definición del agua
DESCRIPTION
el agua es lo mas importante del mundo, sin ella no podríamos sobrevivir.TRANSCRIPT
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA
"ANTONIO JOSÉ DE SUCRE“ EXTENSION PUNTO FIJO
ESCUELA: SEGURIDAD INDUSTRIAL
El Agua
Definición del agua:
El agua es el principal e imprescindible
componente del cuerpo humano. El ser humano no puede estar
sin beberla más de cinco o seis días sin poner en peligro su vida.
El cuerpo humano tiene un 75 % de agua al nacer y cerca del 60
% en la edad adulta. Aproximadamente el 60 % de este agua se
encuentra en el interior de las células (agua intracelular). El resto
(agua extracelular) es la que circula en la sangre y baña los
tejidos.
En las reacciones de combustión de los nutrientes que tiene lugar
en el interior de las células para obtener energía se producen
pequeñas cantidades de agua. Esta formación de agua es mayor
al oxidar las grasas - 1 gr. de agua por cada gr. de grasa -, que
los almidones -0,6 gr. por gr., de almidón-. El agua producida en
la respiración celular se llama agua metabólica, y es fundamental
para los animales adaptados a condiciones desérticas. Si los
camellos pueden aguantar meses sin beber es porque utilizan el
agua producida al quemar la grasa acumulada en sus jorobas. En
los seres humanos, la producción de agua metabólica con una
dieta normal no pasa de los 0,3 litros al día.
Como se muestra en la siguiente figura, el organismo pierde agua
por distintas vías. Este agua ha de ser recuperada compensando
las pérdidas con la ingesta y evitando así la deshidratación.
Características del agua:
Es incoloro, insaboro, inoloro.
Es buen conductor de la electricidad.
Es buen disolvente.
No tiene forma y adquiere la forma del Recipiente. Se presenta en tres estados
naturales sólido, líquido y gaseoso.
El agua líquida es incolora, inodora e insípida. En realidad, el agua se considera
incolora, pero analizada con un espectrofotómetro se observa una ligera
coloración verde azulada. Aunque el azul del mar se debe a reflejos del cielo
también contribuye esta propiedad del agua.
El resto de propiedades se pueden comprender a partir de dos de las
características de la molécula de agua. Una es como vimos en el post inicial de
este blog tiene un carácter dipolar y otra propiedad es la disociación de las
moléculas de agua en protones (H+) e hidroxilos (OH).
Tanto el punto de fusión como el punto de ebullición son anómalos con
respecto a los hidruros de la misma serie del oxígeno debido a su carácter dipolar
más acusado que permite que se produzcan enlaces con puentes de hidrógeno.
Debido a esto el agua presenta unos puntos de fusión y ebullición más altos que el
resto de la serie y se presenta en la tierra en los tres estados (sólido, líquido y
vapor).
CARACTERISTICAS FISICAS:
Las características físicas del agua son: turbiedad, color, temperatura, olor y
sabor. Son aquellas que el hombre percibe a través de sus sentidos y que al sobre
pasar ciertos límites provocan su rechazo.
TURBIEDAD: Se debe a material en suspensión como la arena, la arcilla, y el
material vegetal. La turbiedad le da mal aspecto al agua y puede contener
microorganismos perjudiciales para la salud.
COLOR: El color en el agua se debe a sales de hierro, magnesio, a residuos de
material orgánico contenido en el suelo o alguna combinación de estos elementos.
Cualquiera que sea su origen el conjunto de compuestos responsables del color,
recibe el nombre de sustancias húmicas.
Temperatura: Se mide en grados centígrados. El agua superficial, especialmente
la de los ríos, está más o menos a 5c, por debajo de la temperatura ambiente, y al
beberla se dice que esta fresca, es agradable y calma la sed.
OLOR Y SABOR: Son producidos por sustancias disueltas en el agua como la
materia orgánica en descomposición, algas, sales diferentes orígenes y desechos
industriales. No tiene unidad de medida simplemente se describen al olfato y al
paladar.
Propiedades del agua:
Acción disolvente
El agua es el líquido que más sustancias disuelve, por eso decimos que es el
disolvente universal. Esta propiedad, tal vez la más importante para la vida, se
debe a su capacidad para formar puentes de hidrógeno.
En el caso de las disoluciones iónicas los iones de las sales son atraídos por los
dipolos del agua, quedando "atrapados" y recubiertos de moléculas de agua en
forma de iones hidratados o solventados.
Elevada fuerza de cohesión.
Los puentes de hidrógeno mantienen las moléculas de agua fuertemente unidas,
formando una estructura compacta que la convierte en un líquido casi
incompresible. Al no poder comprimirse puede funcionar en algunos animales
como un esqueleto hidrostático.
Gran calor específico.
También esta propiedad está en relación con los puentes de hidrógeno que se
forman entre las moléculas de agua. El agua puede absorber grandes cantidades
de "calor" que utiliza para romper los puentes de hidrógeno por lo que la
temperatura se eleva muy lentamente. Esto permite que el citoplasma acuoso
sirva de protección ante los cambios de temperatura. Así se mantiene la
temperatura constante.
Elevado calor de vaporización.
Sirve el mismo razonamiento, también los puentes de hidrógeno son los
responsables de esta propiedad. Para evaporar el agua , primero hay que romper
los puentes y posteriormente dotar a las moléculas de agua de la suficiente
energía cinética para pasar de la fase líquida a la gaseosa.
Para evaporar un gramo de agua se precisan 540 calorías, a una temperatura de
20º C y presión de 1 atmósfera.
El agua por ser materia, pesa y ocupa un lugar en el espacio.
