Problemas de exámenes de cursos 2007-2008 sobre ingeniería ambiental

2015-2016
INGENIERÍA DEL MEDIO AMBIENTE
Aurelio García Marcos
PROBLEMAS DE LOS EXÁMENES DE LOS
CURSOS 2007-2008
Con los problemas y ejercicios originales

PROBLEMAS DE LOS EXÁMENES DE LOS CURSOS 2007-2008
2

3
PRIMERA SEMANA
FEBRERO CURSO 2007-2008

4

5
PREGUNTAS (5 PUNTOS)
1. La concentración media del plomo en la atmósfera de una ciudad europea es de 2,5
µg/m³. Si un adulto respira diariamente 8.500 l de aire y se sabe que el 50% de las
partículas de tamaño menor de 1 µm se retienen en los pulmones. Se pide:
a. Calcular la cantidad de plomo que es retenido en los pulmones conociendo que
un 75% de las partículas que contiene el plomo son de tamaño inferior a 1 µm.
Análisis del problema:
Puesto que nos dicen que:
Diariamente respira 8.500 l de aire.
El 75% de las partículas son menores de 1 µm.
Solo el 50% de ellas son retenidas en los pulmones,
g
l
m
l
m
g


97,750,0*75,0*
10
*8500*5,2
33
3


Solución:
Cantidad de plomo que puede respirar, cantidad que hay en los 8.500 l:
g
l
m
l
m
g


25,21
10
*500.8*5,2
33
3


Cantidad de partículas de plomo que son menores de 1 µm:
gg  94,1975,0*25,21 
Cantidad de plomo que será retenida por los pulmones:
gg  97,750,0*94,19 
g97,7

6
2. Inconvenientes de la incineración como método de tratamiento de RSU.
Respuesta:
Dentro de los inconvenientes de la incineración como método de tratamiento de RSU
destacan los siguientes:
• Instalaciones costosas.
• Los gases generados son tóxicos y deben ser controlados y depurados.
• Con frecuencia el residuo de la combustión contiene metales pesados y otros
compuestos tóxicos, que por tal circunstancia deben ser gestionados como
residuos peligrosos.
• Las instalaciones son poco versátiles, ya que se diseñan específicamente en
función del poder calorífico del residuo.
• Gran rechazo social en su ubicación debido a los problemas medioambientales
que puede generar, especialmente por las emisiones gaseosas y los residuos
sólidos finales.

7
3. Unidades utilizadas en relación a las radiaciones ionizantes.
Respuesta:
Miden las radiaciones ionizantes y el daño biológico producido por ellas.
• Actividad: número de desintegraciones producidas en el radionucleido por
unidad de tiempo (Bq, Becquerelio).
• Dosis: Cantidad de energía absorbida en un punto por el individuo o medio por
unidad de masa (Gy, Gray).
• Dosis equivalente: dosis absorbida por el individuo considerando el daño o
efecto biológico producido (Sv, Sievert).

8
4. Significado del término EIA y tipos de impacto.
Respuesta:
Podemos definir la Evaluación de Impacto Ambiental como el procedimiento
administrativo que, a propuesta del titular del proyecto, basado en un documento
técnico (el Estudio de Impacto Ambiental) y en la participación ciudadana, conduce a
una resolución (Declaración de Impacto Ambiental) de la autoridad competente
(Autoridad Competente Sustantiva) por la que se acepta con o sin condiciones,
(medidas protectoras, correctoras y compensatorias), o se rechaza, el proyecto en
estudio.
Ejemplos de impactos ambientales son los siguientes:
Impactos sobre la Ecología y el Medio: Efectos sobre la calidad del aire y del agua,
ruido, vibraciones, radiaciones, flora, fauna…etc.
Impactos sociales: Efectos sobre los asentamientos humanos, el empleo, el uso del
suelo, la construcción, la vida social, el bienestar…etc.
Impactos económicos: Efectos sobre el empleo, la igualdad de oportunidades, las
infraestructuras urbanas…etc.

9
PROBLEMA
1. Una determinada industria produce 20.000 m³/día de aguas residuales que
contienen ión cianuro a una concentración de 1400 mg/l. El ión CN hay que
oxidarlo a ion cianuro CNO antes de su vertido, para lo cual se puede utilizar
ozono o cloro. El generador de ozono produce 3,5% de ozono con un
requerimiento de energía de 14 kWh por kg de ozono producido. El coste de la
electricidad es de 0,042 €/kWh. El cloro gas con una pureza del 95% se compra a
584 €/kg que incluye el transporte. El proceso de oxidación opera las 24 horas del
día y los 365 días del año.
a) ¿Cuál es la masa diaria de cloro necesaria para el tratamiento?
b) ¿Cuál será el coste anual para el ozono?
c) ¿Qué método resulta más rentable?
Datos:
Masas atómicas de C, N, O y Cl 12, 14,16 y 35,5 g/at.g respectivamente.
Las reacciones que ocurren son:
HClCNOOHClCN 222  
y 23 OCNOOCN  
a) Con los datos:
- 20.000 m³/día de aguas residuales.
- 1400 mg/l de ión cianuro.
- Cloro al 95% a 584 €/kg.
Puesto que nos dan la reacción que tiene lugar
b) Con los datos:
- 3,5% de ozono.
- 14 kWh por kg de ozono producido.
- Coste de la electricidad de 0,042 €/kWh.
- El proceso de oxidación opera las 24 horas del día y los 365 días del año.
Puesto que nos dan la reacción que tiene lugar
23 OCNOOCN  

