico y por ello esta zona poco se utiliza en la espectroscopia de
llama.
Zona de reacción: es donde se produce la atomización y donde hay una
mayor población de átomos en estado fundamental.
Zona externa: es la parte más fría de la llama, donde es mayor la
cantidad de oxigeno que se combina con los elementos formando óxidos
muy refractarios poco deseables en AA.
En espectroscopia de llama se utilizan combustibles como gas natural,
Hidrogeno y Acetileno, también se utilizan oxidantes como el aire, Oxigeno y
Oxido nitroso, cuando se utiliza el aire como oxidante se obtienen
temperaturas de 1.700 a 2.400 °C con varios combustibles, a estas
temperaturas solo las muestras que se descomponen fácilmente se
atomizan, para la mayoría de las muestras refractarias, se debe emplear
oxigeno u oxido nitroso como oxidante.
La llama formada a partir de aire y gas natural fue la primera utilizada en
absorción atómica, si bien, su temperatura es demasiado baja para originar
la atomización de muchos elementos.
La llama aire–acetileno resulta apropiada para la atomización efectiva de
un grupo numeroso de elementos. Esta llama es prácticamente transparente
en una amplia zona espectral, y puede operarse en condiciones
estequiométricas o débilmente oxidantes. Sin embargo, su temperatura no es
lo suficientemente alta para disociar óxidos metálicos refractarios, para los
cuales se hace necesario utilizar llamas más caloríficas, como oxígeno–
acetileno. Esta llama proporciona unos 1000 ºC más que cuando se utiliza
aire como combustible, lo cual se debe, por una parte a que la combustión es
más rápida, y por otra, a que con aire, parte de la energía calorífica
producida en la combustión se utiliza para calentar el nitrógeno presente.
Con las llamas que utilizan oxido nitroso se alcanzan temperaturas
intermedias entre las que usan aire y las que emplean oxígeno, debido a que
el N2O se descompone en la llama dando doble cantidad de nitrógeno que de
oxígeno.
La llama aire–hidrógeno se ha utilizado para el análisis de metales
alcalinos por fotometría de llama (emisión) debido a su pequeña emisión de
fondo, si bien, presenta problemas relacionados con la velocidad de
combustión y mayor peligro de explosiones.
Sistema Óptico
Se llama sistema óptico en un espectrofotómetro de AA, al conjunto de
componentes necesarios para conducir las radiaciones emitidas por la
lámpara a través del sistema de obtención de átomos en estado fundamental
y el monocromador hasta llegar al detector. Está formado por los siguientes
componentes: lentes y espejos, red de difracción, láminas plano paralelas y
obturador o Dopper.
Sistema Electrónico
Una vez que se ha producido todo el fenómeno de absorción, las
radiaciones son conducidas a través de todo el sistema óptico hasta el
detector, el cual convierte la energía a la longitud de onda seleccionada por
el monocromador en una corriente eléctrica. En AA se utiliza un
fotomultiplicador como detector.
Sistema de Calibrado
Una vez que el ordenador ha realizado los cálculos oportunos, se los
mostrara al operador a través de un sistema de lectura, lo más utilizados son
el medidor analógico y el lector digital.
Bases Legales
La fundamentación legal de la presente investigación viene sustentada
por la Constitución de la República Bolivariana de Venezuela (1999), Ley
Orgánica para la Educación (2009) y Ley Orgánica de Prevención,
Condiciones y Medio Ambiente de Trabajo (2005). En este sentido la carta
magna consagra en el artículo 129 que:
Todas las actividades susceptibles de generar daños a los ecosistemas
deben ser previamente acompañadas de estudios de impacto ambiental y
socio cultural. El Estado impedirá la entrada al país de desechos tóxicos y
peligrosos, así como la fabricación y uso de armas nucleares, químicas y
biológicas. Una ley especial regulará el uso, manejo, transporte y
almacenamiento de las sustancias tóxicas y peligrosas.
En los contratos que la República celebre con personas naturales o
jurídicas, nacionales o extranjeras, o en los permisos que se otorguen, que
afecten los recursos naturales, se considerará incluida aun cuando no
estuviera expresa, la obligación de conservar el equilibrio ecológico, de
permitir el acceso a la tecnología y la transferencia de la misma en
condiciones mutuamente convenidas y de restablecer el ambiente a su
estado natural si éste resultara alterado, en los términos que fije la ley.
