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• Pedro Ramirez

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Prueba final de Laboratorio de Ingeniería Sanitaria Ingeniería en Medio Ambiente y Recursos Naturales 2021-1

Premisa: Simular ser un grupo de ingenieras/os consultores que prestan asesorías relacionadas a caracterización y calidad de agua. A partir de esta premisa deben ustedes realizar lo siguiente: 1- Ha ocurrido una intoxicación en las instalaciones de uno de sus clientes. Esta intoxicación abarca a 5 trabajadores del turno de día de la sección acabado de metales, de una empresa que fabrica línea blanca. La Autoridad Sanitaria inicia un sumario sanitario contra su cliente para verificar responsabilidades. La gerencia (su cliente) piensa que puede tratarse de una intoxicación alimentaria ocurrida fuera de la planta. H1- La primera hipótesis de la Autoridad se centra en que el efluente de la sección de decapado de metales ha contaminado el agua de las duchas y que ese sería el motivo de la intoxicación. Usted debe proponer un único análisis que permita discriminar rápidamente este tema y liberar de responsabilidades a su cliente. Establezca: 1.1.- Punto de monitoreo (1 punto). Al ser una industria de fabricación de línea blanca, el acero utilizado primordialmente es el acero inoxidable. Las aguas residuales del proceso productivo del decapado en acero inoxidable generan una mezcla de ácidos nítrico y fluorhídrico, además de residuos metálicos (cromo, níquel, bromo, etc.). Estos compuestos contenidos en los efluentes de los tanques donde son sumergidos los materiales de acero inoxidable están constituidos por ácidos libres (50-70 g/L de HF y 90-175 g/L de HN03) y metales (Fe (25-40 g/L), Cr (3-6 g/L), Ni (5-6 g/L) y Mn (0,3-0,4 g/L)). Posteriormente las piezas son lavadas con agua caliente a temperatura ambiente, para luego ingresar concluyendo con el secado de las piezas. Esto evita las marcas de soldaduras, garantizando las propiedades anticorrosivas del acero inoxidable. Lo que sugiere la Autoridad Sanitaria es que los efluentes de los tanques utilizados generan residuos que en contacto con los empleados a través de las duchas del proceso productivo se han intoxicado. Por lo que deberíamos tener una intoxicación gaseosa producto de la evaporación de los ácidos libre y metales generados en dicho proceso. Si esta hipótesis sigue su rumbo deberíamos monitorear la atmosfera laboral, por lo que necesitaremos puntos de monitoreo dentro del lugar de trabajo. 1.2.- Parámetro a medir - justifique su respuesta (1 puntos). Se busca hallar contaminantes en las zonas de trabajo, se busca encontrar concentraciones significativas en el aire de los ambientes descritos, tales como los aerosoles sólidos (polvos, humos), aerosoles líquidos (rocíos, nieblas), gases y vapores. Nuestra principal preocupación son los metales suspendidos en el aire y los ácidos nítricos y fluorhídrico como vapores. La evaluación se realiza determinando la cantidad de contaminante que se encuentra presente en un volumen conocido de aire. Se necesita recolectar varias muestras durante la jornada laboral para un posterior análisis de laboratorio. 1.3.- Materiales y Métodos que se requiere para ejecutar el monitoreo (1 puntos). Materiales a)

Bomba de muestreo portátil, mangueras de conexión y pinzas de sujeción.

Integrantes: Hugo , Javier Lagos

Prueba final de Laboratorio de Ingeniería Sanitaria Ingeniería en Medio Ambiente y Recursos Naturales 2021-1 b) c) d) e)

Tubo de sílica gel. Calibrador de flujos. Etiquetas de rotulado. Ficha de registro de calibración (toma de muestra).

Métodos La metodología sigue el orden correspondiente: a)

b) c) d) e) f) g) h) i)

j)

Armar el tren de muestreo (compuesto por una bomba de muestreo portátil, una manguera de conexión y un tubo de sílica gel, el que puede o no ser montado en un dispositivo reductor de caudal, según bomba de muestreo a utilizar). Conectar el cabezal de muestreo (romper ambos extremos del tubo de sílica gel) a la bomba de muestreo portátil a través de la manguera. Verificar que el tren de muestreo no presente fugas. Realizar chequeo físico del calibrador Unir el calibrador de flujo al tren de muestreo. Encender la bomba de muestreo portátil. Ajustar el caudal de la bomba de muestreo portátil al caudal requerido (entre 0,2 l/min y 0,5 l/min). Dejar que la bomba de muestreo se estabilice entre cinco a diez minutos aproximadamente. Calibrar el tren de muestreo, tomando la cantidad de lecturas parciales que exija el tipo de calibrador de flujo. El “Caudal Inicial” será el promedio de estas lecturas, aceptando un rango de dispersión respecto del caudal de referencia de un 4 %. Repetir el procedimiento cada 2 horas durante la jornada laboral, y escribir los resultados obtenidos.

