Resolucion de Ejercicios de Cc Ambientales

7/23/2019 Resolucion de Ejercicios de Cc Ambientales

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TEMA:

CTEDRA : CIENCIAS AMBIENTALES

RESPONSABLE : Ing. Jos POMALAVA VALDZ

ALUMNO :

CORIAUPA ZEVALLOS ROBERTO

SEMESTRE : IX

HHUUAANNCCAAYYOO PPEERR

RESOLUCIN DE PROBLEMAS


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RESOLUCIN DE PROBLEMAS PROPUESTOSCAPTULO I: CONTAMINACION DEL AGUA

1.1. Calcular la dureza de las siguientes aguas , ricas en sales de magnesio, cuyo anlisis dan lossiguientes resultados :

1.2. Un agua industrial tiene una concentracin de 4x10-4M en Ca+2 Cul es su dureza?

1.3. Cul es la dureza de un agua natural que tiene una concentracin de 80 ppm en CaCO3?Dureza= 80mg/L CaCO3 = 80ppm CaCO3

1.4. Cual ser la dureza de un agua industrial que tiene la concentracin de 60 ppm en Ca+2

1.5. Un agua de un manantial fue tratada con Na2CO3. Para reducir su dureza. Despus de deltratamiento la dureza se ha reducido 10ppm de CaCO3 Cul ser la concentracin de CO3

-2

en el equilibrio?Conociendo la reaccin de precipitacin del CaCO 3 y el equilibrio de solubilidad delmismo, podemos calcular la concentracin del anin carbonato existente en el equilibrio.


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1.6. El anlisis de un agua natural indica que es 4x10-4 M, Mg+2, 6x10-4 M Ca+2 y 8x10-4M HCO-3. Si se quiere ablandar dicha agua por el mtodo de la cal y de la sosa [Ca(OH) 2 yNa2CO3] calcule la cantidad de hidrxido de calcio y de carbonato de sodio que sernecesario emplear por cada m3 de agua.Para calcular la cantidad de Na2CO3

Calculando la adicin de sosa:

Calculando la Cal necesaria:

Para precipitar el exceso de Ca+2 con Na2CO3.

1.7. Una muestra de agua residual que llega a una depuradora fue sometida al ensayo deincubacin reglamentario para la determinacin del parmetro DBO5. Para ello, y dadoque previsiblemente el valor de DBO5 ser alto, se diluyeron 25 ml del agua residual hastaun litro con agua exenta de oxgeno.En esta nueva disolucin se determina la concentracin del oxgeno disuelto antes delensayo de incubacin y al finalizar el mismo, despus de 5 das, obtenindose los valoresde 9 y 1 mgO2/l respectivamente. Cul es el valor del parmetro DBO5?

Sabiendo que la DBO5 es la diferencia entre la concentracin inicial y final de oxgeno

disuelto, considerando el grado de dilucin:

1.8. Una muestra de 50 ml de un agua residual se diluy hasta 500 ml con agua exenta deoxgeno y se determin la concentracin en oxgeno disuelto de la muestra diluida, queresult ser de 6 ppm. Al cabo de 5 das de incubacin volvi a repetirse la determinacin de


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oxgeno disuelto, siendo el valor hallado en esta ocasin DBO5 del agua residual

1.9. Un vagn cisterna de 60 m3 acaba de realizar un transporte con etanol. Para limpiarlo sellena completamente de agua. Cmo variar la DBO total del agua si haban quedado en elfondo del vagn 10 litros de etanol? Supngase que el etanol puede sufrir oxidacintotal por degradacin biolgica con el oxgeno.Dato: Densidad del etanol 0.87 g/cm3 a 20 C.

Planteando la reaccin:

Entonces determinando estequiomtriamente la cantidad de oxgeno a consumirse:

1.10. Una muestra de 100 ml de una muestra de agua residual consume en total para suoxidacin 30 ml de una disolucin de dicromato de potasio 0.15N, Calcule la DQO dedicha agua residual.

1.11. Una industria qumica que produce cido actico CH3-COOH, evacua un caudal de aguaresidual de 100 l/s con una concentracin en dicho cido de 300 mg/l. Si se elimina elcido actico, oxidndolo hasta CO2 con dicromato de potasio 1 M, proceso en el que eldicromato se reduce hasta Cr+3, calcule el volumen diario de la solucin de dicromato,expresado en m3, que ser preciso emplear

El nmero de equivalentes del agente oxidante deben de ser iguales a los del Oxgeno.La ecuacin sera:Luego calculando el peso equivalente del Oxgeno:


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Calculando los dems equivalentes:

1.12. Calcule cual ser el DQO de un agua residual que contiene una concentracin de 5 ppmdel pesticida baygon (C11H15O3N). considere que el nitrgeno se oxida totalmente hastain nitrato.La Reaccin Qumica es:

1.13.

