Fundamento Terico.
El objetivo de la toma de muestras es la obtencin de una porcin
de material cuyo volumen sea lo suficientemente pequeo como para
que pueda ser transportado con facilidad y manipulado en el
laboratorio sin que por ello deje de representar con exactitud al
material de donde procede.Al igual que para cualquier otro tipo de
muestra, en la toma de muestra debe tenerse en cuenta que la
muestra no debe deteriorarse ni contaminarse antes de llegar al
laboratorio.Antes de llenar el envase con la muestra hay que
lavarlo dos o tres veces con el agua que se va a recoger. En el
caso de muestras que han de ser transportadas, lo mejor es dejar un
espacio de alrededor 1% de la capacidad del envase para permitir la
expansin trmica.La toma debe realizarse con cuidado, con objeto de
garantizar que el resultado analtico represente la composicin
real.El muestreo llevado a cabo minuciosamente no tendr ninguna
validez si la muestra recogida no se conserva adecuadamente antes
del anlisis de la misma.La realizacin lo ms rpida posible de los
anlisis es la mejor garanta para evitar el deterioro de las mismas.
En el caso de que la muestra no se pueda analizar inmediatamente se
tomaran las debidas precauciones de conservacin.En la tabla 1.1 se
recoge las tcnicas de preservacin de la muestra.
Tabla 1.1 Preservacin de las muestras.
Tipos de muestra
a) Muestras simples: Estrictamente hablando, una muestra
recogida en un lugar y un momento determinados slo puede
representar la composicin de la fuente en ese momento y lugar.b)
Muestras compuestas: En la mayora de los casos se refiere a una
mezcla de muestras simples recogidas en el mismo punto en distintos
momentos. Con este objeto, se considera como estndar para la mayora
de los anlisis una muestra compuesta que represente un periodo de
24h.
Las porciones individuales se recogen en envases de abertura
amplia, con un dimetro de al menos 35mm en la boca y con una
capacidad de 120mL. Se recogen estas muestras cada hora (media hora
o 5min) y se mezclan una vez concluida la toma
La temperatura del agua tiene una gran importancia en el anlisis
de aguas. Este parmetro afecta a la vida acutica, a las reacciones
qumicas y su velocidad y a los posteriores usos del agua. Una
variacin en la temperatura del agua puede originar cambios en las
especies acuticas presentes en la misma, as como crecimientos
indeseados de plantas y hongos.Generalmente, el agua residual tiene
una temperatura superior al agua de suministro, debido al uso de
agua caliente en diferentes actividades, tanto industriales como
cotidianas. Este aumento de la temperatura origina una disminucin
de la solubilidad del oxgeno en el agua y un aumento en la
velocidad de las reacciones qumicas, originando una disminucin del
oxgeno disuelto en el agua. Esta disminucin del oxgeno disuelto
puede poner en peligro la supervivencia de la vida acutica.
El pH es un importante parmetro de calidad tanto de las aguas de
consumo como de las aguas residuales. La presencia de vida slo se
da en un estrecho margen de pH (6-8). As mismo el pH afecta a los
tratamientos de depuracin de aguas y tiene una gran importancia en
la corrosin de los materiales que se encuentran en contacto con el
agua.
La conductividad elctrica indica la facilidad con que la
corriente elctrica pasa a travs del agua. A medida que aumentan las
impurezas en el agua, aumenta la conductividad del agua. La
conductividad del agua destilada se estima en unos 2 uS/cm.
La conductividad es una medida til para determinar descargas
contaminantes, infiltraciones de agua salada marina en zonas
costeras, as como para determinar la posibilidad de uso del agua
residual para riego.
Los suelos contienen sales solubles que provienen de la
descomposicin de las rocas y de las aguas del subsuelo y de riego.
Si la cantidad de sales aportadas al suelo es mayor que las
eliminadas se producen graves problemas de salinizacin del suelo.
En esta situacin las races de las plantas tienen que ejercer una
mayor fuerza de succin para absorber el agua, disminuyendo la
cantidad de agua absorbida por la planta.
El contenido en sales totales est relacionado con la
conductividad elctrica por la siguiente relacin:
Salinidad (mg/l) = 0,64 x Conductividad elctrica (uS/cm).
Segn la conductividad del agua, esta se clasifica en:
Tabla 1.2. Clasificacin del agua segn su conductividad.
As mismo utilizando medidores de conductividad es posible
obtener, con muy buena aproximacin, el valor de la dureza del agua,
incluso en grados franceses. La causa principal de la dureza del
agua es la presencia de iones de calcio y magnesio disueltos en la
misma.