Está conformada por dos elementos:
El hidrógeno (H) y el oxígeno (0)
La fórmula química del agua es H2O.
El agua se puede presentar en la naturaleza en tres estados físicos: sólido, líquido
y gaseoso.
El agua pura no tiene olor, sabor ni color.
No tiene forma y toma la forma del recipiente que lo contiene.
El agua es buen disolvente de muchas sustancias.
Estados del agua:
En los tres estados (sólido, líquido y gaseoso) se encuentra el agua en la
naturaleza.
En estado sólido se le encuentra en los glaciares de las cordilleras, en los polos,
flotando en grandes bloques de hielo en el mar.
En estado líquido en los océanos, mares, ríos, etc.
En estado gaseoso en las nubes, la humedad atmosférica, vapores de agua.
Propiedades Físicas Del Agua
1) Estado físico: sólida, liquida y gaseosa
2) Color: incolora
3) Sabor: insípida
4) Olor: inodoro
5) Densidad: 1 g./c.c. a 4°C
6) Punto de congelación: 0°C
7) Punto de ebullición: 100°C
8) Presión critica: 217,5 atm.
9) Temperatura critica: 374°C
El agua químicamente pura es un liquido inodoro e insípido; incoloro y
transparente en capas de poco espesor, toma color azul cuando se mira a través
de espesores de seis y ocho metros, porque absorbe las radiaciones rojas. Sus
constantes físicas sirvieron para marcar los puntos de referencia de la escala
termométrica Centígrada.
A la presión atmosférica de 760 milímetros el agua hierve a temperatura de 100°C
y el punto de ebullición se eleva a 374°, que es la temperatura critica a que
corresponde la presión de 217,5 atmósferas; en todo caso el calor de vaporización
del agua asciende a 539 calorías/gramo a 100°.
Mientras que el hielo funde en cuanto se calienta por encima de su punto de
fusión, el agua liquida se mantiene sin solidificarse algunos grados por debajo de
la temperatura de cristalización (agua subenfriada) y puede conservarse liquida a
–20° en tubos capilares o en condiciones extraordinarias de reposo. La
solidificación del agua va acompañada de desprendimiento de 79,4 calorías por
cada gramo de agua que se solidifica. Cristaliza en el sistema hexagonal y adopta
formas diferentes, según las condiciones de cristalización.
A consecuencia de su elevado calor especifico y de la gran cantidad de calor que
pone en juego cuando cambia su estado, el agua obra de excelente regulador de
temperatura en la superficie de la Tierra y más en las regiones marinas.
El agua se comporta anormalmente; su presión de vapor crece con rapidez a
medida que la temperatura se eleva y su volumen ofrece la particularidad de ser
mínimo a la de 4°. A dicha temperatura la densidad del agua es máxima, y se ha
tomado por unidad. A partir de 4° no sólo se dilata cuando la temperatura se
eleva,. sino también cuando se enfría hasta 0°: a esta temperatura su densidad es
0,99980 y al congelarse desciende bruscamente hacia 0,9168, que es la densidad
del hielo a 0°, lo que significa que en la cristalización su volumen aumenta en un 9
por 100.
Las propiedades físicas del agua se atribuyen principalmente a los enlaces por
puente de hidrógeno, los cuales se presentan en mayor número en el agua sólida,
en la red cristalina cada átomo de la molécula de agua está rodeado
tetraédricamente por cuatro átomos de hidrógeno de otras tantas moléculas de
agua y así sucesivamente es como se conforma su estructura. Cuando el agua
sólida (hielo) se funde la estructura tetraédrica se destruye y la densidad del agua
líquida es mayor que la del agua sólida debido a que sus moléculas quedan más
cerca entre sí, pero sigue habiendo enlaces por puente de hidrógeno entre las
moléculas del agua líquida.
Cuando se calienta agua sólida, que se encuentra por debajo de la temperatura de
fusión, a medida que se incrementa la temperatura por encima de la temperatura
de fusión se debilita el enlace por puente de hidrógeno y la densidad aumenta más
hasta llegar a un valor máximo a la temperatura de 3.98ºC y una presión de una
atmósfera. A temperaturas mayores de 3.98 ºC la densidad del agua líquida
disminuye con el aumento de la temperatura de la misma manera que ocurre con
los otros líquidos
estructura del agua:
En el agua, los átomos de hidrógeno y de
oxígeno se encuentran unidos por enlaces covalentes, estando escasamente
ionizada:
Es una molécula neutra, con igual número de cargas positivas y negativas.
La distribución de electrones DENTRO de la molécula le da una asimetría
eléctrica, los NUCLEOS de hidrógeno aparecen. Por eso el extremo donde está el
HIDROGENO se comporta como un POLO POSITIVO.
El OXIGENO atrae parte de los electrones, comportándose como un POLO
NEGATIVO.
Así el agua, actúa como un dipolo, creando una capa de hidratación alrededor de
los iones, que debilita la fuerza de atracción entre ellos.
Dado que el átomo de oxígeno es pequeño y bastante electronegativo, la
concentración de electrones en su entorno es elevada, por lo que las cargas
negativas sobre oxígeno y positivas entre los átomos de hidrógeno son
considerables.
Las atracciones dipolo-dipolo entre moléculas de agua son importantes y muy
fuertes, porque las moléculas polares de agua, pueden acercarse mucho más que
moléculas mayores y pueden atraerse fuertemente por su gran polaridad.
Esta atracción dipolo-dipolo se denomina puente de hidrógeno
Hielo y agua liquida
Proveniente del latín aqua, es el término que se usa para referirse al estado
líquido del H2O, y es el más útil. Al encontrarse por debajo de los 100°, el agua se
mantiene intacta. Por esta razón existen los océanos, mares, ríos, lagos o lagunas
dispersos sobre la Tierra.
