problemas de los examenes del curso 2.007 2.008

2015-2016

INGENIERÍA DEL MEDIO AMBIENTE Aurelio García Marcos

PROBLEMAS DE LOS EXÁMENES DE LOS CURSOS 2007-2008

Con los problemas y ejercicios originales


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PRIMERA SEMANA

FEBRERO CURSO 2007-2008


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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,

glml

mg 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:

glml

mg 25,2110*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

g97,7


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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.


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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).


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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.


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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

Análisis del problema: 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

HClCNOOHClCN 222 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


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Resolución:

a) Masa diaria de cloro necesaria para el tratamiento. La cantidad de ion cianuro al día será:

díaCNg

CNmgCNg

lCNmg

ml

díam

733

33

10*8,210

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:

díaCNmoles

molgdíaCNgCNmoles

6

7

10*077,1/26

/10*8,2

Por lo tanto la cantidad de cloro será:

molgClPm /715,35*22

díaClg

ClmolClg

díaClmoles

díaClg 26

2

2262 10*46,7671*10*077,1

Teniendo en cuenta la pureza del Cloro:

díaClg

díaClg

díaClg 26262 10*49,80

95100*10*46,76

Necesidad de Cloro = díaClkg 2490.80


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b) Coste anual para el ozono. En este caso, como también reaccionan mol a mol, los moles de ozono serán:

díaOmoles

díaOmoles 363 10*077,1

La cantidad de ozono, teniendo en cuenta el peso molecular será:

molOgOPm /48163 33

díaOg

OmolOg

díaOmolesOPmOmoles

díaOg 36

3

33633

3 10*7,5148*10*077,1*

El coste anual del ozono, teniendo en cuenta el rendimiento del generador de ozono será:

añoaño

díaskWhkg

kWhdíaOkg €400.024.317365*€042,0*14*

5,3100*700.51 3

Coste del Ozono ./€400.024.317 año

c) Qué método resulta más rentable Puesto que el coste del cloro es:

añoañodías

kgkgCl €400.248.157.17365*€584*80490 2

Coste del Cloro año/€400.248.157.17

Vemos que resulta más rentable el método del ozono


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Por estequiométria:

a) Masa diaria de cloro necesaria para el tratamiento.

HClCNOOHClCN 222

2

2233

33

.1.71*

.1.1*

.26.1*

.10.1*

..1400*

.1.10*.000.20

ClmolClg

CNmolClmol

CNgCNmol

CNmgCNg

agualCNmg

aguamagual

díaaguam

díaClkg

ClkgClkg

ClgClkg 2

2

2

26

2 .486.80.95.100*

.10.1

Cloro diario necesario para el tratamiento díaClkg 2.486.80

b) Coste anual para el ozono.

23 OCNOOCN

3

3

3

233

33

.1.48*

.1.1*

.26.1*

.10.1*

..1400*

.1

.10*.000.20OmolOg

OmolClmol

CNgCNmol

CNmgCNg

agualCNmg

aguamagual

díaaguam

añoañodías

kWhOkgkWh

OkgOkg

OgOkg €230.977.316365*

1€042,0*

.114*

.5.3.100*

.10.1

33

3

33

3

Coste anual para el ozono año

€230.977.316

c) Método más rentable Coste del tratamiento con cloro

añoañodías

ClkgdíaClkg €520.359.156.17365*

.€584*.486.80

2

2

Resulta más rentable el método del ozono


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SEGUNDA SEMANA

FEBRERO CURSO 2007-2008


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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.


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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)


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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.


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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. Análisis del problema: 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%.

skgS

kgCarbónkgS

skgCarbón 04,0

1004*1

Tercero. Nos dicen que el 5% del azufre permanece en las cenizas luego las emisiones de azufre serán del 95%

sgSO

molSOgSO

molSmolSO

gSmolS

kgSgS

skgS 2

2

223

7610095*

164*

11*

321**

110*04,0

En tn año será:

añotnSO

gSOtnSO

añodías

díah

hs

sgSO

1397,2

101*

1365*

124*

13600*76 2

29

22

Emisiones anuales de SO2 añotnSO1

397,2 2


21

Resolución: Los kg de carbón quemados al año son:

añokgC

añodías

díah

hs

skgC 610*536,31

1365*

124*

1600.3*1

De los cuales el 4% es azufre:

añokgS

kgCkgC

añokgC 66 10*26144,1

1004*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.

añoSOtn

kgtn

SOmolSOg

SmolSOmol

SgSmol

añoSkg 2

32

226 7,396.210

1*164*

11*

321*

10095*10*26144,1

añoSOTm 27,396.2


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 * 610 g de S/año < > 2396,7 Tm de SO2/año.