Una unidad de medicin de la dureza es el grado Francs (f), el
cual se define como:
1 f = 10 ppm de CaCO3 1 ppm es igual a 2 S/cm por lo tanto: 1 f
= 20 uS/cm.
As si se divide la medicin de la conductividad elctrica en micro
siemens/cm (uS/cm) por 20 nos da el valor de la dureza del agua,
con un error de 2 a 3 grados Franceses.Las medidas de la
conductividad de las aguas residuales deben de ser realizada antes
de los tratamientos de descalcificacin, debido a que durante este
proceso se sustituyen los carbonatos de calcio y magnesio por
sodio, lo que no altera la medida de la conductividad, pero si
disminuye la dureza del agua.
Tabla 1.3. Clasificacin del agua segn la dureza de la misma.
Tabla 1.4 Factores de conversin de temperatura, f, para la
conversin de los valores de conductividad a 20C en aguas
naturales.
ANALISIS BASICOS
1. Potencial de Hidrogeno pH
El objetivo que se busca es determinar el pH de una muestra de
agua.
1.1. Fundamento
El pH es un parmetro que mide la concentracin de iones hidronio
presentes en el agua. El pHmetro consta de un electrodo de vidrio
que genera una corriente elctrica proporcional a la concentracin de
protones de la solucin y que se mide en un galvanmetro. La
corriente puede transformarse fcilmente en unidades de pH o mV por
diferentes procedimientos de calibrado. El valor del pH depende de
la temperatura. El pHmetro se calibra potencio mtricamente, con un
electrodo indicador de vidrio y uno de referencia, (que pueden
presentarse combinados en uno solo), utilizando patrones
trazables.
1.2. mbito de Aplicacin
El mtodo es aplicable a todo tipo de aguas: crudas, de proceso y
tratadas, aguas residuales y naturales, incluidas las marinas.
Entre sus objetivos est verificar el cumplimiento de la legislacin
vigente para aguas destinadas a diferentes propsitos (potable,
consumo humano y domstico previo tratamiento, recreativo) o para
vertimientos a cuerpos de agua o alcantarillados.
1.3. Interferencias
El electrodo de vidrio est prcticamente libre de interferencias
debido a turbiedad, color, material coloidal, salinidad (excepto a
pH > 10), materiales oxidantes o reductores. El pH se ve
afectado por la temperatura por efectos mecnicos y qumicos, por lo
que se debe indicar siempre a qu temperatura se realiz su medicin.
Los electrodos son muy sensibles y deben mantenerse sumergidos en
agua potable o preferiblemente KCl 3M para electrodos combinados.
Pueden fallar por araazos, deterioro, o acumulacin de restos sobre
la superficie, que se puede mejorar por inmersin en HCl 0.1 N y
NaOH 0.1N y posteriormente dejar sumergidos una noche en tampn pH =
7.0. Lavar con agua destilada antes de volver a utilizar.
1.4 Coleccin, preservacin y almacenaje de muestras:
El pH preferiblemente debe determinarse in situ.
No obstante, por cuestiones prcticas, en ocasiones se reciben
muestras para realizarle su determinacin. En este grupo se incluyen
aquellas que son recolectadas por el Laboratorio en la red de agua
potable y otros muestreos. Una vez recibidas, debe dejarse que
adquieran la temperatura ambiental del Laboratorio y determinarles
el pH con la mayor brevedad posible. Las muestras pueden colectarse
en los frascos plsticos o de vidrio utilizados para otros
parmetros. En caso alguno, las muestras deben almacenarse para el
da siguiente.
2. Color
El objetivo es determinar el color verdadero o aparente de una
muestra de agua.
2.1. Fundamento
El color en el agua resulta de la presencia en solucin de
diferentes sustancias como iones metlicos naturales, humus y
materia orgnica disuelta. La expresin color se debe considerar que
define el concepto de color verdadero, esto es, el color del agua
de la cual se ha eliminado la turbiedad. El trmino color aparente
engloba no slo el color debido a sustancias disueltas sino tambin a
las materias en suspensin y se determina en la muestra original sin
filtrarla o centrifugarla.Esta contribucin puede resultar
importante en algunas aguas residuales industriales, casos en que
ambos colores deben ser determinados. El color puede determinarse
por espectrofotometra o por comparacin visual. Este ltimo resulta
ms sencillo y consiste en la comparacin de la muestra con
soluciones coloreadas de concentraciones conocidas. El mtodo
estandarizado utiliza patrones de platino cobalto y la unidad de
color (UC) es la producida por 1 mg/L de platino en la forma de ion
cloro platinato.