Contaminación del agua
El agua al caer con la lluvia por enfriamiento de las
nubes arrastra impurezas del aire. Al circular por la superficie o a nivel de capas
profundas, se le añaden otros contaminantes químicos, físicos o biológicos. Puede
contener productos derivados de la disolución de los terrenos: calizas (CO3Ca),
calizas dolomíticas (CO3Ca- CO3Mg), yeso (SO4Ca-H2O), anhidrita (SO4Ca), sal
(ClNa), cloruro potásico (ClK), silicatos, oligoelementos, nitratos, hierro, potasio,
cloruros, fluoruros, así como materias orgánicas.
Hay pues una contaminación natural, pero al tiempo puede existir otra muy notable
de procedencia humana, por actividades agrícolas, ganaderas o industriales, que
hace sobrepasar la capacidad de autodepuración de la naturaleza.
Al ser recurso imprescindible para la vida humana y para el desarrollo
socioeconómico, industrial y agrícola, una contaminación a partir de cierto nivel
cuantitativo o cualitativo, puede plantear un problema de Salud Pública.
Los márgenes de los componentes permitidos para destino a consumo humano,
vienen definidos en los "criterios de potabilidad" y regulados en la legislación. Ha
de definirse que existe otra Reglamentación específica, para las bebidas
envasadas y aguas medicinales.
Para abastecimientos en condiciones de normalidad, se establece una dotación
mínima de 100 litros por habitante y día, pero no ha de olvidarse que hay núcleos,
en los que por las especiales circunstancias de desarrollo y asentamiento
industrial, se pueden llegar a necesitar hasta 500 litros, con flujos diferentes según
ciertos segmentos horarios.
Hay componentes que definen unos "caracteres organolépticos", como calor,
turbidez, olor y sabor y hay otros que definen otros "caracteres fisicoquímicos"
como temperatura, hidrogeniones (pH), conductividad, cloruros, sulfatos, calcio,
magnesio, sodio, potasio, aluminio, dureza total, residuo seco, oxígeno disuelto y
anhídrido carbónico libre.
Todos estos caracteres, deben ser definidos para poder utilizar con garantías, un
agua en el consumo humano y de acuerdo con la legislación vigente, tenemos los
llamados "Nivel-Guía" y la "Concentración Máxima Admisible (C.M.A.)".
Otro listado contiene, "Otros Caracteres" que requieren especial vigilancia, pues
traducen casi siempre contaminaciones del medio ambiente, generados por el
propio hombre y se refieren a nitratos, nitritos, amonio, nitrógeno (excluidos NO2 y
NO3), oxidabilidad, sustancias extraíbles, agentes tensión activos, hierro,
manganeso, fósforo, flúor y deben estar ausentes materias en suspensión.
Otro listado identifica, los "caracteres relativos a las sustancias tóxicas" y define la
concentración máxima admisible para arsénico, cadmio, cianuro, cromo, mercurio,
níquel, plomo, plaguicidas e hidrocarburos policíclicos aromáticos.
Todos estos caracteres se acompañan, de mediciones de otros que son los
"microbiológicos" y los de "radioactividad" y así se conforma, una analítica para
definir en principio, una autorización para consumo humano. Lógicamente también
contiene nuestra legislación, la referencia a los "Métodos Analíticos para cada
parámetro".
Pese a las características naturales de las aguas para destino a consumo humano
y dado su importante papel como mecanismo de transmisión de importantes
agentes microbianos que desencadenan enfermedades en el hombre, "en todo
caso se exige", que el agua destinada a consumo humano, antes de su
distribución, sea sometida a tratamiento de DESINFECCIÓN.
Fuentes de la contaminación
Fuentes de contaminación
Hombre
Alimentos Crudos
Insectos y Roedores
Animales y Pájaros
Polvo
Desperdicios y Basura
El hombre porta bacterias alterantes y patógenas en la boca, nariz, el intestino y la
piel. Se produce una contaminación directa cuando las personas tocan, tosen o
estornudan sobre los alimentos en las áreas de manipulación. El no lavarse las
manos después de ir al baño origina una contaminación directa también.
Tipos de contaminación
En los alimentos existen 4 tipos de contaminación
Contaminación Bacteriana
Contaminación Química
Contaminación Vegetal o Natural
Contaminación Física
1. La contaminación bacteriana es la causa más común de intoxicación
alimentaria. Generalmente debido a la ignorancia del manipulador. Las causas de
las mismas son el no desarrollo por parte de los manipuladores de buenas
prácticas higiénicas, un espacio de trabajo inadecuado, instalaciones,
almacenamiento, desinfección del personal deficientes. La falta de espacio para
refrigeración implica que los alimentos se abandonan en lugares cálidos y
húmedos durante largos periodos de tiempo, y la acumulación en un mismo
frigorífico de alimentos crudos y cocidos.
2. L a contaminación química ocurre cuando el alimento entra en contacto con
sustancias químicas durante su almacenamiento, elaboración, cocinado o
envasado.
3. La contaminación natural o vegetal se da cuando una planta tóxica es
confundida o mezclada con otras.
4. La contaminación física se da cuando se incorporan objetos extraños al
alimento, que son mezclados con éstos accidentalmente durante su
almacenamiento, la elaboración o el cocinado.
Purificación del agua
Las impurezas suspendidas y disueltas en el
agua natural impiden que ésta sea adecuada para numerosos fines. Los
materiales indeseables, orgánicos e inorgánicos, se extraen por métodos de criba
y sedimentación que eliminan los materiales suspendidos. Otro método es el
tratamiento con ciertos compuestos, como el carbón activado, que eliminan los
sabores y olores desagradables. También se puede purificar el agua por filtración,
o por cloración o irradiación que matan los microorganismos infecciosos.