En cuanto a la Ley Orgánica para la Educación (2009) en su artículo 15
consagra, que es deber del Estado:
Desarrollar una nueva cultura política fundamentada en la
participación protagónica y el fortalecimiento del Poder Popular, en
la democratización del saber y en la promoción de la escuela
como espacio de formación de ciudadanía y de participación
comunitaria, para la reconstrucción del espíritu público en los
nuevos republicanos y en las nuevas republicanas con profunda
conciencia del deber social. (p.10)
De esta manera, se entiende la intervención de investigaciones o
estudios dirigidos a propiciar la participación comunitaria, en este caso de los
trabajadores de la industria electrogalvánica, instaurando conciencia del
deber social entre los investigadores y en los empleados en la prevención de
riesgos laborales. Sobre este particular la Ley Orgánica de Prevención,
Condiciones y Medio Ambiente de Trabajo (2005) en su artículo 11 entre los
aspectos a considerar en la política nacional de seguridad y salud en el
trabajo consagra:
El establecimiento y aplicación de la normativa en materia de
seguridad y salud en el trabajo. Además, la inspección y
supervisión de las condiciones y medio ambiente de trabajo, así
como los mecanismos y políticas de coordinación y cooperación
entre los órganos y entes competentes en el área de prevención,
salud y seguridad en el trabajo. (p.4)
En este sentido, se entiende que es un derecho de los trabajadores de
la industria estudiada, que se permitan estudios dirigidos a propiciar la
prevención de accidentes laborales o la disminución de riesgos en el sitio de
trabajo.
NORMAS:
A continuación se mencionan y decretos ambientales consultados y
aplicados en el proceso de investigación y el desarrollo de la metodología
seleccionada.
Ley de Aguas, Gaceta: 38.595- 2 de Enero del 2007:
Art. 2: Definiciones.
Art.10: Conservación y aprovechamiento sustentable.
Art.12: Control y manejo de los cuerpos y vertidos de aguas.
Art.13: Obligaciones de los generadores de efluentes.
Decreto Nº (883) Normas para la clasificación y control de los cuerpos de
agua y vertidos o efluentes líquidos, Gaceta: 5.021- 18 de Diciembre de
1995:
Art. 2: Definiciones.
Art.3: Clasificación de las aguas.
Art.4: Criterios para la clasificación de las aguas y niveles de calidad
exigibles.
Norma COVENIN 2709-02: Guía para las técnicas de muestreo en aguas
naturales, industriales y residuales, utilizada por las empresas externas
autorizadas por el Ministerio de Poder Popular para el Ambiente para las
caracterizaciones de los efluentes y vertidos industriales de acuerdo a lo
establecido en la 20th edition de la APHA-AWWA: “Standard Methods for the
examination of Water and WasteWater”:
Art. 4: Tipo de Muestra.
Art.5 Modalidad de captación.
Art.6: Tipos de Muestreo.
Art.7: Captación, preservación y manejo de la muestra.
Norma COVENIN 2463-02: Determinación de Ph, hierro, sólidos en
aguas industriales y residuales:
Art. 3: Definiciones
Norma COVENIN 2463-02: Determinación de Ph, hierro, sólidos en
aguas
industriales y residuales:
Art. 4: Principios.
Art.5: Aparatos y Materiales.
Art.7: Conservación de la Muestra.
Art.9: Procedimiento.
Art.10: Expresión de los resultados.
CAPÍTULO III
MARCO METODOLÓGICO
Naturaleza de la investigación
Naturaleza y Tipo de Investigación
La naturaleza de esta investigación es de carácter cuantitativo (positivista),
que según Hurtado y Toro (1998). "Dicen que la investigación Cuantitativa
tiene una concepción lineal”, es decir que haya claridad entre los elementos
que conforman el problema, que tenga definición, limitarlos y saber con
exactitud donde se inicia el problema, también le es importante saber qué
tipo de incidencia existe entre sus elementos".
En consecuencia, este trabajo se considera una investigación de campo,
tipo descriptivo. Que según el manual de la UPEL (2011) destaca que:
La investigación de campo es el análisis sistemático de
problemas en la realidad con el propósito, bien sea de
describirlos, interpretarlos, entender su naturaleza y factores
constituyentes, explicar sus causas y efectos o producir su
ocurrencia, haciendo uso de métodos característicos de
cualquier paradigma o enfoques de investigaciones
conocidas o en desarrollo. (p.14).