10
Resolución:
a) Masa diaria de cloro necesaria para el tratamiento.
La cantidad de ion cianuro al día será:
   
 
 
día
CNg
CNmg
CNg
l
CNmg
m
l
día
m 


 7
33
33
10*8,2
10
1
*
1400
*
10
*
000.20
En la reacción vemos que el número de moles de cloro es igual al número de moles de
ión cianuro.
Como la masa molecular del ión cianuro es:
  molgCNPm /261412 
Los moles de ión cianuro al día serán:
     
día
CNmoles
molg
díaCNg
CNmoles


 6
7
10*077,1
/26
/10*8,2
Por lo tanto la cantidad de cloro será:
  molgClPm /715,35*22 
     
 
 
día
Clg
Clmol
Clg
día
Clmoles
día
Clg 26
2
2262
10*46,7671*10*077,1 
Teniendo en cuenta la pureza del Cloro:
     
día
Clg
día
Clg
día
Clg 26262
10*49,80
95
100
*10*46,76 
Necesidad de Cloro =
 
día
Clkg 2
490.80

11
b) Coste anual para el ozono.
En este caso, como también reaccionan mol a mol, los moles de ozono serán:
   
día
Omoles
día
Omoles 363
10*077,1
La cantidad de ozono, teniendo en cuenta el peso molecular será:
      molOgOPm /48163 33 
         
 
 
día
Og
Omol
Og
día
Omoles
OPmOmoles
día
Og 36
3
336
33
3
10*7,5148*10*077,1* 
El coste anual del ozono, teniendo en cuenta el rendimiento del generador de ozono
será:
 
añoaño
días
kWhkg
kWh
día
Okg €
400.024.317365*
€
042,0*14*
5,3
100
*700.51 3

Coste del Ozono ./€400.024.317 año
c) Qué método resulta más rentable
Puesto que el coste del cloro es:
añoaño
días
kg
kgCl
€
400.248.157.17365*
€
584*80490 2 
Coste del Cloro año/€400.248.157.17
Vemos que resulta más rentable el método del ozono

12
Por estequiométria:
a) Masa diaria de cloro necesaria para el tratamiento.
2
22
33
33
.1
.71
*
.1
.1
*
.26
.1
*
.10
.1
*
.
.
1400*
.1
.10
*
.
000.20
Clmol
Clg
CNmol
Clmol
CNg
CNmol
CNmg
CNg
agual
CNmg
aguam
agual
día
aguam




día
Clkg
Clkg
Clkg
Clg
Clkg 2
2
2
2
6
2 .
486.80
.95
.100
*
.10
.1

Cloro diario necesario para el tratamiento
día
Clkg 2.
486.80
b) Coste anual para el ozono.
23 OCNOOCN  
3
3
3
2
33
33
.1
.48
*
.1
.1
*
.26
.1
*
.10
.1
*
.
.
1400*
.1
.10
*
.
000.20
Omol
Og
Omol
Clmol
CNg
CNmol
CNmg
CNg
agual
CNmg
aguam
agual
día
aguam




añoaño
días
kWhOkg
kWh
Okg
Okg
Og
Okg €
230.977.316365*
1
€042,0
*
.1
14
*
.5.3
.100
*
.10
.1
33
3
3
3
3

Coste anual para el ozono
año
€
230.977.316
c) Método más rentable
Coste del tratamiento con cloro
añoaño
días
Clkgdía
Clkg €
520.359.156.17365*
.
€584
*
.
486.80
2
2

Resulta más rentable el método del ozono

13

14

15
SEGUNDA SEMANA
FEBRERO CURSO 2007-2008

16

17
PREGUNTAS (5 PUNTOS)
1. ¿En qué consiste la separación en origen de RSU?
Respuesta:
Los residuos urbanos pueden reutilizarse para constituir un recurso energético
aprovechable.
La recuperación de recursos de los residuos depende en primer lugar de la posibilidad
de poder disponer de fracciones de componentes más o menos puros, lo cual puede
conseguirse de dos maneras diferentes: mediante la separación de los mismos por parte
del ciudadano (separación en origen), o bien por su separación en la central de
transferencia o clasificación.
La separación en origen debe realizarse en 2 fases:
- En el propio hogar, utilizando para ello 2 bolsas, una para materia orgánica y otra
para los plásticos, metal y brick.
- En la calle utilizando los contenedores de vidrio por una parte y de papel y cartón
por otra.
Por tanto, aunque este tipo de separación es el más barato y el que necesita menor
consumo de energía, los esfuerzos, por los motivos expuestos, deben dirigirse por el
momento, hacia la separación una vez recogidos los RSU.