La DBO total de una determinada agua es de 60 ppm de oxgeno mientras que para laoxidacin total de una muestra de 50 cm3 de dicha agua se precisa 4 cm3 de dicromato depotasio 0.12 N. Calcule el DQO del agua mencionada e indique si la materia orgnica quepredomina es de naturaleza biodegradable o no biodegradable.Sabemos que:

Calculando el peso equivalente del oxgeno en la reaccin:

La disminucin de Oxgeno ser:

0.78 < 1 , por lo tanto predomina la materia orgnica biodegradable.

1.14. La DBO total de una determinada agua es de 60 ppm de oxgeno mientras que para laoxidacin total de una muestra de 50 cm3 de dicha agua se precisa 4 cm3 de dicromato de


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potasio 0.12 N. Calcule el DQO del agua mencionada e indique si la materia orgnica quepredomina es de naturaleza biodegradable o no biodegradable.a) Carbn activo necesario.

b) Volumen a tratar de agua.

1.15. En las aguas del mar del pacifico, un mar interior, la cantidad total de slidos disueltos enel agua es del orden del 50 g/l. Para desalinizar esta agua utilizando un proceso desmosis inversa, Cul ser la presin Mnima necesaria a la temperatura de 25 C?Dato: Suponga el Factor i de Van Hoff = 1.75 y que los slidos disueltos

La P min. Corresponde a la presin osmtica del agua a tratar, por tantorelacionaremos esta presin con la concentracin

La presin es menor a 35.7 atmsferas1.16. Un agua residual contiene 120ppb de Al (III). Calcule cual ser el pH mnimo al que

comenzara a precipitar el citado contaminante en forma de hidrxido de aluminio, poradicin progresiva de una base fuerte.Dato: Ks Al(OH)3=1.9x10

-33En base a este dato, calcularemos la cantidad de Al+3 que contendr el agua

Para al agua tenemos:

Comenzar a precipitar a partir de un PH de 4.87

1.17. A un agua residual que se encuentra a pH = 8 se le incorpora por un nuevo vertido, 13ppm de Cr(III). Precipitara el citado metal en forma de hidrxido de cromo (III)?Dato: Ks/Cr(OH)3/ = 6.7 x 10-31

Comenzaremos con la ecuacin de equilibrio:


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1.19. Una empresa dedicada al sector de recubrimientos electrolticos tiene dos corrientes deaguas residuales procedentes de su proceso productivo perfectamente segregados y

diferenciados con las siguientes caractersticas:

corriente A: carcter cido, caudal 120l/s, 60mg/l de CrO4-2.

corriente B: carcter bsico, caudal 100l/s, 5mg/l de CN

a. Si para depurar la corriente A se pretende como primer paso reducir el cromato (CrO -2) hasta Cr-2, Calcular la cantidad diaria que se necesitara de sulfito se sodio (Na2SO3)si se utiliza este compuesto como reductor.

b. Su se pretende precipitar como hidrxido todo el Cr+3 , obtenido en el paso anterior ,calcular la cantidad de cal apagada(hidrxido de calcio de 85% de pureza que ser)necesario emplear diariamente.

c. Si para depurar la corriente B se pretende oxidar al Ion cianuro (CN -) hasta dixido decarbono y nitrgeno elemental, mediante una disolucin 5M de hipoclorito de sodio (

NaOCl), proceso en el cual el hipoclorito se reduce hasta in cloro. Calcular los lodosdiarios de dicha solucin oxidante que se necesitaran.


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1.20. Una industria qumica genera un agua residual que posee las siguientes caractersticasmedia:Caudal = 80l/sEtanol = 130mg/lcido metanoico =400mg/lSlidos en suspensin=500mgl[Pb+2]= 3mg / lPara esta agua indique:

a. La DBO total del agua residual debida a la presencia de etanol y del cido metanoico

Calculando la DBO causada por el etanol:

Calculando la DBO causada por el acido metanoico:

b. Si se pudiese eliminar selectivamente solo el cido metanoico, oxidndolo hasta CO2con bicromato de potasio en medio cido, proceso en el que el dicromato se reducehasta Cr+2, ajuste la ecuacin inica de oxidacin-reduccin que tendra lugar ycalcule el volumen diario de la solucin de bicromato de potasio 2M, expresado enm3. Que seria preciso emplear.

Basados en esta reaccin Inica tenemos:

c.