En la ventilación o saturación de agua con aire, se hace entrar el agua en contacto
con el aire de forma que se produzca la máxima difusión; esto se lleva a cabo
normalmente en fuentes, esparciendo agua en el aire. La ventilación elimina los
olores y sabores producidos por la descomposición de la materia orgánica, al igual
que los desechos industriales como los fenoles, y gases volátiles como el cloro.
También convierte los compuestos de hierro y manganeso disueltos en óxidos
hidratados insolubles que luego pueden ser extraídos con facilidad.
La dureza de las aguas naturales es producida sobre todo por las sales de calcio y
magnesio, y en menor proporción por el hierro, el aluminio y otros metales. La que
se debe a los bicarbonatos y carbonatos de calcio y magnesio se denomina
dureza temporal y puede eliminarse por ebullición, que al mismo tiempo esteriliza
el agua. La dureza residual se conoce como dureza no carbónica o permanente.
Las aguas que poseen esta dureza pueden ablandarse añadiendo carbonato de
sodio y cal, o filtrándolas a través de ceolitas naturales o artificiales que absorben
los iones metálicos que producen la dureza, y liberan iones sodio en el agua. Los
detergentes contienen ciertos agentes separadores que inactivan las sustancias
causantes de la dureza del agua.
El hierro, que produce un sabor desagradable en el agua potable, puede extraerse
por medio de la ventilación y sedimentación, o pasando el agua a través de filtros
de ceolita. También se puede estabilizar el hierro añadiendo ciertas sales, como
los polifosfatos. El agua que se utiliza en los laboratorios, se destila o se
desmineraliza pasándola a través de compuestos que absorben los iones.
Purificadores del agua:
Contamos con varios productos, cada uno de los cuales diseñado para una
función específica pero le garantizamos que cumplen con su cometido: eliminar
todas las impurezas del agua de su hogar o negocio.
Purificadores de carbón activado: Ideales para uso doméstico.
Purificadores con cartuchos y luz ultravioleta: El mejor para el hogar, elimina
cualquier tipo de microorganismo.
Purificadores de osmosis inversa: Método superior a los utilizados para depurar
el agua
Embotellada.
Purificadores de agua destilada: Proceso basado en la evaporación del agua
para eliminación de cualquier elemento extraño.
Eliminación de materias en suspensión
Se dispone de distintos métodos de tratamiento del agua que emplean
tecnología simple, de bajo costo. Estos métodos incluyen tamizado; aeración;
almacenamiento y sedimentación; desinfección mediante ebullición, productos
químicos, radiación solar y filtración; coagulación y floculación; y desalinización.
Aeración:
La aeración puede lograrse agitando vigorosamente un recipiente con agua hasta
la mitad o permitiendo al agua gotear a través de bandejas perforadas, elimina las
sustancias volátiles tales como el sulfuro de hidrógeno, que afectan al olor y el
sabor, y oxida el hierro y el manganeso a fin de que formen precipitados que
puedan eliminarse mediante sedimentación o filtración.
Coagulación y floculación:
Si el agua contiene sólidos en suspensión, la coagulación y la floculación pueden
utilizarse para eliminar gran parte del material. En la coagulación, se agrega una
sustancia al agua para cambiar el comportamiento de las partículas en
suspensión. Hace que las partículas, que anteriormente tendían a repelerse unas
de otras, sean atraídas las unas a las otras o hacia el material agregado. La
coagulación ocurre durante una mezcla rápida o el proceso de agitación que
inmediatamente sigue a la adición del coagulante.
El proceso de floculación que sigue a la coagulación, consiste de ordinario en una
agitación suave y lenta. Durante la floculación, las partículas entran más en
contacto recíproco, se unen unas a otras para formar partículas mayores que
pueden separarse por sedimentación o filtración. El alumbre (sulfato de aluminio)
es un coagulante que se utiliza tanto al nivel de familia como en las plantas de
tratamiento del agua.31, 32 Los coagulantes naturales incluyen semillas en polvo
del árbol Moringa olifeira y tipos de arcilla tales como la bentonita.
Los factores que pueden promover la coagulación-floculacion son el gradiente de
la velocidad, el tiempo y al pH. El tiempo y el gradiente de velocidad son
importantes al aumentar la probabilidad de que las partículas se unan y da más
tiempo para que las partículas desciendan, por efecto de la gravedad, y así se
acumulen en el fondo. Por otro parte el pH es un factor prominente en acción
desestabilizadora de las sustancias coagulantes y floculantes.
Filtración:
La filtración incluye el tamizado mecánico, la absorción y, en particular, en filtros
de arena lentos, los procesos bioquímicos. Según el tamaño, el tipo y la
profundidad del filtro, y la tasa de flujo y las características físicas del agua sin
tratar, los filtros pueden extraer los sólidos en suspensión, los patógenos y ciertos
productos químicos, sabores y olores. El tamizado y la sedimentación son
métodos de tratamiento que preceden útilmente a la filtración para reducir la
cantidad de sólidos en suspensión que entran en la fase de filtración. Esto
aumenta el período en el cual el filtro puede operar antes de que necesite limpieza
y sustitución. La coagulación y la floculación también son tratamientos útiles antes
de la sedimentación y mejoran aún más la eliminación de sólidos antes de la
filtración. Para todos nosotros es muy importante el filtrado del agua ya que nos
permite usar y reutilizar el agua para no perderla mucho
Almacenamiento y sedimentación:
Al almacenar el agua en condiciones no contaminantes por un día se puede
conseguir la eliminación de más del 50% de la mayoría de las bacterias. Los
períodos más largos de almacenamiento conducirán a reducciones aún mayores.