18
1. Indique al menos 4 de los principales conceptos técnicos utilizados en el campo
de las radiaciones de campos electromagnéticos (CEM).
Respuesta:
A continuación se citan los principales conceptos técnicos utilizados en el campo de
las radiaciones CEM:
La intensidad de corriente de contacto Ic, en amperios (A) entre una persona y un
objeto. Un objeto conductor en un campo eléctrico puede ser cargado por el campo.
La densidad de corriente J, como la intensidad de corriente en A/m² que fluye por
una unidad de sección transversal en un conductor volumétrico como el propio cuerpo
humano o parte de éste.
La intensidad de campo magnético H, en A/m, magnitud vectorial que con la
inducción magnética determina un campo magnético en cualquier punto del espacio.
La inducción magnética B, en teslas (T), magnitud vectorial referida a una fuerza que
actúa sobre cargas en movimiento.
La densidad de potencia S, utilizada en frecuencias muy altas, que se refiere a la
potencia radiante por unidad de área que incide perpendicularmente a una superficie,
medida en W/m².
La absorción específica de energía SA (specific energy absorption), energía
absorbida por unidad de masa de tejido biológico en J/kg, utilizada para limitar los
efectos no térmico de la radiación de microondas pulsátil.
El índice de absorción específica de energía SAR (specific energy absorption rate)
cuyo promedio se calcula para el conjunto del cuerpo o para parte de éste y se expresa
en W/kg)

19
2. Identificación y valoración de impactos en un EsIA.
Respuesta:
En el Estudio de Impacto ambiental deberán detallarse los métodos utilizados, así
como su fundamento, tanto para la identificación como para la valoración de impactos.
Entre los métodos de identificación de impactos pueden citarse los cuestionarios que
ayudan a la reflexión y proporcionan una primera aproximación al problema; los
escenarios comparados y los modelos de referencia que permiten un análisis del
proyecto considerando diversas posibilidades para su realización, o en función de
experiencias similares ya en funcionamiento; la consulta a grupos de expertos; y las
matrices generales de relación causa-efecto que pueden utilizarse tanto para la
identificación como para la valoración de impactos y que consisten en un cuadro de
doble entrada en el que las columnas representan las acciones del proyecto que pueden
producir impacto y las filas los factores ambientales susceptibles de ser afectados por
dichas acciones.

20
3. Un carbón que contiene 4% de azufre se quema en un horno a razón de 1kg por
segundo. Sabiendo que el 5% del azufre en el carbón permanece en las cenizas,
determinar las emisiones anuales de dióxido de azufre de dicho horno.
Dato:
Masa atómica del S, O: 32 y 16 g/at.g respectivamente.
En este problema tenemos que tener en cuenta varios datos:
Primero. La reacción que tiene lugar es.
22 SOOS 
Segundo. El contenido de azufre que nos dicen que es del 4%.
s
kgS
kgCarbón
kgS
s
kgCarbón 04,0
100
4
*
1

Tercero. Nos dicen que el 5% del azufre permanece en las cenizas luego las emisiones
de azufre serán del 95%
s
gSO
molSO
gSO
molS
molSO
gS
molS
kgS
gS
s
kgS 2
2
22
3
76
100
95
*
1
64
*
1
1
*
32
1
**
1
10
*
04,0

En tn año será:
año
tnSO
gSO
tnSO
año
días
día
h
h
s
s
gSO
1
397,2
10
1
*
1
365
*
1
24
*
1
3600
*76 2
2
9
22

Emisiones anuales de SO2
año
tnSO
1
397,2 2


21
Resolución:
Los kg de carbón quemados al año son:
año
kgC
año
días
día
h
h
s
s
kgC 6
10*536,31
1
365
*
1
24
*
1
600.3
*
1

De los cuales el 4% es azufre:
año
kgS
kgC
kgC
año
kgC 66
10*26144,1
100
4
*10*536,31 
Nos dicen que el 5% del azufre permanece en las cenizas, por lo tanto el 95% del S, se
transforma en SO2:
Puesto que los pesos moleculares del azufre y del dióxido de azufre son:
  molgSPm /32
    molgSOPm /6416*2322 
La reacción que tiene lugar es:
22 SOOS 
Donde por cada mol de azufre que reacciona se genera un mol de dióxido de azufre.
   