Las toneladas anuales de lodos hmedos, retiradas con un 40% de humedad, que seproducirn si los slidos e suspensin se reducen hasta 30mg/l.d. Si se disminuye la concentracin de Pb+2 precipitndolo por adicin estequiometrica


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de una solucin de carbonato de sodio. cual ser el consumo diario de carbonato desodio slido de pureza de 95% cual ser la concentracin de Pb+2, expresada en ppb,en el agua residual una vez tratada?Balance de Materia:SOLIDOS QUE SE ELIMINAN = SOLIDOS INICIALESSOLIDOS FINALES

De esta ecuacin determinaremos la cantidad de carbonato de sodio:

Finalmente para la concentracin de Pb:

CAPTULO II CONTAMINACIN DEL AIRE2.1 Convierta los siguientes valores:

a) 500 ppm de CO, medidos a 293K y y 101.3 kPa a mg CO/m3

b) 500 ppm de SO2, medidos a 293K y y 101.3 kPa a mg SO2/m3


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c) 500 ppm de CO, medidos a condiciones normales a mg CO/m3

d) 500 ppm de SO3, medidos a condiciones normales a mg SO2/m3

2.2 Exprese las concentraciones de contaminacin en los valores que se piden:a) 250 mg C6C6Nm3 en ppm

b) 420 ppm de C6H6 medidos a 293 K y 101.3 kPa en mg C6H6/m3

c) 350 ppm de NO2 medidos a condiciones normales a mg NO2/Nm3

d) 250 mg NO2 medidos a 293 K y 101.3 KPa a ppm NO2

2.3 En una estacin Municipal de control de contaminacin media de ozono, para un periodode 24 horas, de 25 mg /m3 a 25c y 1 Bar. Cul ser la concentracin de ozono expresadoen ppm?


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2.4 Una norma de calidad fija para el monxido de carbono una concentracin media de 11ppm medidos durante un periodo de muestreo de 24 horas. Cual ser la concentracinequivalente en mg/Nm3.

2.5 En una planta de produccin de energa , el gas de chimenea sale a 500C y contiene lascantidades de bixido de azufre que a continuacin se indica segn sea la calidad decombustible quemado: a. 2100 ppm b. 1900ppm. Si la emisin de gases es de30000m3/min cual ser la emisin de gas de SO2/5?Dato: La presin de los gases a la salida de la chimenea es de 1.05 bar

2.6 Una norma de calidad del aire fija para el dixido de azufre una concentracin de 85ug/m3a 20C y 1.1 bar de promedio anual. Cul ser la concentracin equivalente en ppb ?

2.7 Un mtodo muy frecuente de obtencin de cobre es el tratamiento de sulfuro de cobre (I)con oxigeno, proceso en el cual se libera e cobre metlico y se genera dixido de azufre. Side desea fabricar diariamente 40Tn de una aleacin Cu-Ni con un contenido de cobre de18%. Calcule:a. La cantidad diaria de mineral de cobre , con un contendido de sulfuro de cobre (I) del

32% que abra que tratar, si el proceso de obtencin del cobre transcurre con unrendimiento del 78%.Planteando la ecuacin:

Produccin 400 /da entonces con el cobre a 0.18 de puerza : 9.23 TM/dia

Tendramos:


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b. Si todo el azufre contenido en el minera procesado se emitiera a la atmsfera comoSO2,. Cual sern las emisiones diarias de este compuesto a la atmsfera expresada enKg SO2/dia?

c. Cual seria la concentracin de este compuesto en las bases de emisin si se liberan ala atmsfera 6.2*104 Nm3 de gas por tonelada de mineral procesado?. Exprsala enppm y mg SO2/Nm3.

2.8 Para generar electricidad, se queman en una central trmica 4000 TM da de un carbn quetiene una riqueza en carbn del 80 y un contenido de azufre de un 1.1 %. calcule:a. Las toneladas de dixido de azufre emitidas a la atmsfera al ao.

Calculemos ahora la cantidad de anhdrido emitido:

b. Que cantidad mensual de caliza del 85 de riqueza de carbonato de calcio, sernecesario aadir a los gases de escape para reducir en un 80 las emisiones de dixido deazufre, precipitndolo en forma de sulfato de calcio?

De acuerdo a la reaccin hallemos la cantidad de caliza:

c. Las emisiones de dixido de azufre, una vez depurado, expresadas en ppm y enmg/Nm3, si el volumen total de gases emitidos es de 4.10 4 Nm3 / da.

2.9 Una industria utiliza como combustible 21/da de un carbn que contiene 90% de C y un2% de S y emite gases a las atmsfera con un caudal de 1500 Nm3/h.


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a. Calcular la concertacin de partculas en el gas de emisin si un 5% del contenido de Cdel carbn se forma de partculas inquemadas.