1.4.- Resultado que necesita obtener para liberar de responsabilidades de su cliente – justifique su respuesta (2 puntos). El resultado que necesitamos para justificar que este no es el medio de intoxicación es cumplir con las normativas de emisiones en zonas de trabajo. Para ello se cita:  

Decreto Supremo N° 1.222, de 1996, del Ministerio de Salud, Reglamento del Instituto de Salud Pública de Chile. Decreto Supremo N° 594, de 1999, del Ministerio de Salud, que aprueba el Reglamento sobre Condiciones Sanitarias y Ambientales Básicas en los Lugares de Trabajo: Establece en sus artículos 61° y 66º los límites permisibles ponderados (LPP), temporales (LPT) y absoluto (LPA).

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Tabla N°1: Los límites permisibles ponderados y temporales para las concentraciones ambientales de sustancias en establecimientos industriales.

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Fuente: DS N°594, Reglamento sobre condiciones sanitarias y ambientales básicas en los lugares de trabajo, IST, 1999.

Para eximir a la empresa privada de responsabilidad, todos los parámetros en las concentraciones deberían estar en los rangos establecidos por las normativas chilenas. Cabe destacar que se verifican el ácido nítrico, ácido fluorhídrico y metales en vapores o humos. H2.- Usted logra liberar a su cliente del problema inicial, pero la Autoridad Sanitaria insiste en culpar a la empresa y ha desarrollado una segunda hipótesis, ahora ellos piensan que es el agua servida la que se ha introducido al pozo de agua potable y ha contaminado a los trabajadores. Su cliente le pide su apoyo y le solicita que hacer. ¿Que tipo de análisis realizaría usted para descartar una contaminación entérica? Debe incluir una explicación detallada y descripción de resultados a obtener en cada caso. 1.5.- Punto de monitoreo (1 punto).

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Prueba final de Laboratorio de Ingeniería Sanitaria Ingeniería en Medio Ambiente y Recursos Naturales 2021-1 En este punto, para desmentir la hipótesis de la Autoridad Sanitaria se busca identificar y caracterizar las aguas servidas. Se buscaría existencia de fugas en los efluentes a través de los conductos y/o canales de las aguas servidas. En el caso que estas aguas servidas son conducidas al sistema del alcantarillado la hipótesis de la Autoridad queda totalmente anulada. Asumiendo entonces que las aguas servidas de dicha industria son recolectadas y depositada en tanques para un posterior tratamiento, entonces se propone caracterizar el pozo de agua potable en busca de microorganismos patógenos o algún contaminante. Esto se logra montando una estación de monitoreo “in situ” en el pozo de agua potable. 1.6.- Parámetro a medir - justifique su respuesta (1 puntos). Mediremos parámetros fisicoquímicos: turbidez, sólidos totales, temperatura, pH, iones (nitratos, sulfatos y fosfatos) sólidos totales disueltos, sólidos totales en suspensión y sólidos sedimentables. Aunque lo más representativo será analizar parámetros biológicos: coliformes Totales, coliformes fecales, presencia de huevos o larvas de Helmintos, bacterias heterotróficas, presencia de Escherichia coli, Salmonella spp, entre otros microorganismos patógenos. 1.7.- Materiales y Métodos que se requiere para ejecutar el monitoreo (1 puntos). El lugar ideal para el muestreo sería el punto exactamente antes de que la descarga del agua potable. Para complementar, se podría analizar la superficie y el fondo del estanque para una mayor solidez en los resultados. Materiales        

Equipo Multiparamétrico. Turbidímetro. Coolers con bolsas de hielo. Frascos de vidrio o plástico. Piseta. Agua destilada (para lavar los frascos con anterioridad). Papel toalla. Guantes de látex.