 
 
 
 
 
 
año
SOtn
kg
tn
SOmol
SOg
Smol
SOmol
Sg
Smol
año
Skg 2
3
2
226
7,396.2
10
1
*
1
64
*
1
1
*
32
1
*
100
95
*10*26144,1 
 
año
SOTm 2
7,396.2

22
Otra forma de plantearlo sería:
El horno quema 40 g de S/s, de los cuales el 95% se transforma y emite como SO2,
luego:
40g/s * 0,95 * 60 s/min * 60 min/h * 24 h/día * 365 días/año = 1198,5 * 6
10 g de
S/año < > 2396,7 Tm de SO2/año.

23
PROBLEMA
1. En un garaje supuestamente hermético de 76 m³ de volumen a 27 ºC y 1 atm de
presión trabajan durante 8 horas tres operarios. Sabiendo que el cuerpo humano
elimina a 320 g de CO2 durante la jornada laboral, y que inicialmente la presión
parcial de CO2 en el garaje es cero. Se pide:
a. ¿Cuánto CO2 deberemos hacer desaparecer del garaje después de la primera
jornada laboral para que la presión parcial del CO2 sea de 4,1 mm de Hg,
suponiendo que no existen otras fuentes de CO2?
b. ¿Cuál será la concentración de CO2 en el garaje al final de la jornada expresada
en mg/m³ y en ppm?
Datos:
Pesos atómicos de C, O: 12 y 16 g/at.g respectivamente.
En la primera pregunta.
Primero habrá que ver cuánto CO2 hay a la presión parcial de 4,1 mm de Hg
Después hemos de calcular el CO2 desprendido por los 3 operarios durante la jornada
laboral.
Si a la segunda cantidad le restamos la primera tendremos la solución buscada.
En la segunda pregunta.
Como al final de la jornada la cantidad de CO2 que queda en el garaje es la que
corresponde con 4,1 mm de Hg, habrá que transformar estos g en mg/m³ o ppm

24
Solución:
a. Calculemos la cantidad de CO2 que existe en el garaje a 4,1 mm de Hg y 27 ºC.
De la ecuación general de los gases:
KmollatmR ./.082,0
KT 30027327 
RT
M
m
PV  Donde:  atmP 760/1,4
lmV 000.7676 3

    molgCOPmM /4416*2122 
Por lo tanto:
  g
KmolKlatm
molglatm
m 730
300*/.082,0
/44*000.76*760/1,4

Puesto que los operarios eliminan (eliminan de su cuerpo, se acumula en el garaje):
goperariosoperariog 9603*/320 
Luego hay que hacer desaparecer:
 2..230730960 COdeggg 
Cantidad de CO2 que hay que hacer desaparecer  2..230 COdeg

25
b. Al final de la jornada quedan en el garaje 730 g de CO2
Esta cantidad esta dentro de un volumen total de 76 m³ ó 76.000 l.
Es decir que tendremos:
33
3
/600.9/6,9
76
730
mmgmg
m
g

Puesto que las ppm en volumen equivalen a:
3
3
m
cm
ppm 
De la ecuación de estado de los gases ideales para las condiciones dadas (27 ºC y 1
atm) tenemos:
nRTPV  =>
 
mol
l
atm
KKmollatm
P
RT
n
V
6,24
1
27273*./.082,0



Por estequiometria tendremos:
23
2
3
2
2
33
2
2
2
2
2
3
2
3
2
367.53,367.5
1
10
*
1
6,24
*
44
1
*
10
1
*600.9 ppmCO
m
COcm
lCO
COcm
molCO
lCO
gCO
molCO
mgCO
gCO
m
mgCO

23
2
3
367.53,367.5 ppmCO
m
COcm


26
Según el equipo docente:
Puesto que:
M
V
m
mg
ppm M
*3

Y que:
T
VP
T
PV


 l
atm
K
K
latm
P
T
T
PV
V 62,24
1
300
*
273
4,22*1
* 



Luego:
ppm
molg
l
m
mg
ppm 6,371.5
/44
62,24
*600.9 3


27
ORIGINAL
SEPTIEMBRE CURSO 2007-2008

28

29
PREGUNTAS
1. Albedo: Concepto. Albedos de diferentes superficies.
Respuesta:
De la radiación incidentes sobre la superficie terrestre, una fracción es reflejada en ella
constituyendo el albedo, en tanto que el resto es absorbida, y se utiliza en provocar el
movimiento de las masas de aire, mantener el ciclo hidrológico, y proveer de energía a
todos los procesos vitales que ocurren en la tierra.
El poder reflexivo de la superficie varía de unos puntos a otros, observándose que las
zonas provistas de vegetación presentan un valor local de albedo muy inferior a las
desertizadas. Para la tierra en su conjunto, conocido como, albedo planetario, el valor
es aproximadamente del 15%. Algunos ejemplos de albedo son los siguientes:
Nieve fresca: Más del 90%
Nieve primavera: 40%
Arena: 35%
Masas forestales y vegetación: 10-25%
Ciudades y rocas: 12-18%
Agua en calma: 2%

