Dirección Universitaria de Educación a Distancia EAP Ingeniería Ambiental
QUIMICA QUIMIC A AMBIEN AMBIENTA TAL L
2015-1
Docente: Ciclo:
Datos del alumno: Apellidos y nombres:
Nota:
ING !U"I# ANGE"E$ $UA%# I
&ódul' II
FORMA DE PUBLICACIÓN: Publicar su archivo(s) en la opción TRABAO ACAD!MICO que figura en el menú contextual de su curso
Código de matrícula: Uded de matrícula:
Fec"a de #u$licaci%n en cam#us &i'tual DUED LEARN:
(A$)A E" D#& 12 DE !U"I# 2015 A las 2*5+ P&
Recomendaciones: 1. Recue'de &e'i(ica' la
co''ecta #u$licaci%n de su T'a$a)o Acad*mico en el Cam#us +i'tual antes de con(i'ma' al sistema el en&,o de(initi&o al DocenteRevisar la previsualización de su trab trabaj ajo o para para aseg asegur urar ar archivo correcto.
2.
Las fechas de recepción de trabajos académicos a través del campus virtual están definidas en el sistema de acuerdo al cronograma académicos 2015-I por lo ue no se ace#ta'.n t'a$a)os e/tem#o'.neos .
1TA20151DUED
3.
Las actividades ue se encuentran en los te!tos ue recibe al matricularse" servirán para su autoaprendi#aje mas no para la calificación" por lo ue no deberán ser consideradas como trabajos académicos obligatorios$
0u,a del T'a$a)o Acad*mico: 4.
%ecuerde& NO DEE !O"#$R DE% #N&ERNE& " el Internet es 'nicamente una fuente de consulta$ %os trabajos copias de internet ser'n veri(icados con el )#)&E*$ $N&#"%$+#O $N&#"%$+#O ,$" - ser'n cali(icados con //0 cero. Estimado alumno:
El presente trabajo académico tiene por finalidad medir los logros alcanzados en el desarrollo del curso Para el e/amen #a'cial !d debe haber logrado desarrollar "asta 12 3 " para el e/amen (inal debe haber desarrollado el trabajo completo
C'ite'ios de e&aluaci%n del t'a$a)o acad*mico: (ste trabajo académico será calificado considerando criterios de evaluación seg'n naturale#a del curso&
4
P'esentaci%n adecuada del t'a$a)o
#onsidera #onsidera la evaluación evaluación de la redacción$ redacción$ ortograf%a$ ortograf%a$ " presentac presentación ión del 5-- Puntos 4 trabajo en este formato
6
In&esti7aci%n $i$lio7'.(ica:
#onsidera la consulta de libros virtuales$ a través de la &iblioteca virtual '!E' !P$ entre otras fuentes 5-- Puntos 6
8
9ituaci%n #'o$lem.tica o caso #'.ctico:
#ons #onsid ider era a el anl anlis isis is de caso casos s o la solu soluci ción ón de problematizadoras por parte del alumno 5-- Puntos 4
TRABAJO ACADÉMICO Estimado(a) alumno(a)* +eciba +eciba usted usted$$
la ms ms since sincera ra " cordial cordial
bienveni bienvenida da a la Escue Escuela la profesiona profesionall
de
,ngenier%a mbiental mbiental " de -uestra -uestra !niversidad !niversidad las Peruanas " del docente . tutor a cargo del curso En el trabajo académico deber desarrollar desarrollar las preguntas propuestas propuestas por el tutor$ a fin de lograr un aprendizaje significativo /e pide respetar las indicaciones se0aladas por el tutor en cada una de las preguntas$ a fin de lograr los objetivos propuestos en la asignatura
PRE0UNTA9:
1. DEFI DEFINA NA QUIMI QUIMICA CA AMBIEN AMBIENTA TAL(1PT L(1PTO) O) 1a QU=MICA AMBIENTAL$ es la aplic aplicaci ación ón de la qu%mica al estu estudi dio o de los los problemas " la conservación del ambiente ambiente Estudia los procesos qu%micos que tienen lugar en el medio ambiente global$ ambiente global$ o en alguna de sus partes* el suelo suelo$$
2TA20151DUED
los r%os r%os " " lagos lagos$$ los océanos océanos$$ la atmó atmósf sfer era$ a$ as% as% como como el impa impact cto o de las las acti activi vida dade des s huma humana nas s sobr sobre e nues nuestr tro o ento entorn rno o " la prob proble lem mti tica ca que que ello ello ocasiona