Durante el almacenamiento, los sólidos en suspensión y algunos de los patógenos
se depositarán en el fondo del recipiente. El agua sacada de la parte superior del
recipiente será relativamente clara (a menos que los sólidos sean muy pequeños,
tales como partículas de arcilla) y tendrá menos patógenos. El sistema de
tratamiento de tres ollas en las que se echa agua sin tratar a la primera olla, donde
se decanta en la segunda olla después de 24 horas y se echa en la tercera olla
después de 24 horas adicionales, aprovecha los beneficios del almacenamiento y
la sedimentación.
Tamizado:
Es una técnica que se utiliza para separar dos sólidos de distintos tamaños. Es
una técnica de separación mecánica que se hace utilizando una malla o tamiz
para lograr la separación de partículas de diferentes tamaños..
Desinfección
Se refiere a la destrucción de los microorganismos patógenos del agua ya que su
desarrollo es perjudicial para la salud. Se puede realizar por medio de ebullición
que consiste en hervir el agua durante 1 minuto y para mejorarle el sabor se pasa
de un envase a otro varias veces, proceso conocido como aireación, después se
deja reposar por varias horas y se le agrega una pizca de sal por cada litro de
agua. Cuando no se puede hervir el agua se puede hacer por medio de un
tratamiento químico comúnmente con cloro o yodo.
La desinfección: es una forma de asegurar que el agua está libre de patógenos.
La eficacia de la desinfección química y solar, y en menor grado, la ebullición, es
reducida por la presencia de materia orgánica y sólidos en suspensión.
Desinfección por ebullición. Una recomendación típica para desinfectar el agua
mediante desinfección es la de hacer que el agua hierva vigorosamente por 10 a
12 minutos. En realidad, un minuto a 100 °C. destruirá la mayoría de los
patógenos, incluidos los del cólera y muchos mueren a 70 °C. Las desventajas
principales de hervir el agua son las de utilizar combustible y es una labor que
consume mucho tiempo.
Desinfección química. La clorinación es el método más ampliamente utilizado
para desinfectar el agua. La fuente de cloro puede ser el hipoclorito de sodio (tal
como blanqueador casero o electrolíticamente generado a partir de una solución
de sal y agua), la cal clorinada o el hipoclorito hiperconcentrado (comprimidos de
cloro). El yodo es otro desinfectante químico excelente que se utiliza a veces. El
yodo no debería utilizarse por períodos prolongados (más de unas cuantas
semanas). Tanto el cloro como el yodo deben agregarse en cantidades suficientes
para destruir todos los patógenos pero no tanto que el sabor se vea adversamente
afectado. Puede ser difícil decidir cuál es la cantidad apropiada debido a que las
substancias en el agua reaccionarán con el desinfectante y la potencia del
desinfectante puede reducirse con el tiempo según la forma en que se almacene.
La desinfección solar utiliza la radiación solar para inactivar y destruir a los
patógenos que se hallan presentes en el agua. El tratamiento consiste en llenar
recipientes transparentes de agua y exponerlos a plena luz solar por unas cinco
horas (dos días consecutivos bajo un cielo que está 100 por ciento nublado). La
desinfección ocurre por una combinación de radiación y tratamiento térmico (la
temperatura del agua no necesita subir muy por encima de 50 °C). La desinfección
solar requiere agua relativamente clara (turbidez inferior a 30 NTU).
Supresión de sabores
Malos sabores en las aguas brutas
Generalmente, los sabores y olores desagradables de las aguas naturales, se
deben a la presencia de cantidades muy pequeñas de líquidos segregados por
algas microscópicas, especialmente por actinomicetos (Streptomices, Nocardia,
Micromonospora, etc.), que se desarrollan en las aguas de superficie o en el fondo
de los lagos y de los ríos, cuando se reúnen ciertas condiciones de temperatura y
de composición química del agua. Este fenómeno está relacionado
frecuentemente con el estado de contaminación del agua, la vida agrícola
(corrientes de agua de lluvia después del abono de terreno, campañas azucareras.
etc.) y las estaciones del año.
Los actinomicetos y algunas cianofíceas son los causantes de la aparición de
sabores a fango, tierra, moho; se han identificado recientemente las sustancias
que lo producen (geosmina, 2-metil-isoborneol),
Las algas dan al agua en la que se desarrollan, sabores y olores característicos de
la especie predominante; se dice que tiene sabor a moho, a hierba, a geranio, a
judías, a pescado, etc. Estos sabores, sin embargo, son mucho menos frecuentes
que el sabor a fango.
Pueden liberarse también productos malolientes en la descomposición de
vegetales o de materias orgánicas del suelo, en el desove de ciertos peces, en los
vertidos industriales, etc. En este último caso, puede conocerse la industria
contaminante efectuando tomas en el sentido ascendente de la corriente de agua.
Además de su clasificación cualitativa, todo mal sabor puede valorarse
cuantitativamente diluyendo el agua que se está examinando con un agua de
referencia, de sabor agradable y de salinidad parecida a la suya, hasta la
desaparición del mal sabor: el umbral de degustación es igual a la inversa de la
dilución a la que ha sido preciso llegar para obtener este resultado.
Un agua bien tratada deberá tener, por tanto, un umbral igual a 1, que expresa la
ausencia de mal sabor. En algunos paises se practica una medida del olor; en
Francia, se considera preferible situarse en las mismas condiciones de apreciación
que el consumidor, aunque una medida del olor pueda ser, con frecuencia, más
sensible.