30
2. Partículas en suspensión: Toma de muestras, determinación, composición
cuantitativa.
Respuesta:
Existe una gran variedad de fuentes naturales que contribuyen a la presencia de
materia particulada en la atmósfera. Pueden citarse las brumas marinas, las erupciones
volcánicas, los incendios naturales, los vientos terrestres, los pólenes, etc. Entra las
fuentes debidas a la actividad humana, las más importantes a nivel local son las
combustiones, y diversos procesos industriales como cementeras, parques de carbones,
etc.
Por medio del estudio de muestras de tejido pulmonar de individuos expuestos durante
toda su vida a riesgo pulvígeno, se ha calculado la distribución por tamaños de las
partículas retenidas por el tejido pulmonar. Los resultados de estos estudios indican
que el 50% son partículas de tamaño inferior a 0,5 µm, y el otro 50% son,
prácticamente, partículas cuyo tamaño está comprendido entre 0,5 µm y 5µm. Solo un
0,2% es mayor de 5 µm, y un 0,002% supera los 10 µm.
También se ha estudiado la retención de fibras, encontrándose que la inmensa mayoría
de las que acceden a los alvéolos pulmonares son de longitud inferior a 50 µm,
resultando despreciable la proporción de las que presentan una longitud superior a 200
µm.
La composición química de la materia particulada es muy diversa y sirve para
caracterizar el foco emisor. En el caso de atmósferas urbanas su composición es
fundamentalmente materia orgánica, así como compuestos de nitrógeno, azufre y de
diversos metales, en especial el plomo.

31
3. Procedimientos de separación selectiva de RSU.
Respuesta:
Las técnicas de separación de los diferentes sólidos que se encuentran en los RSU son
las operaciones básicas o unitarias del tratamiento de sólidos. En el caso de los RSU
las operaciones pueden realizarse en la fuente donde se producen los residuos o
mediante una separación centralizada.
Las operaciones más utilizadas son: separación con aire, separación magnética y
tamizado. La separación con aire se ha empleado en operaciones industriales para
mezclas secas. En el caso de los RSU se aplica a la separación de los componentes
orgánicos o fracción ligera, de los componentes inorgánicos más pesados o fracción
pesada. Mediante separadores magnéticos se consigue la separación de los materiales
férreos. El tamizado, implica la separación de mezclas de materiales de diferente
tamaño en dos o más fracciones, pudiéndose llevar a cabo en seco o en húmedo.
Además de las técnicas de recuperación anteriormente indicadas, cuando los sólidos se
utilizan en procesos de producción de energía, es aconsejable someterlos a procesos de
deshidratación y/o secado.

32
4. Establecimiento de medidas correctoras o protectoras y plan de seguimiento y
control ambiental en un EsIA.
Respuesta:
En el EsIA siempre habrá un apartado referente a las medidas correctoras que se
proponen, que tendrán que abarcar cada una de las fases de desarrollo del proyecto
incluida la restauración de la zona afectada. Las medidas propuestas deberán conseguir
reducir, compensar, o incluso eliminar los efectos ambientales indeseables que la
ejecución del proyecto implicaría.
La administración, si así lo considerara, podrá imponer las medidas adicionales que
estime necesarias para preservar la calidad ambiental del medio afectado por el
proyecto.
Como es lógico el plan de seguimiento y control ambiental tiene por objeto comprobar
realmente cómo funcionan todas la medidas protectoras y correctoras propuestas y en
su caso poder corregir las posibles desviaciones que se vaya produciendo respecto al
comportamiento previsto mediante la implantación de nuevas medidas correctoras.
Los impactos inevitables pese a las medidas propuestas, denominados impactos
residuales, también se verán sometidos a un programa de vigilancia y control
continuados.
Conviene además indicar que los programas de vigilancia de cada una de las fases del
proyecto se llevarán a cabo desde el comienzo de dicha fase, habiéndose especificado
previamente en el programa de vigilancia global la frecuencia y los métodos a utilizar
en el control de los parámetros objeto de seguimiento.

