Calculadora de DQO - Calcular la Demanda Química de Oxígeno a partir de Datos de Titulación

¿Qué es la demanda química de oxígeno (DQO)?

La demanda química de oxígeno (DQO) mide cuánto oxígeno se necesita para descomponer químicamente la materia orgánica de una muestra de agua. Se expresa en miligramos de oxígeno por litro de agua (mg/L). Un valor de DQO más alto significa que el agua contiene más material que puede oxidarse, lo que normalmente indica una mayor contaminación orgánica. Los laboratorios miden la DQO mediante una prueba de titulación, y esta calculadora convierte los valores de la titulación en un resultado de DQO.

La DQO es una de las pruebas más habituales en el control de la calidad del agua. Las plantas de tratamiento de aguas residuales la realizan para controlar el agua que entra y sale. Los científicos ambientales la utilizan para controlar ríos y lagos. Las fábricas la usan para demostrar que sus vertidos cumplen los límites legales.

Cómo funciona la prueba de titulación con dicromato

La prueba estándar de DQO usa una sustancia química llamada dicromato de potasio para oxidar la materia orgánica de una muestra de agua. Un técnico de laboratorio calienta la muestra con dicromato y ácido fuerte durante dos horas a 150 °C (302°F). El dicromato que no reacciona con la muestra se mide después por titulación, un proceso que consiste en añadir lentamente una segunda sustancia química (sulfato de amonio y hierro(II)) hasta que un cambio de color indica que la reacción ha terminado.

La prueba se realiza dos veces: una con la muestra de agua real y otra con un «blanco», que contiene la misma mezcla de sustancias químicas, pero sin añadir la muestra de agua. El blanco muestra la cantidad máxima posible de titulante. La comparación entre la titulación del blanco y la de la muestra indica cuánto dicromato consumió realmente la materia orgánica de la muestra.

Fórmula de la DQO

La fórmula de la DQO es:

DQO (mg/L) = ((Blanco − Muestra) × N × 8000) / Volumen

Donde:

• Blanco = volumen de titulante utilizado en la prueba del blanco, en mL
• Muestra = volumen de titulante utilizado para la muestra de agua, en mL
• N = normalidad del titulante, en equivalentes por litro (eq/L)
• Volumen = volumen de la muestra de agua que se digirió, en mL
• 8000 = número fijo de conversión (explicado más adelante)

El resultado nunca puede ser un número negativo. Si el cálculo produce un valor negativo, la calculadora devuelve 0, ya que una demanda de oxígeno negativa no es físicamente posible.

Por qué la fórmula utiliza 8000

El oxígeno tiene una masa molar de 32 gramos por mol. En esta reacción, cada mol de oxígeno gana 4 electrones, por lo que su peso equivalente es 32 ÷ 4 = 8 gramos por equivalente. Al convertir los gramos en miligramos se obtiene 8 × 1000 = 8000. Este número permite que la fórmula convierta la normalidad del titulante, medida en equivalentes por litro, en un resultado expresado en miligramos de oxígeno por litro.

Ejemplo práctico

Supongamos que un técnico de laboratorio realiza una prueba de DQO con los siguientes resultados:

• Volumen de titulante del blanco: 10,0 mL
• Volumen de titulante de la muestra: 7,5 mL
• Normalidad del titulante: 0,1 N
• Volumen de la muestra: 20 mL

Aplicación de la fórmula:

DQO = ((10,0 − 7,5) × 0,1 × 8000) / 20 DQO = (2,5 × 0,1 × 8000) / 20 DQO = 2000 / 20 DQO = 100 mg/L

Un resultado de 100 mg/L se encuentra en el intervalo moderado, habitual en aguas residuales tratadas.

Cómo interpretar un resultado de DQO

• Menos de 50 mg/L: DQO baja. Típica del agua limpia, como el agua potable o el efluente bien tratado.
• De 50 a 200 mg/L: DQO moderada. Típica del agua residual tratada que sale de una planta de tratamiento.
• Más de 200 mg/L: DQO alta. Indica una contaminación orgánica importante, como la de las aguas negras sin tratar o las aguas residuales industriales sin depurar.

Las aguas negras sin tratar suelen medir entre 250 y 800 mg/L. Las aguas residuales industriales, como las de cervecerías o plantas de alimentos, pueden alcanzar miles de mg/L antes del tratamiento.

Problemas habituales en una prueba de DQO

El volumen de titulante de la muestra es mayor que el del blanco. Esto no debería ocurrir, porque la muestra siempre consume parte del titulante. Suele significar que se intercambiaron las lecturas de la muestra y del blanco, o que el blanco se contaminó.

Interferencia del cloruro. El agua salada y las salmueras contienen iones cloruro, que reaccionan con el dicromato igual que la materia orgánica. Esto hace que el resultado de la DQO sea demasiado alto. Los laboratorios añaden sulfato de mercurio(II) para fijar el cloruro. Las muestras con más de 2.000 mg/L de cloruro también necesitan una corrección.

Resultados muy altos. Si la DQO de una muestra es demasiado alta para que la prueba la mida con precisión, los laboratorios diluyen la muestra con agua limpia, repiten la prueba y multiplican el resultado por el factor de dilución.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre la DQO y la DBO? La DQO mide todo lo que puede descomponerse mediante un oxidante químico fuerte en una muestra. La demanda bioquímica de oxígeno (DBO) solo mide lo que las bacterias pueden digerir durante 5 días. La DQO tarda aproximadamente 2 horas y produce resultados más uniformes entre laboratorios; la DBO predice mejor el efecto en un río o lago natural, porque los ríos descomponen los residuos biológicamente, no químicamente.

¿Por qué la DQO no puede ser negativa? La demanda de oxígeno no puede ser inferior a cero. Un resultado negativo en la fórmula significa que el volumen de titulante de la muestra fue mayor que el del blanco, lo que apunta a un error de medición o a una contaminación, no a una demanda negativa real. En ese caso, la calculadora fija el resultado en 0.

¿Qué volumen de muestra debe usarse? Depende del método. El método de reflujo abierto con titulación del USGS usa 50 mL de muestra, mientras que los métodos de digestión en tubo pequeño, como el método 410,4 de la EPA, usan 2,5 mL o 10 mL. El intervalo de DQO esperado y la concentración de los reactivos pueden exigir un volumen distinto o una dilución.

¿Es precisa esta calculadora? La calculadora aplica la fórmula exactamente, por lo que sus operaciones aritméticas son correctas. La precisión del valor final de DQO depende de la precisión de las mediciones de laboratorio introducidas, incluidos los volúmenes de titulación y la normalidad del valorante.

¿Puede utilizarse la DQO para aguas residuales industriales? Sí. La misma fórmula se aplica a cualquier muestra de agua. Las muestras industriales suelen tener una DQO mucho mayor que las aguas residuales domésticas y puede ser necesario diluirlas antes de la titulación para que el resultado quede dentro del intervalo medible de la prueba.

Referencias

1. U.S. Environmental Protection Agency. Method 410.4: The Determination of Chemical Oxygen Demand by Semi-Automated Colorimetry. Método 410,4 de la EPA (PDF) — digestión con dicromato a 150 °C durante dos horas.
2. U.S. Geological Survey, a través del National Environmental Methods Index. Oxygen demand, chemical (COD), titrimetric, dichromate oxidation (I-3560-85). Método I-3560-85 del USGS (PDF) — DQO (mg/L) = (A − B) × N × 8.000 / mL de muestra; sulfato de mercurio(II) para el cloruro; corrección por encima de 2.000 mg/L de cloruro.