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