2.2. mbito de aplicacin
El mtodo es aplicable a prcticamente todos los tipos de aguas.
Para las potables se facilita su determinacin por la habitual baja
turbiedad que presentan.
2.3. Interferencias
La turbiedad, incluso ligera, interfiere en la determinacin del
color verdadero.sta puede ser eliminada mediante filtracin por
membrana de 0.45 m. El filtrado proporciona resultados
reproducibles, pero en ocasiones puede eliminar parte del color
real. Otra opcin es la centrifugacin, la cual evita interacciones
con los materiales del filtro pero los resultados varan con la
naturaleza de la muestra y el tiempo y velocidad de la
centrifugacin.
2.4. Coleccin, preservacin y almacenaje de muestras
Las muestras pueden colectarse en frascos plsticos o de vidrio.
No existe mtodo de preservacin. Deben analizarse sin dilacin y
evitando alterar las condiciones originales como el pH, ya que el
incremento del color es proporcional al del pH. Por lo tanto debe
chequearse el pH y este debe estar entre 4 y 10, preferiblemente a
pH 7 y se debe anotar el reajuste que se haga. Deben analizarse sin
dilacin y evitando alterar las condiciones originales como el pH.
En caso de requerirse almacenamiento, hacerlo en la oscuridad a
temperatura 6C por un tiempo mximo de 48 horas.
2.5. Preparacin de los patrones de color
Con base a la tabla siguiente, pipetear cada uno de los volmenes
indicados en un tubo Nessler, enrasar en todos a la marca de 50 mL
con agua desionizada, taparlos, agitar para uniformar y dejarlos
reposar en la gradilla. Rotular cada tubo con el valor de color
correspondiente.
Tabla 2. Patrones de color
Fuente: Elaboracin Propia
La determinacin de color es un parmetro de control tanto en el
agua potable ( 15 UC) como en las utilizadas para consumo humano y
domstico previo tratamiento. As, el intervalo de concentraciones se
estableci para obtener mayor exactitud en funcin de los
requerimientos de la legislacin.Los patrones deben ser protegidos
contra la contaminacin y evaporacin con el fin de garantizar su
estabilidad, por lo que es aconsejable el empleo de tubos Nessler
con tapas esmeriladas. En estas condiciones, pueden ser utilizados
durante dos-tres meses.
2.6. Presentacin de resultados
Si la muestra no se filtra, reportar color aparente aunque haya
sido necesario diluirla. Los resultados se expresarn en cifras con
nmeros enteros. Si la muestra coincide con el color del patrn, se
reporta el valor de ste.
Si el color se encuentra entre el de dos patrones:
Menor de 3 UC: reportar < 3 UC En el intervalo de 3 a 17 UC:
reportar el valor medio Entre 17 y 50 UC: reportar el valor medio
aproximado al entero superior.
Para muestras diluidas, calcule el color segn: UC = (color
estimado de la muestra diluida x 50) / mL de muestra tomados para
la dilucin.
Tabla 3. Reporte el resultado en nmeros enteros aproximados
3. Conductividad Salinidad
Se busca determinar conductividad elctrica y salinidad a
muestras de agua por mtodo electromtrico.
3.1. Fundamento
La conductividad es una medida de la capacidad de una solucin
acuosa para transportar una corriente elctrica. Esta capacidad
depende de la presencia de iones disueltos, sus concentraciones
absolutas y relativas, su movilidad y su valencia y de la
temperatura y la viscosidad de la solucin. Este parmetro sirve para
estimar el contenido total de constituyentes inicos. La medicin
fsica practicada en una determinacin en el laboratorio suele ser de
resistencia medida en ohmios. En el Sistema Internacional de
Unidades el recproco del ohmio es el siemens (S) y la conductividad
se expresa en mS/m, siendo la correspondencia 1mS/m=10 mhos/cm. La
salinidad que es adimensional, se concibi inicialmente como la
determinacin de la masa de sales disueltas en una masa dada de
solucin, pero esta determinacin experimental mediante desecacin,
presenta dificultades a causa de las prdidas de algunos
componentes. La nica manera real de determinar la salinidad real o
absoluta de un agua natural es realizar un costoso anlisis qumico
completo, cuya precisin no siempre es satisfactoria. As, se opt por
determinarla indirectamente a travs de diferentes mtodos, entre
ellos, la conductividad. Este presenta la mayor precisin pero
responde slo a solutos inicos.