La eliminación de sabores y olores se obtiene:
- por aeración, para eliminar especialmente el sulfuro de hidrógeno;
- utilizando un oxidante enérgico.
- El ozono tiene una gran eficacia. Sin embargo, puede suceder que el mal sabor
sea debido a la presencia de varias sustancias al mismo tiempo; en ese caso,
puede preverse un tratamiento en dos fases, por ejemplo, con carbón activo en
polvo (simultáneo a la floculación-decantación) seguido de un afinado con ozono
después de la filtración. A veces son necesarios los dos productos para conseguir
una desodorizaci6n total.
La acción del ozono puede variar en función de la temperatura. Se observa que,
para temperaturas inferiores a 5 ºC, la acción del ozono sobre los compuestos
causantes de los malos olores es pequeña.
Por esta razón, cuando hay que tratar un agua de temperatura variable, interesa
generalmente combinar la acción del ozono con la del carbón activo.
- Cloración, en dosis superior al punto crítico, seguida de eliminación del cloro
residual.
- Empleo de dióxido de cloro.
- Utilización de permanganato potásico eventualmente combinado con carbón
activo.
- Empleo de otros métodos como son el tratamiento con agua oxigenada y la
filtración sobre dióxido de manganeso.
- con carbón activo.
Puede utilizarse solo, en polvo o en grano. El empleo de carbón activo en polvo
adicionado en un decantador, en tanto que la dosis necesaria se mantenga dentro
de ciertos límites (15 a 20 g/m3), es más económico que el del carbón en grano
utilizado como material filtrante. Si el carbón activo en polvo debe añadirse, en
algunos momentos, en dosis fuertes, o si no es suficiente para eliminar todos los
sabores, puede obtenerse un buen resultado combinando la adición de una dosis
menor, en un decantador, con una ozonización final que sirva, además, para la
desinfección. El mayor interés de esta solución combinada, cuando es capaz de
eliminar los sabores indeseables (lo que sucede normalmente), consiste en su
gran elasticidad:
en períodos fríos, puede ser suficiente utilizar dosis de carbón en polvo pequeñas
o aun nulas; como los sabores se intensifican normalmente con la temperatura, se
aumenta la dosis de ozono hasta la capacidad máxima de la planta y, a
continuación, se aumenta igualmente la dosis de carbón hasta hacer frente a las
puntas de sabor. Con esto se limitan los gastos de carbón en polvo, utilizando de
la mejor forma posible el gasto efectuado para la ozonización, que no puede
reemplazarse, en su acción bactericida, por ningún carbón.
El costo de producción de 3 g de ozono, incluidos los gastos de amortización es
comparable al precio de 10 g de carbón activo en polvo; por ello interesa utilizar el
ozono como tratamiento de base, cuando se dispone de este elemento para la
desinfección, y tomar el carbón activo en polvo como complemento.
Por último, si la combinación ozono-carbón activo en polvo no puede llegar a
eliminar totalmente los sabores, o si para ello es necesario una dosis media de
carbón superior a 20 g/m3, o no se dispone de ozono, puede ser interesante
efectuar una filtración sobre carbón activo en grano, ya que el costo de inversión
de éste puede amortizarse en unos años.
B. Malos sabores producidos por el tratamiento
El empleo de cloro o de ozono, debido a la formación de compuestos de adición o
de sustitución, puede dar lugar a la aparición de malos sabores. En especial, la
presencia de fenol, aun en estado de trazas, origina la formación de clorofenol que
tiene un sabor medicinal.
Algunos sabores son debidos también a la combinación del cloro con ciertas
materias nitrogenadas y a la formación de tricloruro de nitrógeno NCI3, de olor a
geranio.
Para identificar el olor especial del tricloruro de nitrógeno en el agua, basta
compararlo con el de una muestra preparada de la forma siguiente: en un frasco
de 500 ml, se introducen 250 ml de agua destilada, a los que se añaden unos
cristales de cloruro amónico y después agua de cloro en cantidad justamente
suficiente para que una pequeña parte de la muestra, tratada separadamente con
ortotolidina, dé inmediatamente una ligera coloración amarilla.
En estas condiciones, se obtiene siempre la formación de tricloruro de nitrogeno
en menos de 15 mm, ya que el líquido se acidifica con el agua de cloro Los
frascos utilizados para comparar estos olores deben mantenerse cerrados y
lavados después de su uso con agua corriente para evitar todo riesgo de explosión
del NCI3.
La formación de tricloruro de nitrógeno es más rápida con sustancias amoniacales
que con materias albuminoideas. En este último caso, la duración de la reacción
puede ser superior a las dos horas, Esto explica que un agua sin olor a la salida
de una planta de tratamiento, pueda presentar olores en su distribución.
En todos los casos, la desinfección al punto crítico da el sabor mínimo La
supercloración, seguida de una eliminación total del cloro residual, elimina
totalmente el tricloruro de nitrógeno y, en gran parte, el clorofenol; sin embargo la
eliminación química del cloro deja generalmente subsistir pequeños sabores
medicinales que se evitan totalmente con un tratamiento con carbón activo.
El dióxido de cloro destruye eficazmente los clorofenoles, pero en mucho menor
grado el tricloruro de nitrógeno.
Se obtiene una eliminación total de los sabores y olores debidos al tratamiento de
cloración, mediante el empleo de carbón activo (estudiado en el párrafo anterior).
C. Malos sabores producidos en las conducciones
El sabor a clorofenol debido a la reacción del cloro con el alquitrán de hulla de las
tuberías, desaparece normalmente con bastante rapidez.