2. DEF DEFINA INA QUE ES ES DBO, DBO, DQO Y OD(2 OD(2PT PTOS OS)) DBO: LA DEMANDA BIOQU=MICA DE O>=0ENO ?DBO@ Es una prueba usada para la determinación de los requerimientos de ox%geno para para la degr degrad adac ació ión n bioq bioqu% u%mi mica ca de la mate materi ria a org orgni nica ca en las las agua aguas s municipales$ municipales$ industriales " en general residuales2 su aplicación permite calcular los efectos de las descargas de los efluentes domésticos e industriales sobre la calidad de las aguas de los cuerpos receptores 1os datos de la prueba de la '&3 se utilizan en ingenier%a para dise0ar las plantas de tratamiento de aguas residuales
DQO: LA DEMANDA QU=MICA DE O>=0ENO ?DQO@ /e define como cualquier sustancia tanto orgnica como inorgnica susceptible de se serr ox oxid idad ada$ a$ me medi dian ante te un ox oxid idan ante te fu fuer erte te 1a ca cant ntid idad ad de ox oxid idan ante te consumida se expresa en términos de su equivalencia en ox%geno '43 se expr ex pres esa a en mg mg5l 5l 36 El mé méto todo do '43 se us usa a a me menu nudo do pa para ra me medi dirr lo los s contaminantes en las aguas naturales " residuales " para evaluar la fuerza de desechos dese chos tale tales s como agua aguas s resi residual duales es muni municipa cipales les e indu industria striales$ les$ centr centrale ales s eléc el éctr tric icas as$$
indu in dust stri ria a
qu%m qu %mic ica$ a$
indu in dust stri ria a
pape pa pele lera ra$$
lava la vand nder er%a %as$ s$
estu es tudi dios os
medioambientales " educación general
OD: EL O>=0ENO DI9UELTO ?OD@ El oxigeno disuelto disuelto mide la cantidad de ox%geno ox%geno gaseoso disuelto disuelto (3 6) en una solución acuosa El oxigeno se introduce en el agua mediante difusión desde el aire que rodea la mezcla$ por aeración (movimiento (movimiento rpido) " como un producto de desecho de la fotos%ntesis #uando se realiza la prueba de ox%geno disuelto$ solo
se
utilizan
muestras
tom tomadas
recientemente
"
se
analizan
inmediatamente Por lo tanto$ debe ser preferentemente una prueba de campo
3TA20151DUED
dems$ la cantidad de ox%geno que puede disolverse en el agua (3') depende de la temperatura El agua ms fr%a puede contener ms ox%geno en ella que el agua ms caliente
3. DEM DEMUES UESTRE TRE LA LEY DE FICK FICK (4PT (4PTOS) OS) LE DE FIC El flujo de tomos se define como la cantidad de materia que pasa en una unidad de rea del material en una unidad de tiempo Esto puede ser escrito como el producto de la concentración concentración " la velocidad de arrastre atómico (atomic drift velocit")$
C+
/upongamos que su concentración var%a con la posición al lo largo del eje 7 1lamemos ) a ) a la densi densidad dad de corrie corriente nte de part% part%cul culas$ as$ es decir decir$$ al númer número o efectivo de part%culas que atraviesan en la unidad de tiempo un rea unitaria perpendicular a la dirección en la que tiene lugar la difusión 1a le" de 8ic9 afirma que la densidad de corriente de part%culas es proporcional al gradiente de concentración
1a constante de proporcionalidad se denomina coeficiente de difusión * " es caracter%stico tanto del soluto como del medio en el que se disuelve
4TA20151DUED
1a acumulación de part%culas en la unidad de tiempo que se produce en el elemento de volumen +,d! es igual a la diferencia entre el flujo entrante )+$ )+$ menos el flujo saliente )+$ )+$ es decir
1a acumulación de part%culas en la unidad de tiempo es
,gualando ambas expresiones expresiones " utilizando la 1e" de 8ic9 se obtiene
Ecuación diferencial en derivadas parciales que describe el fenómeno de la difusión /i el coeficiente de difusión * no depende de la concentración