Método Para los parámetros fisicoquímicos: se llenan un frasco del pozo y posteriormente se le hacen medidas con el equipo multiparamétrico, además se hace un análisis de turbidez. Se registran los datos obtenidos. Para una mayor exactitud, se tomarían 3 muestras como mínimo. Para los parámetros biológicos: las muestras se, utilizando el frasco de plástico y/o vidrio de 100 mL, lo ideal es llenar por completo el frasco. Una vez sellado se deja en el Coolers para su posterior análisis. Generalmente estos pozos contienen concentraciones de cloro residual, por lo que antes de la toma de muestras para el análisis biológico, se debe de terminar siempre el contenido de cloro residual. Si el agua en algún punto tuviera un contenido menor de 0,5 mg/L de cloro libre residual, se debe tomar una muestra adicional al número de muestras ya establecido. Para el análisis del cloro residual Cloro residual: se ubican los puntos críticos (salida y si se puede el fondo del pozo), incluir también las regiones donde se sospechosa que puede contener algún

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Prueba final de Laboratorio de Ingeniería Sanitaria Ingeniería en Medio Ambiente y Recursos Naturales 2021-1 contaminante. Una vez halla llenar botella de plástico, enjuagar 3 veces el envase con el agua a muestrear y finalmente tomar la muestra y registrar.

1.8.- Resultado que necesita obtener para liberar de responsabilidades de su cliente – justifique su respuesta (2 puntos). Para invalidar la hipótesis las muestras no deberíamos encontrar E. coli, bacterias coliformes y total de bacterias coliformes. Para los demás parámetros deberían estar en los límites establecidos por la normativa chilena. Tabla N°2. Límite máximo permisible (LMP) referenciales parámetros de calidad del Agua.

Si las muestras obtenidas están dentro de los parámetros establecidos, entonces podríamos descartar la hipótesis de la Autoridad Sanitaria. H3.- Aún cuando se han descartado ya ambas hipótesis, la Autoridad continua con su investigación y se ataca al casino. Indica que tal vez puedan ser los refrigeradores del casino los cuales puedan

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Prueba final de Laboratorio de Ingeniería Sanitaria Ingeniería en Medio Ambiente y Recursos Naturales 2021-1 presentar contaminación por especies Gramnegativas. Usted debe ahora determinar entonces realizar una contra muestra en el agua de deshielo que se observan en las unidades de preservación de alimentos. 1.9.- Que medio de cultivo utilizaría (1 punto justifique la selección del medio de cultivo). Según la postura de la Autoridad Sanitaria ahora cree que es por una contaminación microbiana en el casino, para evitar más calumnias a la empresa que representamos, decidimos que al principio tomar de las superficies del frio (refrigerador), se toman 3 o 4 muestras con el fin de tener una muestra representativa y homogénea de los refrigeradores. Estas muestras se colocan en una placa Petri estéril y aséptica. El medio de cultivo seria Caldo de soya tripticaseina estéril, 48 horas a 35°C, esto haría proliferar las bacterias gran (-). 1.10.- Que técnica de aislamiento de microorganismos utilizaría usted para ver si realmente hay contaminación por bacillos Gram (-) en el casino (2 puntos – entregue el detalle de la técnica). Luego del cultivo en una resiembra en placa Petri por estría (4 para una muestra homogeneizada) en medios de cultivo agar de soya tripticaseina y luego en esta placa Petri se transfiera una pequeña porción de una colonia bien definida del cultivo en estría de cultivo puro a una gota de agua sobre un portaobjetos. Luego se mezcla y dispersa la masa bacteriana en la gota de agua utilizando el asa (se pone al calor el portaobjetos rápidamente para flamearlo, con el mechero, para evitar contaminación. Para identificar las Gram (-) se cubre los frotis con solución de cristal violeta, luego enjuagamos el frotis suavemente con agua utilizando una piceta. Posteriormente cubrimos el frotis con una solución yodada de Gram y se lava con agua. Después se enjuaga con el decolorante (mezcla de acetona y alcohol) por 2 a 4 segundos, luego cubrimos nuevamente el frotis con safranina (el cual es nuestro segundo colorante) y lavamos finalmente con agua. Las bacterias reaccionan a estas soluciones y se pueden ver en un microscopio a 100X. Si esto no es suficiente, resembramos por estría en la placa Petri en un medio selectivo agar Mac Conkey, este cultivo se debe criar entre 18 a 24 horas a 35 °C. Este medio evalúa la capacidad de un microorganismo de proliferar en concentraciones moderadas de sales biliares. Las sales y el cristal violeta inhiben considerablemente la flora Gram positiva. Las colonias Gram (-) son incoloras y las colonias Gram (+) son rojas con una circunferencia turbio debido al descenso de pH provocado por el ácido biliar. Un resultado a favor de la empresa seria no encontrar ninguna colonia de bacterias Gram (-), por lo que la intoxicación, si la Autoridad Sanitaria no le quedan mas hipótesis, entonces se afirmaría la hipótesis de la empresa, que la intoxicación fue externo a la empresa. 2- Su empresa ha sido contratada para el diseño de varias plantas de tratamiento de aguas residuales para un cliente. El laboratorio encargado del monitoreo le informa los siguientes resultados: 2.1.- En la instalación de Padre Las Casas, el pH del efluente es de 4,5, se requiere de neutralización del efluente (dejarlo con pH 7) para efectos de poder enviarlo a la unidad de tratamiento biológico. Si usted dispone de soda caustica para la neutralización (hidróxido de sodio sólido) y el caudal del efluente es de 22 L/min. La planta opera 10 horas al día. Indique la cantidad total de NaOH requerida para poder neutralizar el efluente de un día. (2 puntos) debe incluir detalle de los cálculos