Basados en los porcentajes de pureza tendremos que hay 1.80 TM/ da de C y 0.047TM/da de S, con estos datos tenemos la concentracin de gases a la atmsfera de 1500Nm3/h, considerando las partculas (un 5%) de C tendramos 3.75Kg/h

b. Calculas el contenido de SO2 en los gases de emisin, expresado como mg/ Nm3,suponiendo que no se aplica ningn sistema de depuracin.

Cantidad de S = 0.04 TM/da = 1.667 Kg/da

Tenemos la reaccin:

c. Si para depurar las emisiones de partculas se instala un filtro de mangas que tiene unaeficacia terica de 99%, calcular la concentracin final de la partcula que se emite en elexterior.

2.10Si durante un proceso de produccin se genera 3 kg de partculas por tonelada de productofabricado, y la administracin le permite unas emisiones mximas de 110 mg/ m3, calculecual debe ser el rendimiento mnimo del sistema de depuracin de partculas a instalar si elcaudal de gases es de 1400 m3 por tonelada de producto fabricado.

Relacionaremos la produccin, la emisin mxima y el flujo de gases:

Luego considerando el rendimiento:

Que tambin ser el rendimiento mnimo.

2.11Un garaje posee unas dimensiones de 5 m de largo, 4m de ancho y 2.8m de altura. Si uncoche permaneciera en marcha dentro del e, calcule cual seria la concentracin en mg/ m3de monxido de carbono en el interior al cabo de 3 horas, sabiendo que la concentracin deeste compuesto en los gases de escape es de 8g CO/m3 y que el motor del coche al ralentemite 2.4 m3/h de gases de escape. Calcule tambin en cuanto tiempo se llegara a alcanzarla concertacin de 1500 ppm de Co, considerada inmediatamente peligrosa para la vida o la

salud (IPVS).NOTA: Considere condiciones de 1 atm de presin y 20C de Temperatura para eltratamiento de los gases.

Expresando la concentracin de CO = 1.5 L/metro cbicoPartiendo de ella y la ley de los gases:

2.12Sabiendo que le valor limite umbral (VLU) que indica el porcentaje del oxigeno en el aireambiente por debajo del cual pueden ocasionarse efectos perjudiciales para la salud es de


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18% en volumen, calcule si se correra el riesgo de alcanzar en un laboratorio dedimensiones 8m de largo, 5m de ancho y 3m de altura en el que se produce una fuga totaldel nitrgeno contenido en 4 botellas de 20 litros cada uno, a una presin d 180 atm. Ysituados en el interior del laboratorio.Considere que el laboratorio se encuentra a una presin de 1atm. Y 22 C de temperatura, yque la composicin de aire es de un 21% de oxigeno y un79% de nitrgeno en volumen.

Calculando el volumen del laboratorio = 8x5x3=120metro cbicosAplicando la ley de los gases isotrmicamente:

Como ya conocemos el volumen:

Calculando las fracciones en volumen:

Los valores se encuentran dentro de los lmites.

CAPTULO III CONTAMINACIN CON SLIDOS

3.1. En una determinada incineradora se queman diariamente 45 ton de unos residuos quecontienen varios compuestos mercricos, con una concentracin total de 2 g de mercuriopor kg de residuo. Si en el proceso de incineracin el mercurio se emitiera en forma detomos gaseoso, expresado tanto en ppm como en mg/Nm3, si el caudal de gases es de 15Nm3/kgde residuo incinerado.

Cantidad de mercurio:

Total de Gases:

Calculando la concentracin:

3.2. Al hacer una auditoria ambiental en una empresa se detecta que sus problemas medioambientales son fundamentalmente: Emisiones de xidos de nitrgeno (medidos como dixido de nitrgeno) de 400mg/Nm3.

Aguas con 60mg/l de butanol y un contenido de zinc de 250ppm.a. Cual debiera ser la eficacia del sistema de eliminacin de xidos de nitrgeno a

instalar si sus emisiones deben reducirse a 20 ppm?


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b. Cul ser el DBO del agua residual si se considera que se debe exclusivamente albutanol?

c. Cuntos ml de disolucin 0.1 M de fosfato de sodio habr que aadir, por litro de aguaresidual, para eliminar el zinc que contiene, precipitndolo como fosfato de zinc, si elrendimiento del proceso es del 78 %? La eliminacin del zinc, Ser completa?Justifique la respuesta.Planteando la reaccin:

Rendimiento del 78%

El Zn no se elimina completamente, ya que el producto de solubilidad hace quepermanezca una cantidad de Zn.

d. Si el fosfato de zinc generado en el apartado se retira en forma de lodos con un 46% dehumedad, y sabiendo que el caudal de agua residual es de 0.5 m3/h Cul ser el pesomensual de lodos retirados?