33
PROBLEMA
1. En un agua residual se lleva a cabo la determinación de su parámetro DBO5 para lo
cual se diluyen 6 ml de dicho agua en 500 ml de agua destilada y en esta disolución
se determina el oxígeno disuelto antes y después del ensayo obteniéndose los
valores de 7 y 1 mg O2/l respectivamente.
a) ¿Cuál es el valor del parámetro DBO5 del agua residual?
b) ¿Cuántos moles de oxígeno serán necesarios en un periodo de 5 días para
oxidar 100 m³ de dicha agua?
c) ¿Cuántos litros de gasolina de fórmula molecular media C7H14 se podrían
quemar con el oxígeno del apartado b.?
Datos:
Densidad de la gasolina: 0,70 g/ml
Masa atómica del H, C, O: 1, 12 y 16 g/at.g. respectivamente.
a) ¿Cuál es el valor del parámetro DBO5 del agua residual?
Puesto que la DBO5 es la diferencia entre la concentración inicial y final de
oxígeno disuelto, por el número de veces que se diluye la muestra, y viene
expresada por:
 residualagual
mgO
DBO

 2
5
La disminución de oxígeno podemos calcularla como:
Disminución de O2 disuelto
lagua
incubaciónfinalmgO
lagua
incubacióniniciomgO ).().( 22

b) ¿Cuántos moles de oxígeno serán necesarios en un periodo de 5 días para
oxidar 100 m³ de dicha agua?
Como obtenemos la DBO5 en mg/l, podemos ver que DBO5 se necesita para 100 m³ y
puesto que el peso atómico del O2 es 32g/mol, podemos obtener el número de moles
de O2
c) ¿Cuántos litros de gasolina de fórmula molecular media C7H14 se podrían
quemar con el oxígeno del apartado b.?
Planteando la reacción de oxidación podemos obtener la gasolina que se puede quemar

34
Resolución:
a) DBO5
 residualaguamlVresidual .6
 diluciónaguamlVdilución .506
Teniendo en cuenta los datos:
laguamgOppmOCinicial 1/77 22 
laguamgOppmOCfinal 1/11 22 
Según el análisis del problema tendremos:
Disminución de O2 disuelto
lagua
mgO
lagua
mgO
lagua
mgO 222 617

 
 
 
 
  agual
mgO
residualagual
residualaguaml
residualaguaml
diluciónagual
diluciónagual
mgO
DBO
.
506
.1
.10
*
.6
.506,0
*
.
6 2
3
2
5 
  2
2
5 506
.
506
ppmO
residualagual
mgO
DBO 
b) Cantidad de O2 para los 100 m³
 
  2
2
2
3
22
3
3
3
.10*506
.10
.1
*
.
.506
*
1
.10
*100 Og
Omg
Og
residualagual
Omg
m
residualagual
m 
Como el     molgOPm /3216*22 
El número de moles necesario será:
2
2
2
2
2
2 .25,581.1
.32
.1
*.10*506. Omoles
Og
Omol
OgOMoles 
molesMolesO 25,581.12 

35
c) Cantidad de gasolina que puede quemar el O2 del apartado b.
La reacción de oxidación será:
OHCOOHC 222147 
Ajustando la reacción, tendremos:
OHCOOHC 222147 772/21 
En la reacción ajustada vemos que para quemar un mol de gasolina necesitamos 10,5
de oxigeno, o dicho de otra forma por cada 10,5 moles de O2 quemamos uno de
gasolina:
147
147
147
2
147
2 .3,758.14
.1
.98
*
.5,10
.1
*25,581.1 HCg
HCmol
HCg
Omol
HCmol
molesO 
Teniendo en cuenta la densidad de la gasolina 0,70g/ml
147
147
3
147
147
147
147 .083,21
.10
.1
*
.7,0
.
*.3,758.14 HCl
HCml
HCl
HCg
HCml
HCg 
Cantidad de gasolina 147.084,21 HCl

36
Otra forma de proceder sería:
10,5 moles de O2 ------------- 1 mol de C7H14
1.581,25 moles de O2 ----- x moles de C7H14
De donde:
 147..6,150
5,10
5,581.1
HCdemolex 
Como el peso molecular de la gasolina es:
  molgHCPm /981*1412*7147 
Los gramos de gasolina quemados serán:
 147..8,758.14/98*6,105 HCdegmolgmol 
Teniendo en cuenta la densidad de la gasolina 0,70g/ml
lml
mlg
g
084,21084.21
/7,0
8,758.14