4. ¿ CÓM CÓMO O INF INFLU LUYE YE LA POTOS POTOSYNT YNTETI ETICAL CALL L ACTI! ACTI!E E RAD RADIA IAT TION (PAR) EN EL CRECIMIENTO DE LAS PLANTAS" (2PTOS) 1a radiac radiación ión que llega llega a la :ier :ierra ra abarca abarca una amplia amplia gama gama del espectro espectro electromagnético " aproximadamente el ;<= de ella es la que conocemos como luz o radiación visible Esta comprende longitudes de onda que van de los ;<< a los ><< nm$ por ser usado por los vegetales en el proceso de la fotos%ntesis$ también se le denomina radiación fotosintéticamente activa o P+ (sigla derivada del inglés* photos.nthetic inglés* photos.nthetic active active radiation/$ radiation/$ Para que la radiación !?@& sea interceptada " produzca alteraciones en la fisiolog%a de la planta debe penetrar en la hoja " ser absorbida por cromóforos o moléculas susceptibles al efecto da0ino de esta radiación Por lo tanto$ los cambios morfológicos " anatómicos que son inducidos por la radiación !?@&
5TA20151DUED
pueden llegar a ser determinantes en las respuestas de las distintas especies vegetales sometidas a un aumento de este tipo de radiación s%$ frente a un aumento de la radiación !?@& !?@& muchos de los cambios observad observados$ os$ tanto en plantas plantas monocotil monocotiledón edóneas eas como dicotiled dicotiledónea óneas$ s$ son principalmente atribuidos a la orientación de las hojas que tiene cada uno de esto estos s grup grupos os de plan planta tas$ s$ lo que que fina finalm lmen ente te infl influi uir r en la capa capaci cida dad d de inter intercep ceptar tar este este tipo tipo de radiac radiación ión 1as 1as especi especies es monoco monocotil tiled edóne óneas as que presen presentan tan hojas hojas delgad delgadas as con orient orientaci ación ón verti vertical cal inter intercep ceptan tan menos menos la radiación !?@& que las dicotiledóneas por presentar éstas hojas anchas " de orientación ms bien horizontal$ " por lo tanto son ms susceptibles al da0o Por tal motivo$ las plantas monocotiledóneas parecen ser generalmente ms tolerantes a niveles elevados de radiación !?@& Por otra parte$ las plantas aclimatadas a condiciones de alta radiación !?@&$ como como por por ejem ejempl plo o en alta alta mont monta0 a0a$ a$ se cara caract cter eriz izan an prin princi cipa palm lmen ente te por por presentar tallos " ramas cortas$ resultando plantas de morfolog%a ms bien compacta " de tama0o peque0o 1a disminución de la altura de las plantas expu expues esta tas s a alta altas s inte intens nsid idad ades es de radi radiac ació ión n !?@& !?@& ha sido sido rela relaci cion onad ada a directamente con la inducción de internudos ms cortos en distintas especies !no de los parmetros de crecimiento que es notablemente alterado por un aume aument nto o de la radi radiac ació ión n !?@& !?@& es el rea rea foli foliar ar /u redu reducci cción ón ha sido sido ampliame ampliamente nte documenta documentada da en distinta distintas s especies especies cultivada cultivadas s como* como* arveja$ arveja$ pimen pimentón tón$$ so"a$ so"a$ etc etc 1a dismin disminuci ución ón del rea rea folia foliar$ r$ que se refle refleja ja en la presencia de hojas de menor tama0o$ se producir%a como consecuencia del efecto inhibitorio de la radiación !?@& sobre la expansión del epitelio de la cara adaxial que es la que normalmente recibe flujos de radiación !?@& ma"ores a la abaxial /e ha demostrado que es la expansión de las células epiteliales la que regula el crecimiento foliar " la inhibición de la expansión observada en cond condic icio ione nes s de alta alta radi radiac ació ión n !?@ !?@& se prod produc ucir ir%a %a debi debido do a un ma"o ma"or r entrecruzamiento de los enlaces formados entre carbohidratos " cido ferúlico lo largo largo de la evolución$ la radiación radiación !?@& !?@& ha inducido en las plantas plantas diversos camb cambio ios s anat anatóm ómic icos os que que han han perm permit itid ido o modi modifi fica carr su inte interc rcep epci ción ón " su penetración al interior de las células Por ejemplo$ el aumento de ceras " el cambio cambio en la compo composic sició ión n de éstas éstas en la superf superfici icie e foliar foliar observ observado ado en especies expuestas a !?@&$ favorece la reflexión de la luz !?@& desde la