3.3. Las aguas residuales del prensado de pulpas de una industria azucarera tienen un contenidode sacarosa (C12O22H11) de 2000mg/l y de slidos en suspensin de 12 g/l. Sabiendo quesu caudal es de 0.6 m3/ton de azcar producido. Calcule para una azucarera que produzca

2000 ton mensuales de azcar:a. Cul seria la DBO total de esta agua suponiendo que se produce una oxidacincompleta de sacarosa?


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DATOS:

La reaccin de oxidacin de la sacarosa:

Entonces obteniendo el DBO:

b. Si para depurar las aguas residuales se opta por un proceso anaerbico, logrando que elcarbono de la sacarosa se transforme en metano con un rendimiento del 70%. Calcule lacantidad de metano generado mensualmente, expresado en m3medidos en condicionesnormales.Partiendo de la reaccin de un proceso anaerbico:

c.

Si los slidos en suspensin se reducen hasta 30mg/l, retirndose como lodos hmedoscon una humedad de 65%. Calcule el peso mensual de lodos producidos.12 g/l = 12000mg/lLodo retirado = 12000-30 = 11970 mg/l

d. Qu cantidad de carbn, de PCI 7300kcal/kg y contenido de azufre de 1.8 % se podraahorrarse mensualmente empleando en su lugar el metano generado en el proceso dedepuracin?Calculando la cantidad de metano:

Y en la reaccin calcularemos la cantidad de C:

e. Cules serian las emisiones de SO2 a la atmsfera (expresado en ppm y en mg/Nm3) sien lugar del metano generado se emplea el carbn mencionado en el apartado d,teniendo en cuneta que las emisiones de gases a la atmsfera son de 8000 Nm3/toneladade carbn?


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Tenemos la Reaccin:

Calculando los Flujos:

3.5. Una ciudad de 200000 habitantes genera 1.25 Kg. de residuos urbanos por persona y da,que se someten a un tratamiento de incineracin. La densidad de los mismos es de 0.18g/cm3 y el contenido de azufre es de un 0.5%. Calcule:

a. Si todo el azufre se transforma durante la incineracin en SO2 Qu cantidadestequimetrica de caliza, del 82% de pureza en carbonato de calcio, debe emplearsediariamente para eliminar, en forma de sulfato de calcio, el 96% de los xidos de azufregenerados? Exprese el resultado en toneladas.

Teniendo la reaccin:

En el SO2:

b. Cul ser la concentracin de SO2 en los gases de emisin depurados si para cada kg.de residuo incinerado se genera 13 Nm3 de vertido cascajo? Exprsela en ppm y enmg/Nm3


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Teniendo la reaccin de emisin:

c. Si las aguas residuales generadas en la misma planta arrastran 600 mg/l de uncompuesto orgnico biodegradable de frmula C2H4O2, cul ser la OBO total dedichas aguas originadas por el compuesto citado?Tenemos en la reaccin:

d. Las aguas residuales contienen tambin 300 ppm de Pb -2. Para eliminar se precipitacomo sulfato de plomo (II), aadiendo la cantidad estequiomtrica de in sulfato, apesar de ello. Cunto Pb-2 quedar en el agua residual (exprsalo en ppm)

Teniendo la reaccin ajustada:

e. Si el 15% del vertido incinerado permanece como cenizas de densidad 1.2 gcm3 Quvolumen mnimo, expresado en m3, debiera tener el vertedero en el que van adepositarse si se pretende que tenga una vida til de 60 aos?


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3.6. El vertido liquido de una industria posee la siguiente carga contaminante: 400ml/l de cido lctico (C3H6O3). 800ml/l de slidos en suspensin. 300ml/l de Cd(II)Si el caudal del vertido lquido es de 15 litros es de 15 litros por segundo, calcule:a. La DQO del vertido, atribuible al cido lctico.

Partiendo de la reaccin:

b. Si los slidos en suspensin se eliminan por decantacin, con un rendimiento del 94%,generando unos lados de densidad 1.07% g/cm3 y humedad del 76% Qu volumenanual de lados, expresada en m3 se obtendr?

c. Si el Ca(II)se precipita con hidrxido de cadmio, mediante alcalinizacin del vertidohasta pH = 8. Cul ser la concentracin residual del metal en el vertido una veztratado? Exprselo en ppm.