3.2. mbito de aplicacin
El mtodo es aplicable a todo tipo de aguas: crudas, de proceso y
tratadas, aguas residuales y naturales, incluidas las marinas. Para
estas ltimas, es preferible medir salinidad. Uno de sus objetivos
bsicos es verificar el cumplimiento de la legislacin vigente para
aguas potables en lo referente a la conductividad. En el control
del agua potable distribuida, permite descubrir variaciones
causadas por infiltraciones de aguas de mineralizaciones diferentes
y a menudo, contaminadas.En las aguas residuales es necesario
considerar que, a pesar de que se puedan presentar altas
concentraciones de slidos disueltos, los valores de conductividad
pueden ser bajos porque las materias orgnicas y coloidales son, en
general, malas conductoras de la corriente elctrica.
3.3. Interferencias
Conductividad: pueden causar variacin la actividad biolgica
presente en el agua, al igual que la exposicin de la muestra a la
atmsfera, al facilitar la prdida o ganancia de gases disueltos. La
presencia de materias en suspensin de tamao considerable y/o de
aceites o grasas, puede causar fallos en los electrodos al cambiar
la constante de la celda, efecto que slo puede comprobarse mediante
la verificacin del ajuste. El agua de mar presenta numerosas
dificultades en su medicin, por la alta mineralizacin del medio y
la gran diversidad de iones presentes; esto ltimo hace difcil de
definir la variacin de la conductividad en funcin de la
temperatura.
Salinidad: en principio, puede afectarse por las mismas causas
que la conductividad, especialmente por sustancias que interfieran
en los electrodos.
3.4. Coleccin, preservacin y almacenaje de muestras
Tanto salinidad como conductividad es preferible determinarlas
in situ. Si es necesario colectarlas, es preferible hacerlo en
frascos plsticos; de utilizar envases de vidrio, evitar que sean de
vidrio sdico. Los frascos deben quedar bien cerrados y llenos para
evitar el intercambio de gases. No se conoce agente de conservacin
adecuado. Las medidas deben hacerse lo antes posible una vez
recogida la muestra, aunque stas pueden conservarse hasta 28 das en
refrigeracin.
4. Temperatura
El objetivo es determinar la temperatura de una muestra de
agua.
4.1. Fundamento
La temperatura es un parmetro fsico que afecta mediciones de
otros como pH, alcalinidad o conductividad. Las temperaturas
elevadas resultantes de descargas de agua caliente, pueden tener un
impacto ecolgico significativo por lo que la medicin de la
temperatura del cuerpo receptor, resulta til para evaluar los
efectos sobre ste.
4.2. mbito de aplicacin
El mtodo es aplicable a todo tipo de aguas: potables, residuales
y superficiales, incluyendo las marinas.
4.3. Interferencias
No se reportan.
4.4. Coleccin, preservacin y almacenaje de muestras
No procede ya que la temperatura tiene que determinarse in
situ.
ANALISIS VOLUMTRICOS
1. Alcalinidad
Se busca determinar a una muestra de agua los distintos tipos de
alcalinidad: total, a la fenolftalena, de hidrxidos, de carbonatos
y de bicarbonatos.
1.1. Fundamento
La alcalinidad de un agua es su capacidad para neutralizar cidos
y es la suma de todas las bases titulables. Por lo general se debe
fundamentalmente a su contenido de carbonatos, bicarbonatos e
hidrxidos aunque otras sales o bases tambin contribuyen a la
alcalinidad. Su valor puede variar significativamente con el pH del
punto final. La muestra se valora con una solucin de cido mineral
fuerte hasta pH 8.3 y 4-5. Estos puntos finales determinados
visualmente mediante indicadores adecuados, son los puntos de
equivalencia seleccionados para la determinacin de los tres
componentes fundamentales. Con el indicador de fenolftalena, el pH
8.3 est prximo al punto de equivalencia para las concentraciones de
carbonato y dixido de carbono y representa la valoracin de todo el
hidrxido y la mitad del carbonato, mientras que el pH inferior
(4-5) est prximo al punto de equivalencia para el in hidrgeno y el
bicarbonato y permite determinar la alcalinidad total.
1.2. mbito de aplicacin
El mtodo es aplicable a todo tipo de aguas.
1.3. Interferencias
Al igual que para la acidez, durante la toma de muestras, el
almacenaje e incluso la valoracin, pueden perderse o ganarse gases
disueltos que contribuyen a la alcalinidad. Es conveniente reducir
al mnimo estos efectos, titulando inmediatamente despus de abrir el
recipiente, evitando agitacin o mezcla vigorosa y no dejando que
alcance una temperatura superior a la de recoleccin. En muestras
fuertemente coloreadas o turbias puede enmascararse el cambio de
color en el punto final y es recomendado el mtodo potencio mtrico.
