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 utiliza 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 un ácido fuerte durante dos horas a 150 °C (302 °F). Luego se mide mediante titulación el dicromato que no reacciona con la muestra; este proceso consiste en añadir lentamente una segunda sustancia química (sulfato ferroso amónico) hasta que un cambio de color indique 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:

$C = \frac{(B - S) \times N \times 8000}{V}$

Donde:

• C = demanda química de oxígeno, en mg/L
• B = volumen de titulante utilizado para la prueba en blanco, en mL
• S = volumen de valorante utilizado con la muestra de agua, en mL
• N = normalidad del titulante, en equivalentes por litro (eq/L)
• V = volumen de la muestra de agua sometida a digestión, en mL
• 8000 = número fijo de conversión (explicado más adelante)

El resultado nunca puede ser negativo, porque una demanda de oxígeno negativa no es físicamente posible. La calculadora comprueba los datos antes de aplicar la fórmula. El volumen del blanco, la normalidad y el volumen de la muestra deben ser mayores que cero. El volumen de titulante de la muestra debe ser igual o mayor que cero y no puede ser mayor que el volumen del blanco.

Por qué la fórmula utiliza 8000

El oxígeno tiene una masa molecular de 32 gramos por mol. Cada mol de moléculas de oxígeno acepta 4 electrones cuando se reduce a agua, por lo que un equivalente de oxígeno pesa 32 ÷ 4 = 8 gramos. Eso equivale a 8 miligramos por miliequivalente. Los volúmenes de titulante están expresados en mililitros, por lo que el resultado también debe convertirse de mililitros a litros, lo que añade otro factor de 1000. Al multiplicar ambos factores se obtiene 8 × 1000 = 8000.

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 = 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

La calculadora clasifica el resultado en tres intervalos:

• Menos de 50 mg/L: DQO baja. Es habitual en agua limpia, como el agua potable o un efluente bien tratado.
• Desde 50 mg/L hasta menos de 200 mg/L: DQO moderada. Es habitual en aguas residuales tratadas que salen de una planta de tratamiento.
• 200 mg/L o más: DQO alta. Indica una contaminación orgánica intensa, como la de las aguas residuales sin tratar o las aguas residuales industriales no tratadas.

Las aguas residuales domésticas sin tratar suelen encontrarse entre aproximadamente 250 y 1.000 mg/L. Las aguas residuales industriales, como las de cervecerías o fábricas de alimentos, pueden alcanzar varios 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 dicromato. Normalmente significa que se intercambiaron las dos lecturas o que el blanco se contaminó. La calculadora rechaza estos datos y muestra un error en lugar de un resultado.

Interferencia de cloruros. El agua salada y las salmueras contienen iones cloruro, que el dicromato oxida de la misma manera que oxida la materia orgánica. Esto hace que el resultado de DQO sea demasiado alto. Standard Methods 5220 añade sulfato mercúrico a la mezcla de digestión para retener el cloruro. Aun así, el método no cubre muestras con más de aproximadamente 2.000 mg/L de cloruro, para las que se necesita otro procedimiento.

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 la titulación de la muestra utilizó más valorante que el blanco, lo que indica un error de medición o contaminación, no una demanda negativa real. La calculadora rechaza ese valor y solicita lecturas corregidas. Cuando las dos titulaciones coinciden exactamente, la demanda es 0 mg/L.

¿Qué volumen de muestra debe utilizarse? Depende del método. La versión de reflujo abierto de Standard Methods 5220 digiere 50 mL. La versión de reflujo cerrado utiliza recipientes mucho más pequeños y somete a digestión solo unos pocos mililitros. La calculadora acepta cualquier volumen superior a cero; por tanto, introduzca el volumen que el laboratorio sometió realmente a digestión.

¿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. American Public Health Association, American Water Works Association y Water Environment Federation. (2017). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (23.ª edición).
2. Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos. (1993). Método 410,4: Determinación de la demanda química de oxígeno mediante colorimetría semiautomatizada.
3. ISO 6060:1989. Calidad del agua — Determinación de la demanda química de oxígeno. Organización Internacional de Normalización.
4. Tchobanoglous, G., Burton, F. L. y Stensel, H. D. (2014). Ingeniería de aguas residuales: tratamiento y recuperación de recursos (5.ª edición). McGraw-Hill Education.