3.7. Los factores de emisin establecidos por la EPA indican que un proceso de incineracin debacterias producir, por tonelada de basura incinerada, las siguientes emisiones: 1.25kg de dixido de carbono


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1.6kg de xidos nitrosos 0.75kg de hidrocarburos. 14kg de partculas 18kg de monxido de carbono.Si una incineradora .no tuviera sistema alguno de tratamiento de gases Cul seria laconcentracin de cada uno de los contaminantes producidos en los gases de chimenea,

sabiendo que se emiten 1250Nm3 de gas pro tonelada de basura incinerada.Considere los xidos de nitrgeno como dixido de nitrgeno y exprese losresultados quesean posibles en ppm y en mg/Nm3.

3.8. Una industria utiliza como combustible 500kg/dia de un gasleo que contiene 0.4%deazufre y emite a la atmsfera 1.5nm3de gas pro Kg. De gasleo.a. Calcular la concentracin de SO2 en los gases de emisin expresndolo en mg/Nm3


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b. Si para depurar las emisiones se emplea un mtodo seco, utilizando caliza,

3.9. Una industria tiene un ritmo de produccin de 5000 unidades de producto por da y generaunas aguas residuales con caudal de 20 l por unidad de produccin y unas emisiones en laatmsfera con un caudal de Nm3 de gas por unidad de produccina. si las aguas residuales poseen una DBO de 200 ppm de O2 y es atribuida a la

concentracin de cido propanico, calcule la concentracin de este compuesto en elvertido.

b. Calcular la cantidad diaria de hipoclorito de sodio necesaria para eliminarcompletamente dicho DBO. Considere el proceso se realiza en medio bsicoconsideraciones en q el hipoclorito se reduce hasta un Ion cloruro.

c. Si se estima una emisin a la atmsfera se 108 partculas por da. Calcular laconcentracin de partculas en el gas de emisin.


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3.10. Una industria agraria quema diariamente 100 toneladas de un carbn que contiene 75%de carbono, un 4% de azufre y un 0.2% de cromo. Las emisiones de gas a la atmsferaprocedentes a dicha combustin equivalen a 5500Nm3/hora determine.a. La concentracin de dixido de azufre en el vertido gaseoso tanto en ppm y en mg/Nm3,

si no se dota a la industria de un sistema de tratamiento de gases.

Tomando una Base de clculo de 1000T/da

Hallando el flujo de cada uno de los componentes:

Emisor de gases: 5500 Nm3/da

Teniendo la reaccin: S + O2 SO2

b. Si el factor de emisin de xidos de nitrgeno es de 1.8 kg de NO2 por tonelada decarbn, y considere que el 90% corresponde a monxido de nitrgeno NO, calcule laconcentracin de NO y NO2 en los gases de emisin expresndolas en mg/Nm

3 si serealiza depuracin alguna.

c. Se genera 14 kg de escoria por cada 100 kg de carbn quemado, calcule el volumenanual de escoria producido, sabiendo que su densidad es de 0.85 g/cm3.

d.

Suponiendo que el cromo presente en el carbn se emitiese en un 1% a la atmsfera enforma de partculas de oxido de cromo y que el resto fuera arrastrado por aguas lavadasdel horno y de las instalaciones de combustin, cuya caudal es de 80m3/dia, en forma deanion cromato.

Calcule: La concentracin de partculas de oxido de cromo (VI) en los gases de combustin. La concentracin del cromato en el vertido. Expresada en ppm. La cantidad diaria de cloruro de calcio dihidratado, expresado en kg. Necesaria paraprecipitar estequiometricamente en anin cromato en forma de cromato de calcio.

Teniendo en cuenta estos datos y los clculos realizados:


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CAPTULO VI: PROBLEMAS PROPUESTOS6.1. FeS + 2 HCl FeCl2 + H2S

Cl2 + 2 KOH KCl + KClO3 + H2OMnO2 + 2 NaCl + 2 H2SO4MnSO4 + 2H2O + Cl2 + Na2SO49 H2C2O4 + KMnO4 + 2 H2SO4 9 CO2 + MnSO4 + K2SO4 +6 H2O2 Fe(OH)2 + 2 H2O + O2 2 Fe(OH)3

6.2. Calcule la velocidad de ascenso de una burbuja de aire de 100um de dimetro en untanque de agua a 20 C.

18

.2

PPt

dg. (1)

Datos:

smKg

smg

mKg

mKgP

./10*1

/8.9

3/998

3/204.1

3

2

Remplazando valores en la ecuacin (1)

)10*1(18

)10*100(*8.9*998204.13

26

t segmt /10*43.53

6.4. Determine la velocidad de sedimentacin Terminal, en agua 20 C, de una partcula dearena esfrica de 0.07 mm de dimetro.

smKg

smg

mKg

COH

COH

P

./10*1

/8.9

3/998

3

20,2

2

20,2

)10*1(18

)10*07.0(*8.9*9983

23

Pt

segKgmPt ./)998(10*67.246

6.6. La siguiente informacin procede de una prueba de laboratorio que se llevo a cabo paradeterminar la concentracin de slidos suspendidos de una muestra de aguas residualesno tratadas. Una muestra de 100 mL se filtra a travs de una almohadilla de filtracin.El peso de la almohadilla y el crisol limpios, los cuales se secaron, se dejaron enfriar yse pesaron, es de 48.610 g. despus de filtrar, secar a 104 C y dejar enfriar, el peso delcrisol, la almohadilla de filtracin y los slidos secos es de 48.903 g. Cul es laconcentracin de slidos suspendidos en la muestra de aguas residuales, en mg/L?