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Prueba final de Laboratorio de Ingeniería Sanitaria Ingeniería en Medio Ambiente y Recursos Naturales 2021-1 2.2.- En la instalación de Panguipulli, la DBO 5 de una muestra de agua residual es de 40mg/L, la concentración inicial de oxígeno en el agua de dilución era de 9mg/L, y la DO registrada después de la incubación es 2.74mg/L, siendo el tamaño de la muestra de 40 ml el cual se diluye con agua (exenta de oxígeno) hasta 300 mL (volumen de la botella Winkler), estímese la concentración de oxígeno disuelto en el agua residual. (3 puntos) debe incluir detalle de los cálculos. 2.3.- En la instalación de Machalí, el laboratorio indica que la DBO a 20°C y 5 días es de 250 mg/l para tres muestras diferentes tomadas a 20°C. El ingeniero a cargo le ha pedido a usted determinar la DBO ultima (DBOu) para cada una de las muestras. Considere:    

k = 0.12 dia-1 para la muestra 1. k =0.16 dia-1 para la muestra 2. k = 0.20 dia-1 para la muestra 3. Adicionalmente usted sabe que 𝑫𝑩𝑶5 = 𝑫𝑩𝑶u ∙ (𝟏 – 𝒆-𝒌𝒕) donde t es tiempo de incubación. (3 puntos) debe incluir detalle de los cálculos

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3- Se ha construido una planta de tratamiento de aguas residuales que usted ha diseñado. El cliente ha requerido que muestra de agua residual que llega a la depuradora y que sale de la depuradora sean sometidas al ensayo de incubación reglamentaria para la determinación del parámetro DBO 5. 3.1.- Para el afluente, dado que previsiblemente el valor de DBO 5 será alto, se diluyeron 25 ml del agua residual hasta un litro con agua (esta agua de dilución está excenta de O 2). En esta nueva disolución se determina la concentración de oxígeno disuelto antes del ensayo de incubación y al finalizar el mismo, después de 5 días, obteniéndose los valores de 9 mg O 2/lt al inicio del ensayo y 1 mg O2/lt al final de los 5 días. ¿Cuál es el resultado del parámetro de concentración de DBO 5? (2 puntos).

Integrantes: Hugo , Javier Lagos

Prueba final de Laboratorio de Ingeniería Sanitaria Ingeniería en Medio Ambiente y Recursos Naturales 2021-1 3.2.- Para el efluente, dado que el valor de DBO 5 será bajo, se diluyeron 100 ml del agua residual hasta un litro con agua (esta agua de dilución está excenta de O 2). En esta nueva disolución se determina la concentración de oxígeno disuelto antes del ensayo de incubación y al finalizar el mismo, después de 5 días, obteniéndose los valores de 8 mg O 2/lt al inicio del ensayo y 2,5 mg O 2/lt al cabo de los 5 días. ¿Cuál es el es el resultado del parámetro de concentración de DBO 5? (2 puntos). 3.3.- Usted determinó que la eficiencia del sistema de tratamiento sería de 90%. ¿Cuales la eficiencia actual de la planta de tratamiento? Justifique (1 punto).

3.4.- El efluente que descarga el cliente al cauce de agua receptor (un pequeño canal) debe cumplir el DS MINSEGPRES 90, y la DBO 5 debe ser