6TA20151DUED
superficie foliar " contribu"e a reducir la penetración de la radiación !?@& en las hojas
#. DEMUESTRE LA LEY DE $IEN Y DE BOLT%MAN (# PTOS) LE DE IEN Esta le" fue formulada emp%ricamente por Ailhelm Aien /in embargo$ ho" se deduce de la le" de Planc9 para la radiación de un cuerpo negro Esta ecuación no se puede resolver mediante funciones elementales
'onde las constantes valen en el /istema ,nternacional de !nidades o sistema BC/*
Para hallar el mximo mximo la derivada de la función con respecto a
tiene que ser cero cero
&asta con utilizar la regla de deriva derivación ción del del cociente " como se tiene que igualar a cero$ el numerador de la derivada ser nulo es decir*
7TA20151DUED
/i se define*
Entonces*
#omo una solución solución exacta no es important importante e podemos podemos optar por soluciones soluciones aproximadas aproximadas /e puede hallar fcilmente un valor aproximado para x* /i x es grande resulta que aproximadamente e (@x) D < $ as% que x esta cerca de s% que aproximadamente aproximadamente
!tilizando el método de -eFton o de la tangente*
'e la definición de x resulta que*
s% que la constante constante de Aien es*
por lo que:
LE DE BOLTMANN Esta le" no es ms que la integración de la distribución de Planc9 a lo largo de todas las longitudes de onda del espectro de frecuencias frecuencias**
'onde las constantes valen en el /istema ,nternacional de !nidades !nidades o o sistema BC/*
8TA20151DUED
Puede demostrarse haciendo la integral que*
Por lo que la constante de /tefan@&oltzman /tefan@&oltzmann n depende de otras constantes fundamentales fundamentales en la forma*
&. UNA EMPRESA EMPRESA !I !IER ERTE TE A' A'UAS UAS RES RESIDU IDUALE ALES S AC ACIA IA UNA PO%A PARA DISMINUIR LA CONCENTRACIÓN DE SÓLIDOS, EL CAUDAL DE IN'RESO A LA PO%A ES DE # 3*+, CON CONCENTRACIÓN DE 3K3 EL CAUDAL DE SALIDA ES DE 2 3*+, LA PO%A DE A'UA ES DE &- 3. ADE DEM MS S SE DE DEBE BE DE IN INDI DICA CAR R QU QUE E EL !OLU LUME MEN N 3 INICIAL DEL A'UA EN EL TANQUE ES DE 2# Y NO SE A ENCONTRADO NIN'/N CONTAMINANTE.(&PTOS) D 6 mG < D mG5min El caudal de salida es de
El volumen inicial de l%quido en el tanque es ?
# D G Cg5mG " se bombea a una razón 4 H H G 4 D 6 m 5min 6 1a ecuación diferencial asociada a los problemas de mezcla es Q2 dx x =Q1 C 1 + dt V 0+ ( Q1− Q2 ) t 2 dx x =15 + dt 25 + ( 5−2 ) t
9TA20151DUED
2 dx + x =15 dt 25 + 3 t
∫ 25 2+3 t .dt
μ= e
2
μ= e 3
ln (25 + 3 t )
+ ¿ ¿ μ =¿
25 3 t
d +( x . μ )=15. μ dt 2
x ( 25 + 3 t ) 3 2
x ( 25 + 3 t ) 3 d ( ¿ ) . dt
∫¿
d ( ¿ )=
∫¿
5 2
x ( 25 + 3 t )
3
=15
(25 + 3 t ) 3
3
3 5
+ C
5
x =3 ( 25 + 3 t )+
( 25 + 3 t )
3
1
7(<) D < $ < D > I #(6)
+
C
@65G
$ # D @> (6)65G
>?t@ 8?61 8t@ G H1 ?61@68 ?61 8t@ J68
BIBLIO0RAF=A 4- INFORMA INFORMACION CION DE DE QUIMICA QUIMICA AM AMBIE BIENT NTA AL "tt#s:tuKuimica-o'd#'ess-com62484682de(inicionJdeJKuimicaJ am$iental 6- DEMAND DEMANDA A BIOQUIMI BIOQUIMICA CA DE O>I0EN O>I0ENO; O; O>I0ENO O>I0ENO DI9UELT DI9UELTO; DEMANDA DEMANDA QUIMICA "tt#:-a7ua
R$D# R$D#$ $&#ON#N #ON#N
"%$N "% $N&) &)
%ibe %ibert rtad ad
!arr !arras asco co5R 5R6o 6os s1
De#a De #a't 'tam amen ento to de Qu,m Qu,mic ica; a; Facu Facult ltad ad de Cien Cienci cias as;; Uni& Uni&e' e'si sida dad d de
10TA20151DUED
Ta'a#ac.-
A'icaJC"ile-
"tt#:-scielo-clscielo-#"#
sc'i#tscia'tte/t#id92H4J8662222282222 - LE DE IENDI9PONIBLE
EN:
"tt#:-cida-&e$'icenocu'sosast'o(o$se'&clase8ien-"tmlConsultado el 6H de diciem$'e de 62485. "tt#:-ast'o-#uc-cllin(ante(ia2444444A'c"i&osPoe'PointJ Radiacion-#d(