De igual manera es Descriptiva pues se desea describir, en todos sus
componentes principales, una realidad en particular.
Es bueno destacar que normalmente, antes de iniciar una investigación
de esta índole el investigador revisa los antecedentes existentes sobre el
tema, para tener una visión clara sobre el mismo, pudiendo decidir con
mayor propiedad cuales serán los aspectos sobre los que vale la pena
investigar.
.
Variables en estudio
La Concentración de Cromo en la laguna de oxidación
Variables Intervinientes
La temperatura de la muestra de la muestra
Es un líquido que impregna la superficie o el interior de un cuerpo, o presente
en el aire en forma de vapor. Manual de la lengua española, (2007).
El proceso de la obtención del contenido de humedad de una muestra se hace en
laboratorios, el equipo de trabajo consiste en un horno o mufla donde la temperatura
pueda ser controlable.
Sin embargo una vez calentada la muestra y al momento de enfriarla, se debe
colocar inmediatamente en un desecador y taparla, para evitar que la muestra absorba
humedad del ambiente.
pH de la muestra
Temperatura de un material es una medida de la energía cinética promedio
de las partículas que forman el material, Caballero A, (2007).
Es el parámetro de reacción más significativo y determinante de la calidad de la
digestión, el resultado tras la digestión es una disolución acuosa ácida de la muestra,
adecuada para su posterior análisis mediante técnicas espectroscópicas.
Se debe asegurar que el horno este en buenas condiciones, la temperatura para el
horno debe exceder los 550 °C, ya que un descenso en la temperatura puede afectar
en el proceso de digestión de la muestra donde se produce la degradación parcial o
incompleta de la muestra.
Población y Muestra
Población
La población se define a criterio de Hernández y Otros (2003), como “conjunto de
todos los individuos u objetos de estudio de la investigación”. (P.14).
Muestra
La muestra es una porción representativa de la población, la cual permite
generalizar los resultados. Según Tamayo y Tamayo (2004), la definió como:
La muestra descansa en el principio de que las partes representan al todo y por tal reflejan la característica que definen la población de la cual fue extraída, lo cual indica que es representativa, es decir, que para hacer una generalización exacta de una población es necesario tomar una muestra representativa. (pág. 11).
Procedimiento
REFERENCIAS
Alejo. M.L., (2009). “Estudio de la presencia de metales pesados en peces en el Lago de Chapala”, Universidad de Guadalajara, Guadalajara, Jalisco, pp 105-113. 2.
Álvarez, J.E (2008). “Toxicidad de cromo” Universidad Centrooccidental Lisandro Alvarado, Barquisimeto Estado Lara.
Arias, F (2006) El Proyecto de Investigación (Quinta edición) Caracas: Episteme.
Balestrini, M (2002) Como se elabora el proyecto de investigación. (Sexta Edición) Caracas: Consultores Asociados
Castro, U.G (2008).”Uso del cromo en el curtido del cuero” EV Fac Med Univ Nac Colomb Vol. 52 No. 1
Domínguez, J (2008) “La industria del cromo y sus efectos contaminantes en la salud pública” Universidad de Granada, España.
Enciclopedia Encarta (2005) Microsoft copyright derechos reservados.
Giménez, J. E (2008) “Aplicabilidad del dicromato de potasio (K2Cr2O7)” 2da Edic. Edit. Kapelusz, S.A. Buenos Aires Argentina.
Hernández, R. Fernández, C. Baptista, L (2003) Metodología de la Investigación (Tercera edición). México: McGraw-Hill.
Hurtado, J.y otros (1998). Metodología de la Investigación Holística. Editorial FundaciónSypal. Caracas.
Carrasco, L (2007). Espectrofotometría de absorción atómica. Documento en línea. Extraído el 15 de agosto de 2012 de www.itescam.edu.mx .
Ley Orgánica de Educación (2009) Gaceta oficial extraordinaria Nº 5.929 del 15 de Abril del 2009. Distribuidora Mica C.A
Ley Orgánica de Prevención, Condiciones y Medio Ambiente de Trabajo (2005) Gaceta oficial extraordinaria Nº 38.236 del 26 de Julio del 2005. Distribuidora Mica C.A
Martinez, P.D (2007) “Aplicabilidad del cromo en aleaciones”. (Documento en línea) disponible en. http://www.monografías.com. (Consulta, Agosto 20 2012)
Ochoa, M.B “Determinación de cromo en la orina de trabajadores de empresa especialista en el curtido de cuero” Universidad Centrooccidental Lisandro Alvarado, Barquisimeto Estado Lara.