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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.

Análisis del problema: 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


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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

RTMmPV Donde: atmP 760/1,4

lmV 000.7676 3 molgCOPmM /4416*2122 Por lo tanto:

gKmolKlatmmolglatmm 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


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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:

333 /600.9/6,9

76730 mmgmgmg

Puesto que las ppm en volumen equivalen a:

3

3

mcmppm

De la ecuación de estado de los gases ideales para las condiciones dadas (27 ºC y 1 atm) tenemos:

nRTPV => moll

atmKKmollatm

PRT

nV 6,24

127273*./.082,0

Por estequiometria tendremos:

232

3

2

233

2

2

2

2

23

23

2 367.53,367.51

10*1

6,24*441*

101*600.9 ppmCO

mCOcm

lCOCOcm

molCOlCO

gCOmolCO

mgCOgCO

mmgCO

232

3

367.53,367.5 ppmCOmCOcm


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Según el equipo docente: Puesto que:

MV

mmgppm M*3

Y que:

TVP

TPV

latmK

Klatm

PT

TPVV 62,24

1300*

2734,22*1*

Luego:

ppmmolgl

mmgppm 6,371.5

/4462,24*600.9 3


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ORIGINAL

SEPTIEMBRE CURSO 2007-2008


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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%


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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.


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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.


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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.


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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.

Análisis del problema:

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:

residualagualmgODBO

25

La disminución de oxígeno podemos calcularla como:

Disminución de O2 disuelto laguaincubaciónfinalmgO

laguaincubacióniniciomgO ).().( 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


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Resolución:

a) DBO5 residualaguamlVresidual .6 diluciónaguamlVdilución .506

Teniendo en cuenta los datos: laguamgOppmOCinicial 1/77 22

laguamgOppmOC final 1/11 22 Según el análisis del problema tendremos:

Disminución de O2 disuelto laguamgO

laguamgO

laguamgO 222 617

agual

mgOresidualagualresidualaguaml

residualaguamldiluciónagual

diluciónagualmgODBO

.506

.1.10*

.6.506,0*

.6 2

32

5

22

5 506.

506 ppmOresidualagualmgODBO

b) Cantidad de O2 para los 100 m³

2

2

23

223

33 .10*506

.10.1*

..506*

1.10*100 Og

OmgOg

residualagualOmg

mresidualagualm

Como el molgOPm /3216*22 El número de moles necesario será:

22

22

22 .25,581.1

.32.1*.10*506. OmolesOgOmolOgOMoles

molesMolesO 25,581.12


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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:

147147

147

2

1472 .3,758.14

.1.98*

.5,10.1*25,581.1 HCg

HCmolHCg

OmolHCmolmolesO

Teniendo en cuenta la densidad de la gasolina 0,70g/ml

147147

3147

147

147147 .083,21

.10.1*

.7,0.*.3,758.14 HCl

HCmlHCl

HCgHCmlHCg

Cantidad de gasolina 147.084,21 HCl


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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..6,1505,10

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

lmlmlgg 084,21084.21

/7,08,758.14

Cantidad de gasolina l084,21


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RESERVA

SEPTIEMBRE CURSO 2007-2008


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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.


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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.


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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.


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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.


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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.

Análisis del problema: 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


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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

23

2

2

263

2

263

263

2633

2632635 1

10*132*

15,3*

741*

101*140

gOmgO

molOgO

OHmolCmolO

OHgCOHmolC

OHmgCOHgC

residuallaguaOHmgCDBO

residualagualOmg

.89,211 2

disoluciónlOmgDBO /89,211 2


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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:

díal

díah

hs

sl 310*728.1

124*

13600*20

Gramos de ácido propanóico al día:

díag

mgg

lmg

díal 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

22 49771*7 Clg

ClmolClgClmoles .

Cantidad de Cl2:

2263 49774 ClgOHCg

2

263

2632 787.624.174

920.241*497 ClgOHCg

OHCgClgx

2263920.241 ClXgOHCg


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El número de moles de Cl2, será:

molesmolg

gClPm

gCl 22,884.22/71787.624.1

2

2

Los litros de Cl2 al día: 22.884,32 moles * 22,4 Nl/moles = 512.609 Nl (Cl2)/día

díaClNm /609,512 23


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Según el equipo docente:

día

ClNlmolCl

lClAmol

molClAgAmol

AmgAg

agualAmg

díah

hs

sagual 2

2

223

.609.5124,22*17*

741*

101*

.140*

124*

13600*.20

Litros de Cl2 al día = díaClNm 2

3

609,512

problemas de los examenes del curso 2.007 2.008

Engineering