Repaso para Ingeniería Industrial

Muestreo de Agua

Principios Importantes en la Toma de Muestra

1. Lugar: Debe ser donde el agua está bien mezclada y sin interferencia (espuma, algas, etc.).
2. Tiempo: Evitar lluvias; considerar clima y hora del día.
3. Frecuencia: Variar días y horas para representar mejor el estado del agua.
4. Técnica: Debe usarse muestra simple o compuesta según el caso.

Parámetros que se Determinan con Muestra Simple

• pH
• Temperatura
• Coliformes fecales y totales
• Oxígeno disuelto
• Turbidez
• Salinidad
• Conductividad

Diferencia entre Muestra Simple y Compuesta

Simple: Una sola toma en un instante. Útil para parámetros inmediatos.

Compuesta: Mezcla de varias muestras simples, para tener una representación promedio.

Fundamento Legal para el Muestreo

Normas: NOM-001-SEMARNAT-2021 y NMX-AA-03. Regulan características de descarga, frecuencia y técnica del muestreo.

¿Cuándo Usar Muestreo Automático o Manual?

• Automático: Cuando se requiere precisión, continuidad, y hay presupuesto y equipo disponibles.
• Manual: Cuando hay fácil acceso o se necesitan observaciones visuales.

Datos Mínimos en Etiqueta de Muestra

• Lugar de muestreo
• Fecha y hora
• Nombre del recolector
• Tipo de muestra
• Conservación utilizada

¿Cómo Debe Ser el Muestreo en un Canal?

Se toma en zonas donde el flujo es representativo, evitando contacto con bordes o fondo.

¿Cómo Tomar Muestra si se Analizarán Grasas y Aceites?

Se usan técnicas como flotación por aire inducido, que separan grasas mediante burbujas que las arrastran a la superficie.

¿Por Qué se Cierra Herméticamente el Frasco de Muestra de Agua?

Para evitar evaporación o contaminación. Si se derrama agua, los resultados pueden no ser representativos.

¿Cómo se Obtiene una Muestra Compuesta?

Se toman varias muestras simples a intervalos definidos (por ejemplo, cada 15 minutos por 2 horas) y se mezclan.

Fundamentos del Análisis de Agua

Definición de Calidad del Agua

Atributo que mide las propiedades físicas, químicas y biológicas del agua para determinar su aptitud para distintos usos.

Indicadores según CONAGUA

DBO5, DQO, SST, coliformes fecales, toxicidad, sólidos disueltos totales.

Definición de los Indicadores

DBO5: Mide la cantidad de oxígeno necesario para que los microorganismos descompongan la materia orgánica biodegradable en 5 días.

DQO: Mide el oxígeno requerido para oxidar toda la materia orgánica (biodegradable y no biodegradable) de forma química.

SST: Son las partículas sólidas que flotan en el agua. Provienen de residuos y erosión.

Coliformes fecales: Bacterias que indican contaminación por materia fecal. Pueden afectar la salud.

Toxicidad: Mide la capacidad del agua para afectar negativamente a los organismos vivos.

Sólidos disueltos totales: Sales disueltas presentes en el agua, que pueden afectar sabor y usos del agua.

Contaminantes del Agua según las Normas Mexicanas

Contaminantes Básicos:

• Grasas y aceites
• Materia flotante
• DBO5
• Sólidos disueltos totales

Contaminantes Patógenos:

• Coliformes fecales
• Huevos de helmintos

Tratamiento de Aguas Residuales

Es el conjunto de procesos físicos, químicos y biológicos que tiene como finalidad reducir contaminantes presentes en el agua utilizada, para que pueda ser devuelta al ambiente o reutilizada sin causar daño.

Parámetros a Analizar en el Agua (Definición, Análisis, Remoción)

Objetivo del Tratamiento de Aguas Residuales

• Eliminar contaminantes
• Proteger la salud pública y el medio ambiente
• Permitir el reúso del agua
• Cumplir con las NOMs

Operaciones Unitarias por Tipo de Tratamiento

Primario (Físico)

Objetivo: Separar sólidos grandes y materiales sedimentables.

Operaciones: Rejas (retienen sólidos grandes), Desarenadores (eliminan arenas y gravas) y Sedimentadores (retienen sólidos sedimentables).

Equipos utilizados: Rejillas, tanques de sedimentación, bombas, desarenadores.

Secundario (Biológico)

Objetivo: Degradar la materia orgánica disuelta mediante actividad microbiana.