El empleo, actualmente generalizado, de revestimientos interiores a base de
alquitrán de petróleo o de betún, ha hecho desaparecer este problema. Aparecen,
sin embargo, otros sabores producidos por bacterias o mohos muy difíciles de
eliminar. Estos organismos se desarrollan únicamente en aguas pobres en
oxígeno y ricas en nitrógeno amoniacal. Se impide, por tanto, su desarrollo con
una aeración enérgica y manteniendo en el agua trazas de antiséptico cloro o
cloraminas.
Ablandamiento de agua
La dureza en el agua se genera como consecuencia de la presencia de ciertas
sales en el agua. Los iones presentes en un agua dura son Calcio (Ca2+),
Magnesio (Mg2+) y bicarbonatos (HCO3-). Estos iones o minerales son los
causantes de la formación de depósitos en las tuberías y demás equipos
utilizados en los sistemas de agua potable y de agua de proceso.
Las unidades ablandadoras ofrecen una solución para el ablandamiento del agua
dura y eliminación de dichos depósitos.
Proceso de ablandamiento de agua
Estos equipos están destinados a mejorar la calidad del agua por medio de la
absorción de iones dobles de difícil disolución (Principalmente Calcio y Magnesio)
que producen el endurecimiento del agua.
El agua cruda ingresa por la parte superior del equipo de la columna de
ablandamiento de agua, atraviesa el manto de resinas, pasa por las boquillas
difusoras hacia la cámara inferior, saliendo por el punto de salida fijo en la parte
inferior del recipiente.
La absorción es realizada por medio de resinas catiónicas sodicas que adhieren
los iones de difícil disolución y liberan en su lugar iones simples, que se disuelven
con facilidad.
Proceso de Regeneracion Cuando la resina se colmata de iones, se hace fluir
una solución salina a través de las resinas, para su recuperación. El agua de
regeneración ingresa a la columna por la parte inferior, pasa por las boquillas,
regenera las resinas y expande el manto. Este se eleva de manera uniforme sobre
toda la superficie. El exceso de la solución salina es enjuagado y la resina vuelve
a estar lista para cumplir su función. Todo el proceso de limpieza se realiza
totalmente automático, por medio de las válvulas hidráulicas. Básicamente el
proceso de limpieza consta de las siguientes operaciones: Operación normal,
enjuague lento, enjuague y contra lavado.
Principio Operativo
Los ablandadores de agua tienen una estructura especial compuesta por una
placa de difusión inferior que separa el manto de resinas en dos cámaras. Sobre la
cámara superior están montados unos codos o boquillas especiales tipo
troncocónico de polipropileno, modelo E400-700. Esta composición es
fundamental para una distribución de flujo homogéneo sobre el manto de resina.
La distribución de flujo durante la regeneración es uniforme, lo cual permite la
limpieza de resina e impide la formación de "Hendiduras y Canalizaciones." No
hay capa de resina de bajo de los codos o boquillas de regeneración lo que impide
una limpieza insuficiente de la resina. La distribución es uniforme por sobre todo el
manto de resinas durante la etapa de ablandado, lo que asegura una alta calidad
de agua tratada.
Desalinización:
Las sales químicas excesivas en el agua le dan mal sabor. La desalinización
mediante destilación produce agua sin sales químicas y pueden utilizarse varios
métodos al nivel de familia, por ejemplo, para tratar el agua de mar. La
desalinización también es eficaz para eliminar otros productos químicos tales
como el fluoruro, el arsénico y el hierro.
OPERACIONES UNITARIAS PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS
Tratamiento de agua
En ingeniería ambiental el término tratamiento de aguas es el conjunto de
operaciones unitarias de tipo físico, químico o biológico cuya finalidad es la
eliminación o reducción de la contaminación o las características no deseables de
las aguas, bien sean naturales, de abastecimiento, de proceso o residuales —
llamadas, en el caso de las urbanas, aguas negras—. La finalidad de estas
operaciones es obtener unas aguas con las características adecuadas al uso que
se les vaya a dar, por lo que la combinación y naturaleza exacta de los procesos
varía en función tanto de las propiedades de las aguas de partida como de su
destino final.
Debido a que las mayores exigencias en lo referente a la calidad del agua se
centran en su aplicación para el consumo humano y animal estos se organizan
con frecuencia en tratamientos de potabilización y tratamientos de depuración de
aguas residuales, aunque ambos comparten muchas operaciones.
Operaciones unitarias para el tratamiento de aguas residuales
Se conoce como operaciones unitarias aquellos métodos de tratamiento en los
que predominan los fenómenos físicos, mientras que aquellos métodos en los que
la eliminación de los contaminantes se realiza en base de procesos químicos o
biológicos se conocen como proceso unitarios. En la actualidad, las operaciones y
procesos unitarios se agrupan entre sí para construir los llamados tratamiento
primario, secundario y terciarios.
El tratamiento primario contempla el uso de operaciones físicas tales como las
rejillas, tanques de sedimentación y flotación para la eliminación de los sólidos
sedimentables y flotantes presentes en el agua residual. En el tratamiento
secundario se realizan procesos biológicos y químicos los que se emplean para
eliminar la mayor parte de la materia orgánica y elementos patógenos. En el
tratamiento terciario se emplean combinaciones adicionales de los procesos y
operaciones
Tecnologías especializadas para tratamiento de agua
Flotación con aire disuelto
La flotación con aire disuelto es una forma de tecnología coagulación-floculación
que se utiliza como pretratamiento.
El uso de esta técnica previo a la filtración de agua reduce las obstrucciones que
causan problemas de mantenimiento de la filtración corriente abajo.
La flotación con aire disuelto está especialmente indicada para la eliminación de
algas, colores no deseados, y partículas más ligeras que se resisten la
sedimentación del agua de fuente tratada.