El cloro residual puede blanquear el indicador, por lo que debe
eliminarse aadiendo tiosulfato de sodio previo a la valoracin. La
interferencia de carbonatos asociados a la materia en suspensin,
puede reducirse por filtracin previa a la valoracin.
1.4. Coleccin, preservacin y almacenaje de muestras
Las muestras pueden colectarse en frascos plsticos o de vidrio
boro silicatado de no menos de 200 mL, los que deben llenarse
completamente y taparse hermticamente. No existe mtodo de
preservacin. Deben analizarse sin dilacin y evitando alterar las
condiciones originales como el pH. En caso de requerirse
almacenamiento, hacerlo a temperatura 6C por un tiempo mximo de 48
horas.
1.5. Procedimiento
Las condiciones ambientales no son crticas para la realizacin de
este ensayo. Titulacin de la solucin de cido sulfrico 0.02 N:
Debe realizarse cada vez que se prepare esta solucin y despus
mensualmente mientras no se agote. Control de soluciones de
titulacin.Pipetear 10 mL de solucin de Na2CO3 0.02 N en un
erlenmeyer de 250 mL y aadir 3 gotas de indicador mixto, que le dar
color azul brillante. Titular a pH 4.6, dejando caer la solucin de
cido sulfrico 0.02 N gota a gota mientras se mantiene la muestra en
agitacin hasta vire de color rosa claro. A diferentes pH la muestra
tendr los siguientes colores:
pH = 4.6 rosa claropH = 4.8 gris rojizopH = 5.0 azul claropH =
5.2 azul verdoso
Anotar los mL consumidos. El volumen consumido debe ser cercano
a 10 mL. Un mL de la solucin de H2SO4 0.02 N es equivalente a 1.00
mg de CaCO3.
Clculos: V1 x N1 = V2 x N2
Donde:
V1 = Volumen de cido sulfricoN1 = Normalidad del cido sulfricoV2
= Volumen de carbonato de sodioN2 = Normalidad del carbonato de
sodio
Realizar al menos dos rplicas que resulten coincidentes
(diferencia mxima de 0.1 mL en los volmenes gastados) y considerar
el valor promedio.El criterio previo de analizar rplicas, tambin se
aplica a las muestras.
Determinacin de alcalinidad en muestras:
Ajustar la temperatura de la muestra a la temperatura ambiente.
Pipetear 50 mL de muestra en un erlenmeyer manteniendo la punta de
la pipeta cerca del fondo del matraz. Para muestras de agua tratada
que contengan cloro residual, aadir una gota de solucin de
tiosulfato de sodio 0.1M. Se puede determinar la alcalinidad total
o la alcalinidad a la fenolftalena:
Para alcalinidad total: aadir 3 gotas de indicador mixto y
titular con cido sulfrico 0.02 N hasta color rosa claro. Anotar los
mL de solucin titulante consumidos. Para alcalinidad a la
fenolftalena: adicionar 2 a 3 gotas de indicador fenolftalena y
titular con cido sulfrico 0.02 N hasta desaparicin de color. Anotar
los mL de solucin titulante consumidos. Si el pH de la muestra no
es suficiente para colorearla de rosado al aadir el indicador,
reportar como cero la alcalinidad a la fenolftalena. Se puede
determinar ambas alcalinidades sobre la misma muestra, para lo cual
se determina primero a la fenolftalena (B) y despus la total (A);
para esta ltima, el volumen a considerar ser la suma del consumido
en las dos etapas.
A criterio del analista, cuando la alcalinidad sea > 200, el
duplicado puede realizarse a partir de una alcuota y el resultado
se aceptar si el coeficiente de variacin no supera el 5%.
1.6. Clculos y presentacin de resultados
Clculos:
Donde:
A = mL de cido sulfrico gastados en la titulacinN = normalidad
del cido sulfrico
Con los resultados de las determinaciones de la alcalinidad
total y de la alcalinidad a la fenolftalena, se puede obtener la
clasificacin estequiomtrica de las tres formas principales de
alcalinidad que se encuentran en muchas aguas:
1. Hay alcalinidad de Carbonatos (CO32-) cuando la alcalinidad a
la fenolftalena no es nula pero es menor que la total.2. Hay
alcalinidad de Hidrxidos (OH-) cuando la alcalinidad a la
fenolftalena es mayor de la mitad de la total.3. Hay alcalinidad de
Bicarbonatos (HCO3-) cuando la alcalinidad a la fenolftalena es
menor de la mitad de la total.
Tabla 6. Relaciones de alcalinidad
Fuente: Elaboracin PropiaDonde:F= Alcalinidad a la fenolftalena
T= Alcalinidad Total
MATERIALES