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LmgionConcentrac

L

mg

mLmuestra

gionConcentrac

/2930

100

10*293.0

100

)610.48903.48( 6

6.8. Una planta generadora de energa elctrica de 1,000MW que consume carbn consumeantracita, que contiene 5% de cenizas y 2.5% de azufre, con una eficiencia trmica de40%. El contenido calorfico del carbn es de 31.280 KJ/Kg. Si el 99.5% de las cenizasy el 88% del so2 se capturan antes de que se emitan por la chimenea, calcule:

(a) la taza de alimentacin de carbn al horno (Kg/dia)(b) la taza de emisin de cenizas y SO2 hacia la atmsfera (Kg/dia)(c) el volumen de SO2 que se emite (m3/dia) a 20 C y presin atmosfricaSOLUCION:

(a) F: Kg Carbon/Dia = ? Si 1000Mw = 109 J/seg

diaKgFdia

segKgKJF /83.1104859

1

86400*)4.0(*10*)/31280( 61

6.10. Por accidente se derrama etanol a un ri, la accin microbiana lo degrada de acuerdocon la ecuacin de reaccin

OHCOOOHHC 23222352

(a) Cuntos kilogramos de oxigeno se consumen en el proceso si se derramaron500 Kg de etanol?

47.10432

2Im

232*

52Im

23*

46

521*52500

KgO

olO

KgO

OHHolC

molO

Kg

OHHmolCOHHKgC

(b) Cuntos kilogramos de CO2 se producen?

52.9862

2Im

244*

521

22*

46

521*52500

KgCO

olO

KgCO

OHHmolC

molCO

Kg

OHHmolCOHHKgC

6.20. Se ha analizado una muestra de agua obteniendo los siguientes resultados:

CationCantidad(mg / L)

Ca+2Mg+2

Na+

10438

19Calcule el nmero de miliequivalentes por litro de cada cation, la dureza total y laalcalinidad como mg/L de CaCO3.


26/31

L

meq

L

eq 3101

L

eq

m

eq 113

LmeqL

eq

L

mg

L

eqCa /5200052

2

1041.

2

LmeqL

eq

eqg

Lgmgg

L

mgCa /2.50052.0

/20

/104.0/10

104. 32

LmeqL

eq

eqg

Lgmgg

L

mgMg /128.30031.0

/18.12

/038.0/10

38. 32

LmeqL

eq

eqg

Lgmgg

L

mgNa /826.0000826.0

/23

/019.0/10

19. 3

6.22. Un anlisis de una muestra de agua proporciona los siguientes resultados:

Alcalinidad total 72mg/L como CaCO3

Temperatura 25 C

pH 9.8

Calcule las alcalinidades de carbonato, bicarbonato e hidrxido.

SOLUCION:

OHL

mol

OH

OH

310*585.1

103

3log8.9

10

9.8

Donde:

)10*8.4*2/()10*58.1(1

10*585.1/105000010*585.1*5000072)3(/

1410

1014102

3 CACOLCOmg

6504.11

1545.310*925.772/

62

3LCOmg

9692.2565104.2

845.68/

2

3LCOmg

Luego: 867.42606.1

845.68

6514.1/11

15457.310*925.772)(/

6

3HCOLmg

OHOH

3

10*114

16.310*585.1

1050000/10

14

OHLmg


27/31

6.26. Las siguientes concentraciones de cationes se obtuvieron de un anlisis de agua:

Cationes (mg / L)

Ca+2Mg+2Na+

K+

6020

15.5

8Calcule la dureza y la alcalinidad como mg/L de CaCO3.

SOLUCION:

Solo los iones divalentes Ca+2, Mg+2; contribuyen a al dureza

3

3

3

3

23

2

2

2

1501

10*100*

10*40

1*

1

31*60 mgCaCO

molCaCO

mgCaCO

mgCa

molCa

molCa

molCaCO

L

mgCa

6.42. Un esperador que trabaja por gravedad recibe 30,000 galones por da de lodos de aguasresiduales y aumenta el contenido de slidos de 3.0 a 7.0% con una recuperacin del90% de los slidos. Calcule el volumen de lodos espesados.