Cantidad de gasolina l084,21

37
RESERVA
SEPTIEMBRE CURSO 2007-2008

38

39
PREGUNTAS
1. Los óxidos de nitrógeno como contaminantes atmosféricos.
Respuesta:
Los óxidos de nitrógeno (NOx) se consideran contaminantes mayoritarios, debido a su
elevada producción y emisión a la atmósfera. Las fuentes principales de emisión de
óxidos de nitrógeno son el transporte y la combustión en fuentes fijas, sobre todo a
elevadas temperaturas. Los tres óxidos principales son:
• Óxido nitroso (N2O): procede de procesos microbiológicos. Incoloro, olor débil y
agradable y sabor dulce. Provoca hilaridad. Muy poco reactivo, disminuye con la
altitud. Contribuye en pequeña proporción al efecto invernadero.
• Óxido nítrico (NO): incoloro, inodoro. Dificulta el transporte de oxígeno en
sangre (efecto menor que el CO).
• Dióxido de nitrógeno (NO2): color rojizo, olor picante. Provoca inflamación
pulmonar, muerte.
El NO y NO2 procede del transporte y combustiones a alta temperatura. Contribuyen
al fenómeno del smog fotoquímico, y a la destrucción del ozono estratosférico. Por
este motivo resultan particularmente peligrosas las emisiones de NOx de los aviones
a reacción.

40
2. Los nutrientes y la calidad del agua.
Respuesta:
Los nutrientes se pueden definir como aquellos elementos químicos esenciales para el
crecimiento de los seres vivos. Entre los nutrientes se encuentran el nitrógeno, fósforo,
carbono, azufre, potasio, calcio, hierro, manganeso, boro y cobalto. Desde el punto de
vista de la calidad del agua, los nutrientes pueden considerarse como contaminantes
cuando sus concentraciones son tan elevadas que permiten un crecimiento excesivo de
las plantas acuáticas, principalmente las algas.
El proceso de enriquecimiento en nutrientes especialmente en nitrógeno y fósforo, se
llamea eutrofización y es de suma importancia en los lagos y embalses, La activada
humana es la responsable de la eutrofización, principalmente mediante el vertido a las
corrientes de agua de nitratos procedentes de la agricultura y la ganadería, y de
fosfatos, que proceden mayoritariamente de los detergentes que los contienen. La
proliferación de algas y otras plantas acuáticas que se produce como consecuencia del
enriquecimiento en nutrientes, lleva consigo que eventualmente mueran y se
descomponga, con lo cual se consumirá oxígeno y se producirán efectos perniciosos
sobre la vida acuática.

41
3. Pirolisis de RSU: Rendimiento de las diversas fracciones que resultan.
Respuesta:
Un método de tratamiento de RSU con reducción del volumen, que presenta
determinadas ventajas sobre la incineración es la pirolisis que consiste en una ruptura
térmica de las moléculas por el calor, en ausencia de oxígeno. De esta manera se
obtiene productos combustibles gaseosos, líquidos y sólidos (gas combustible,
alquitranes y carbón) que poseen valor económico.
El rendimiento de las diversas fracciones de la pirolisis depende de tres factores:
temperatura, velocidad de calentamiento, y tiempo de residencia. En líneas generales
temperaturas de pirolisis altas (>700ºC), con altas velocidades de calentamiento y
bajos tiempos de residencia, conducen a un alto rendimiento de la fracción gaseosa, en
tanto que temperaturas de pirolisis bajas o moderadas (400-600ºc), bajas velocidades
de calentamiento y tiempos de residencia conducen a rendimientos altos de la fracción
líquida.

42
4. Prevención y protección frente al ruido.
Respuesta:
Para disminuir la exposición al ruido se puede actuar sobre el foco, el medio en el que
se transmite, y el receptor que es la propia persona expuesta, aunque aún se podría
actuar con una prioridad anterior: mejorando el diseño de aparatos, máquinas,
herramientas, equipos, instalaciones y espacios, para rebajar su nivel de potencia
acústica de emisión.
La actuación en la fuente incluye su aislamiento acústico y una adecuada instalación
que evite en lo posible la propagación del ruido tanto por vía aérea como por suelos,
paredes, techos, tuberías, etc.
La actuación sobre el medio de propagación debe comenzar durante la fase de
proyecto de forma que los locales que vayan a albergar equipos ruidosos sean
construidos con materiales absorbentes y aislantes del ruido.
La actuación sobre el sujeto expuesto solo se deberá llevar a cabo de acuerdo con los
principios de prevención de la Ley de Prevención de Riesgos Laborales. En general
este tipo de medidas se reduce la adecuada utilización del equipo de protección
individual (E.P.I.) que además debe cumplir con las exigencias de diseño y fabricación
del Mercado Interior único Europeo y presentar la debida certificación y marcado CE.
También pueden adoptarse otras medidas complementarias de protección colectiva que
no responden al carácter de última prioridad de los E.P.I., como, por ejemplo, las
cabinas aisladas donde se debe aislar al trabajador y la disminución del tiempo de
exposición mediante mediadas de tipo organizativo o administrativo.
Si el nivel sonoro equivalente supera los 80 dBA (primer nivel de acción) ya se deben
tomar determinadas medidas como la información, la formación, la puesta a
disposición de los trabajadores expuestos de protectores auditivos, así como controles
de audición de las personas expuestas.