Sabino, C (2000) Como hacer una Tesis, Guía para la elaboración y redactar trabajos Científicos. Caracas: Ed. Panapo.
Tamayo y Tamayo, M. (2007) El proceso de la investigación científica. (Tercera edición)Editorial LIMUSA, S.A. México.
Universidad Experimental Libertador (2006) Manual de Trabajos de Especialización, Maestrías y Tesis Doctorales. Barquisimeto. Estado Lara.
U.S. dipartament of healtth & human services (2008), “Toxicidad del cromo”
Vann, (2000). Determinación de plomo en barras de labios por el método de espectrofotometría atómica (2011).
Vázquez, L (2004) Cromo hexavalente. Documento en línea disponible en; http://guidewhois.com/2011/02/hechos-acerca-de-cromo-hexavalente/ Consulta agosto 16 2012.
"Efluentes de Curtiembre. II Reutilización de licores de pelambre". Carlos S. Cantera, Alberto R. Angelinetti y Luciano Michelón
"Guía técnica para la minimización de residuos en curtiembres" publicada en 1993, del Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS) y la Agencia de Cooperación Técnica (GTZ - Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit) de la República de Alemania para desarrollar Proyectos de Manejo de Residuos Peligrosos y Minimización de Residuos.
"Guía para el control y la Prevención de la contaminación industrial de Curtiembres" – Comisión Nacional del medio ambiente - Región Metropolitana- Santiago de Chile - Junio 1999
"Ingeniería de aguas residuales- Tratamiento, vertido y reutilización"Tercera edición, Metcalf & Eedy, Inc.
"Proyecto Industria del Cuero en el Uruguay - Tratamiento del Cromo Residual"- S. Cristobal, Laboratorio Tecnológico del Uruguay y el Instituto de Ingeniería Química de la Facultad de Ingeniería con financiamiento del CIID (1992-1995).
"Tratamento de efluente de curtume de acabamento por reator acidogênico seguido por contactores biológicos rotatorios" - XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental Evelise Cegato, Luiz Olinto Monteggia
"Tratamento anaeróbio de efluente de curtume de acabamento auxiliado com membranas" Lademir Luiz Beal Luiz Olinto Monteggia 21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental.
"Tratamento de efluentes de curtumes através de filtros anaeróbios seguidos por biofiltros aerados". Chernicharo Carlos Augusto, , von Sperling Marcos, da Silva Patrícia Cristina, Gonçalves Ricardo
Franci ( Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental-UFMG, Departamento de Hidráulica e Saneamento-UFES - Experiencias llevadas a cabo Departamento de Ingeniería Sanitaria y Ambiental de la Universidad Federal de Minas Gerais (DESA/UFMG) conjuntamente con el Sindicato da Industria de Curtido de Cueros y Pieles del Estado de Minas Gerais, Brasil (SINDIPELES), y Agencia de Cooperaçión Técnica Alemana - GTZ (Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit), Universidad Federal de Río Grande do Sul, Instituto de Pesquisas Hidráulicas – UFRGS e Instituto de Pesquisas Hidráulicas – UFRGS.
"Tratamento de efluentes de curtume - estudo de caso - caracterização qualitativa e quantitativa dos efluentes e avaliação de desempenho do sistema de tratamento". Lívia C.H. Villela, Larissa N.Olmo, Liza R.L. de Paula, Mário Rosa Jr. , João I. Fleck , Adriano H.R. de Freitas - 21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental.
"Valorización de Residuos Sólidos en la Industria Curtidora - Hidrólisis de las "Virutas de cromo" aplicación del hidrolizado de colágeno", Cantera Carlos Santos Centro de Investigación y Desarrollo del Cuero (CITEC), Bértola Carlos Enrique Planta Piloto Multipropósito-Química Fina (PlaPiMu). Guía para el control y la Prevención de la contaminación industrial de Curtiembres – Comisión Nacional del medio ambiente - Región Metropolitana- Santiago de Chile - Junio 1999
Related Documents