Este proceso no es eficiente con aguas de elevada turbidez ya que las partículas
más pesadas, como el limo y la arcilla, no llegan a flotar hasta la superficie con
facilidad.
La flotación con aire disuelto es una alternativa para la sedimentación. Ésta realiza
la tarea de forzar a los grumos del contaminante hacia la superficie en lugar de
permitir que se asienten en el fondo.
Floculación-Cloración
Este método incorpora la coagulación - floculación seguida por la cloración ha sido
desarrollado como tecnología especialmente en los países en vías de desarrollo.
El proceso utiliza un paquete pequeño de sulfato ferroso en polvo (un floculante de
uso frecuente) e hipoclorito de calcio (un desinfectante de uso frecuente). Un
usuario abre el paquete, añade el contenido a una cubeta abierta que contiene
aproximadamente 10 litros de agua, agita la mezcla durante 5 minutos, permite
que los sólidos se asienten en el fondo, cuela el agua con un paño de algodón y la
trasiega a otro recipiente, y espera 20 minutos para que el cloro desinfecte el
agua.
La combinación de eliminación de partículas y desinfección produce la eliminación
de bacterias, virus y protozoos, incluso en aguas con alta turbidez, con suma
eficacia. Gracias a esta tecnología, se han reducido significativamente las
enfermedades diarreicas en varias regiones. Por otra parte, el proceso de
floculación ayuda a eliminar el arsénico; sin embargo, estos sistemas no compiten
con los modernos tratamientos centralizados de alta calidad.
Ablandamiento con cal
El ablandamiento con cal se utiliza para ablandar el agua, es decir, eliminar las
sales minerales de calcio y magnesio. Además se eliminan toxinas perjudiciales
como el arsénico y el radón. Aunque no existe opiniones consensuadas, algunos
estudios han sugerido que el ablandamiento del agua con cal es eficaz para
eliminar la Giardia.
Las aguas duras son responsables de muchos problemas. Una forma sencilla de
reconocerlas es ver que impide que el jabón haga espuma. Por otra parte, estas
aguas generan problemas en las tuberías, calderas y calentadores de agua
caliente porque causan incrustaciones (“scale”).
Para evitar tales inconvenientes, muchas instalaciones de tratamiento usan el
ablandamiento con cal para ablandar aguas duras para el uso del consumidor.
Antes de usar el ablandamiento con cal, se debe determinar la química necesaria
para el ablandamiento. Ésta es una tarea relativamente fácil para las fuentes de
agua subterránea, las cuales permanecen más constantes en su composición. Sin
embargo en las aguas superficiales, existen fluctuaciones en la calidad y quizá
requieran cambios frecuentes en la mezcla química de ablandamiento.
El tratamiento consiste en agregar al agua cal y algunas veces carbonato de sodio
cuando ésta ingresa en un clarificador por contacto de sólidos combinados. Esto
eleva el pH (es decir, aumenta la alcalinidad) y provoca la precipitación del
carbonato cálcico. Luego el pH del efluente del clarificador se vuelve a reducir, y el
agua se filtra entonces a través de un filtro con medios granulares.
Es importante aclarar que este sistema debe ser supervisados por operadores
técnicos capacitados (al igual que los anteriores), ya que el método de
ablandamiento con cal no es económico en sistemas pequeños.
Uso de agua
El agua es esencial para la mayoría de las formas de vida
conocidas por el hombre, incluida la humana. El acceso al agua potable se ha
incrementado durante las últimas décadas en la superficie terrestre. Sin embargo
estudios de la FAO, estiman que uno de cada cinco países en vías de desarrollo
tendrá problemas de escasez de agua antes de 2030; en esos países es vital un
menor gasto de agua en la agricultura modernizando los sistemas de riesgo. Se
pueden definir en:
CONSUMO DOMÉSTICO. Comprende el consumo de agua en nuestra
alimentación, en la limpieza de nuestras viviendas, en el lavado de ropa, la higiene
y el aseo personal...
CONSUMO PÚBLICO. En la limpieza de las calles de ciudades y pueblos, en las
fuentes públicas, ornamentación, riego de parques y jardines, otros usos de
interés comunitario, etc..
USO EN AGRICULTURA Y GANADERÍA. En agricultura, para el riego de los
campos. En ganadería, como parte de la alimentación de los animales y en la
limpieza de los establos y otras instalaciones dedicadas a la cría de ganado.
EL AGUA EN LA INDUSTRIA. En las fábricas, en el proceso de fabricación de
productos, en los talleres, en la construcción…
EL AGUA, FUENTE DE ENERGÍA. Aprovechamos el agua para producir energía
eléctrica (en centrales hidroeléctricas situadas en los embalses de agua).
En algunos lugares se aprovecha la fuerza de la corriente de agua de los ríos para
mover máquinas (molinos de agua, aserraderos…)
EL AGUA, VÍA DE COMUNICACIÓN. Desde muy antiguo, el hombre aprendió a
construir embarcaciones que le permitieron navegar por las aguas de mares, ríos y
lagos. En nuestro tiempo, utilizamos enormes barcos para transportar las cargas
más pesadas que no pueden ser transportadas por otros medios.
DEPORTE, OCIO Y AGUA. En los ríos, en el mar, en las piscinas y lagos, en la
montaña… practicamos un gran número de deportes: vela, submarinismo, winsurf,
natación, esquí acuático, waterpolo, piragüismo, ráfting, esquí, patinaje sobre
hielo, jockey…
Además pasamos parte de nuestro tiempo libre disfrutando del agua en las
piscinas, en la playa, en los parques acuáticos … o, simplemente, contemplando y
sintiendo la belleza del agua en los ríos, las cascadas, los arroyos, las olas del
mar, las montañas nevadas…