43
PROBLEMA
1. El análisis de un agua residual de una determinada industria presenta entre otros los
siguientes resultados:
Caudal Medio: 20 l/s.
Acido propanóico (a.p.): (CH3 – CH2 − COOH ) = 140 mg / l
Se pide:
a. DBO del agua residual debida al ácido propanóico.
b. Si el ácido propanóico se oxida con cloro en medio acuoso resultando anhídrido
carbónico y ácido clorhídrico, ajuste la reacción que ocurre y determine el
volumen diario de cloro en condiciones normales que sería necesario para
llevarla a cabo.
Datos:
Pesos atómicos de C, O, H y Cl: 12, 16, 1 y 35,5 g/at.g respectivamente.
1. Puesto que la demanda biológica de oxigeno, debemos expresarla en mgO2/l ó en
ppm. La forma de proceder será:
Primero tenemos que ver la reacción que tiene lugar, una vez vistos los moles de
Oxigeno que reaccionan con el acido propanóico, ya podemos calcular la cantidad
de oxigeno necesaria en gramos por litro de acido (teniendo en cuenta los pesos
moleculares del O2, del acido, así como la cantidad de muestra)
En estos casos en la reacción de oxidación de la muestra, los reactivos lo
constituyen la muestra y el oxigeno mientras que los productos son CO2 y H2O, es
decir:
OHCOOCOOHCHCH 22223 
Esta reacción es necesario ajustarla, para poder obtener los moles de cada
sustancia.
2. La forma de proceder es similar, se ve la reación que tiene lugar, se ajusta y en
función de los moles de cada componente se calcula la cantidad de la sustancia que
nos pidan.
HClCOClCOOHCHCHOH  22232

44
Resolución:
a) DBO del agua residual debida al ácido propanóico.
Ajustando la reacción del análisis:
OHCOOOHC 222263 332/7 
En la reacción ajustada, vemos que con cada mol de gasolina, reaccionan 3,5 moles de
Oxigeno
Puesto que los pesos moleculares del acido propanóico y del oxigeno que reaccionan
son:
Pm ( 263 OHC ) = (3*12+6*1+2*16) = 74g/mol.
Podemos hallar los mg O2/l agua:
Pm ( 2O ) = (2*16) = 32g/mol.
Por lo tanto la DBO5 (mg O2/l) calculada de acuerdo con la reacción anterior será:
  2
2
3
2
2
263
2
263
263
263
3
263263
5
1
10
*
1
32
*
1
5,3
*
74
1
*
10
1
*
140
gO
mgO
molO
gO
OHmolC
molO
OHgC
OHmolC
OHmgC
OHgC
residuallagua
OHmgC
DBO 
 
 residualagual
Omg
.
89,211 2

   disoluciónlOmgDBO /89,211 2

45
b) Ajustando la reacción en medio acuoso:
HClCOClCOOHCHCHOH  22232
La reacción ajustada será:
- Se ajustan el C
- Se ajusta el O
- Se ajusta el H
- Se ajusta el Cl
HClCOClCOOHCHCHOH 14374 22232 
Cloro necesario:
Litros de ácido propanóico al día:
día
l
día
h
h
s
s
l 3
10*728.1
1
24
*
1
3600
*
20

Gramos de ácido propanóico al día:
día
g
mg
g
l
mg
día
l
920.241
10
*140*10*728.1 3
3

Puesto que los pesos moleculares del acido propanóico y del cloro son:
  molgOHCPm /7416*21*612*3263 
  molgClPm /715,35*22 
Vemos que con un mol de ácido propanóico reaccionan 7 moles de cloro, por lo tanto
con 74g de ácido propanóico reaccionan:
   
 
 2
2
2
2 49771*7 Clg
Clmol
Clg
Clmoles  .
Cantidad de Cl2:
   2263 49774 ClgOHCg 
   
 
 2
263
2632
787.624.1
74
920.241*497
Clg
OHCg
OHCgClg
x 
   2263920.241 ClXgOHCg 

46
El número de moles de Cl2, será:
 
moles
molg
g
ClPm
gCl
22,884.22
/71
787.624.1
2
2

Los litros de Cl2 al día:
22.884,32 moles * 22,4 Nl/moles = 512.609 Nl (Cl2)/día
  díaClNm /609,512 2
3

47
Según el equipo docente:
   
 
 
    día
ClNl
molCl
lCl
Amol
molCl
Ag
Amol
Amg
Ag
agual
Amg
día
h
h
s
s
agual 2
2
22
3
.
609.512
4,22
*
1
7
*
74
1
*
10
1
*
.
140
*
1
24
*
1
3600
*
.20

Litros de Cl2 al día =
 
día
ClNm 2
3
609,512

Problemas de exámenes de cursos 2007-2008 sobre ingeniería ambiental

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