Operaciones: Aireación (aporte de oxígeno para favorecer bacterias aerobias), digestión aerobia o anaerobia y clarificadores secundarios.

Equipos utilizados: Reactores biológicos (tipo lodos activados), aireadores, sopladores, tanques de clarificación.

Terciario (Físico-Químico)

Objetivo: Eliminar contaminantes residuales que no fueron removidos en etapas anteriores.

Operaciones comunes: Filtración con arena o membranas, desinfección, adsorción e intercambio iónico.

Equipos utilizados: Filtros, cámaras UV, sistemas de ozono, reactores de ósmosis inversa, columnas de carbón activado.

Desinfección (Etapa Clave del Tratamiento Terciario)

¿Qué es?

Proceso que destruye o inactiva microorganismos patógenos presentes en el agua tratada.

Principales Métodos:

• Cloración: Uso de hipoclorito. Eficiente y económico.
• Radiación ultravioleta (UV): Daño directo al ADN microbiano.
• Ozono (O₃): Oxidante fuerte, no deja residuos.

¿Para Qué Sirve el Carbón Activado?

• Remueve contaminantes orgánicos disueltos, pesticidas, compuestos que causan olor, color o sabor.
• Actúa por adsorción (retiene moléculas en su superficie porosísima).
• Se utiliza en filtros o columnas.

¿Qué es la Ósmosis Inversa?

• Tecnología de membranas que remueve sales, virus, metales y contaminantes orgánicos.
• El agua pasa a través de una membrana semipermeable desde un área de alta concentración a una de baja, aplicando presión.
• Se utiliza para obtener agua de alta pureza o eliminar contaminantes persistentes.

Torres de Enfriamiento

Equipo que enfrían agua en grandes volúmenes extrayendo el calor mediante evaporación o conducción.

¿Por Qué se Usan?

Son más económicas que otros equipos para disipar calor en procesos industriales.

Funcionamiento:

1. El agua caliente entra por arriba y se distribuye por boquillas.
2. Cae sobre material de relleno.
3. Se pone en contacto con aire seco (proceso evaporativo).
4. Parte del agua se evapora, llevando el calor con ella.
5. El agua fría se recoge en la base.

Partes Principales:

• Entrada de agua
• Material de relleno
• Separador de gotas
• Ventilador
• Tanque de recolección
• Estructura de soporte

Problemas Comunes y Parámetros del Agua:

• Corrosión: Se controla con inhibidores químicos, pH neutro y limpieza.
• Incrustaciones: Causadas por sales como CaCO₃; se previenen con tratamiento químico.
• Sólidos en suspensión: Generan turbidez; se controlan con filtración.
• Crecimiento de algas y bacterias: Se controlan con biocidas y sombra.

Sistemas de Vapor

Definición:

Conjunto de equipos diseñados para generar, distribuir y utilizar vapor como medio de transferencia de calor.

¿Para Qué se Usan?

Para calefacción, esterilización, cocción, procesos industriales y generación de energía.

Funcionamiento de una Caldera:

1. Se quema un combustible en la cámara de combustión.
2. El calor generado se transfiere al agua.
3. El agua se convierte en vapor.
4. El vapor es distribuido a través del sistema.

Partes de una Caldera:

• Quemador
• Hogar o cámara de combustión
• Intercambiador de calor
• Tuberías de agua/vapor
• Chimenea
• Válvulas de seguridad
• Bomba de alimentación
• Sistema de control automático

Etapas del Sistema de Vapor:

1. Generación de vapor
2. Distribución
3. Transferencia de calor
4. Retorno de condensados

Calidad del Agua:

• Debe controlarse para evitar corrosión e incrustaciones.
• Se requiere tratamiento y purgas para mantener la eficiencia y seguridad.

Clasificación de Calderas:

• Pirotubulares: Gases calientes por dentro, agua por fuera. Baja presión.
• Acuotubulares: Agua por dentro de tubos. Alta presión y eficiencia.

Problemas Básicos:

1. Incrustaciones (por sales como carbonatos)
2. Corrosión
3. Arrastre (agua con el vapor)
4. Depósitos sólidos

Normas de Seguridad en Operación:

• Solo personal autorizado.
• No operar si el nivel de agua es bajo.
• Realizar purgas, limpieza de chimenea.
• Supervisión constante.
• Desconectar energía antes de abrir el equipo.

Etiquetas: calidad del agua, ingeniería industrial, muestreo de agua, sistemas de vapor, torres de enfriamiento, tratamiento de aguas residuales