SOLUCION:

De un balance de materia: de slidos

ENTRADA = SALIDA

R = L + E

Base de clculo para un da:

3

33

3

*10*901

5.4*30000*10*10

10*70*30000*1

5.4

QL

mg

gal

LgalL

mg

L

mggal

gal

L


28/31

diaLQ /600003 ; Q =V / t ; t =1 da

LV 60000

6.46. Se lleva acabo una reaccin qumica en un RTCM. El componente A se trasforma en elproducto C, y la ecuacin de velocidad se informa como

sLmolArA ./15.0

(a) calcule el volumen necesario para una conversin del 90% de A para un gastovolumtrico de 100 L/seg., suponiendo que [A0] = 0.1 mol/L.

(b) despus de que ha completado el diseo, el ingeniero averigua que se ha cometido unerror en el orden de la reaccin, la cual resulta ser de orden cero, y la ecuacin correctaes

sLmolrA ./15.0

Cul ser el efecto de esto en el diseo?

SOLUCION:

(a) en un RTCM CA

Aplicando la ecuacin:

QA

Vr

A

A A

00

.1 y por dato

01.0

.0

A

XAAA O

Despejando volumen tenemos:

100*01.0*15.0

1.001.0.0 VQ

r

AAV

A

LV 6000

(b) si la reaccione es de orden cero

El volumen seria:

Qr

AAV

A

.0 100*15.0

1.001.0V LV 60

En un error de diseo de volumen de 5940 L.

6.48. Una reaccin en fase liquida se llava a cabo en dos reactores RTCM que operan en estadoestacionario en paralelo y a la misma temperatura. Un reactor es dos veces ms grande queel otro. La corriente de alimentacin total se divide de manera apropiada entre ambos paraconseguir la misma conversin fraccionaria del reactivo, que es de 0.70. Es necesario retirarde servicio el reactor ms pequeo para repararlo. Si la velocidad de alimentacin total nocambia, cual es la conversin fraccionaria resultante en el reactor ms grande? Supongaque la reaccin es de primer orden.

SOLUCION:


29/31

Se tiene la ecuacin PARA UN RTCM, de prior orden

QA

Vr

A

A A

00

.1 . (1) )1(*0 XAA

De la condicin inicial calculamos para el reactor pequeo:

V = 1V; Q = 1Q; X = 0.7

Remplazando en EC. (1)

33.27.01

7.0

1 X

X

Q

kV

Ahora calculamos en las condiciones finales:

V = 3V; Q = 4Q; X = ?

De la ecuacin (1)

X

X

Q

kV

14

3*

X

X

14

3*33.2

Desarrollando tenemos:

64.0X

6.50. Una reaccin en fase liquidase lleva acabo en un reactor intermitente a temperaturaconstante. Se alcanza una conversin del 50% en 20 minutos cuanto tiempo tomaraalcanzar la misma conversin (a) en RTFT; (b) en un RTCM?

SOLUCION:

T = Cte; X = 50 %; T = 20 min.

(a) en un RTFT, cal calculamos el valor de k

Se tiene la ecuacin: para una reaccin de 1er orden

A

A

Lnkt0

; 5.0*

.

0

0

AA

XAAA O


30/31

min20

1*

5.0*

0

A

ALnk ; 1min035.0k

El tiempo seria el mismo, t =20 min.

(b) en un RTCM

kA

At

1*10

035.0

1*1

5.0*0

0

A

At min57.28t

6.52. Se inyectan burbujas de aire de 100 (mu) de dimetro por laentrada inferior de un RTFT de 1m de profundidad, a travs del cual fluye agua a 20 C con untiempo de retencin de 4 min.

(a) alcanzaran las burbujas de aire la superficie del agua antes que el agua se derrame porla salida del tanque?

(b) dibuje la curva de salida del trazador para el RTFT y anote todos los parmetros

suponga una alimentacin continua de trazador y un comportamiento de flujo ideal.

SOLUCION:

(a).

18

.2

PPt

dg. (1)

Datos:

smKg

smg

mKg

mKgP

./10*1

/8.9

3/998

3/204.1

3

2

Remplazando valores en la ecuacin (1)

)10*1(18)10*100(*8.9*998204.1

3

26

t


31/31

segmt /10*43.53

Aplicamos la ecuacin:

t

t

et

t

e

me 1

segsegm

mt 16.184

/10*43.5

13

.min07.3t

Como el tiempo de llegada de las burbuja de aire es menor que el tiempo de residencia;entonces si las burbujas de aire llegaran a la superficie del liquido, antes de que el liquidosalga del estanque.

Resolucion de Ejercicios de Cc Ambientales

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