revista del agua
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Del latín aqua, el agua es una
sustancia cuyas moléculas están
compuestas por un átomo de
oxígeno y dos átomos de
hidrógeno.
Se trata de un líquido inodoro (sin
olor), insípido (sin sabor) e
incoloro (sin color), aunque
también puede hallarse en estado
sólido (cuando se conoce como
hielo) o en estado gaseoso
(vapor).
El agua es el componente que
aparece con mayor abundancia en
la superficie terrestre (cubre cerca
del 71% de la corteza de la
Tierra). Forma los océanos, los
ríos y las lluvias, además de ser
parte constituyente de todos los
organismos vivos.
La circulación del agua en los
ecosistemas se produce a través de
un ciclo que consiste en la
evaporación o transpiración, la
precipitación y el desplazamiento
hacia el mar.
Las propiedades fisicoquímicas
más notables del agua son:
El agua es líquida en
condiciones normales de
presión y temperatura. El
color del agua varía según su
estado: como líquido, puede
parecer incolora en pequeñas
cantidades, aunque en el
espectrógrafo se prueba que
tiene un ligero tono azul
verdoso. El hielo también
tiende al azul, y en estado
gaseoso (vapor de agua) es
incolora.
El agua bloquea solo
ligeramente la radiación solar
fuerte, permitiendo que las
plantas acuáticas absorban su
energía.
La capilaridad se refiere a la
tendencia del agua a moverse
por un tubo estrecho en
contra de la fuerza de la
gravedad. Esta propiedad es
aprovechada por todas las
plantas vasculares, como los
árboles.
El agua es un disolvente muy
potente, al que se ha
catalogado como el disolvente
universal, y afecta a muchos
tipos de sustancias distintas.
El agua es miscible con
muchos líquidos, como el
etanol, y en cualquier
proporción, formando un
líquido homogéneo. Por otra
parte, los aceites son
inmiscibles con el agua, y
forman capas de variable
densidad sobre la superficie del
agua. Como cualquier gas, el
vapor de agua es miscible
completamente con el aire.
El agua pura tiene una
conductividad eléctrica
relativamente baja, pero ese
valor se incrementa
significativamente con la
disolución de una pequeña
cantidad de material iónico,
como el cloruro de sodio.
La densidad del agua líquida es
muy estable y varía poco con
los cambios de temperatura y
presión. A la presión normal
(1 atmósfera), el agua líquida
tiene una mínima densidad
(0,958 kg/l) a los 100 °C. Al
bajar la temperatura, aumenta
la densidad (por ejemplo, a
90 °C tiene 0,965 kg/l) y ese
aumento es constante hasta
llegar a los 3,8 °C donde
alcanza una densidad de
1 kg/litro. Esa temperatura
(3,8 °C) representa un punto
de inflexión y es cuando
alcanza su máxima densidad (a
la presión mencionada). A
partir de ese punto, al bajar la
temperatura, la densidad
comienza a disminuir, aunque
muy lentamente (casi nada en
la práctica), hasta que a los
0 °C disminuye hasta
0,9999 kg/litro. Cuando pasa al
estado sólido (a 0 °C), ocurre
una brusca disminución de la
densidad pasando de
0,9999 kg/l a 0,917 kg/l.
El agua puede descomponerse
en partículas de hidrógeno y
oxígeno mediante electrólisis.
Como un óxido de hidrógeno,
el agua se forma cuando el
hidrógeno se quema o
reacciona con oxígeno. El agua
no es combustible, puesto que
es un producto residual de la
combustión del hidrógeno.
Actualmente se sigue
investigando sobre la naturaleza
de este compuesto y sus
propiedades, a veces
traspasando los límites de la
ciencia convencional.
La estructura molecular del agua
está formada por un átomo de
oxígeno y dos átomos de
hidrógeno, enlazados
químicamente mediante enlaces
polares covalentes. Los ángulos
entre los enlaces son de 105º. El
átomo de oxígeno tiene dos pares
de electrones no compartidos, lo
cual causa que el extremo del
oxígeno de la molécula de agua
tenga una leve electrificación
negativa neta. Los átomos de
hidrógeno dan al otro extremo de
la molécula de agua, una leve
electrificación positiva neta.
El agua en el planeta se encuentra
en tres fases: líquida, sólida y
gaseosa.
El agua líquida es la más densa de
las tres fases y sus moléculas se
distribuyen en forma menos
ordenada que en la fase sólida y
más ordenada que la fase gaseosa.
Un líquido tiene un volumen
definido, pero no una forma
definida.
Así el agua líquida puede tomar la
forma de su contenedor, ya sea un
cilindro o bien una caja. . Se
denomina hielo al agua en su fase
sólida, siendo prácticamente agua
pura ya que no permite sales en su
interior. Los sólidos poseen una
distribución de moléculas más
ordenada, mecánicamente rígida,
por lo que el hielo, como todos los
sólidos, tiene forma y tamaño
definido, siendo ambos
independientes de su contenedor.
El agua en fase gaseosa es llamada
vapor o vapor de agua. Esta fase se
caracteriza porque sus moléculas
se encuentran menos
cohesionadas entre ellas, que en
las fases sólidas o líquidas. Como
cualquier gas, el vapor de agua no
tiene forma ni tamaño definido.
Por ejemplo, se puede poner un
poco de gas en un globo y luego
cambiar la forma y tamaño del gas
con solo deformar el globo.
Los cambios de fase entre sólido,
líquido y gas tienen nombres
específicos. La transición de estado
sólido a líquido se denomina
fusión o derretimiento y su inverso
es congelamiento. La temperatura
a la cual esto ocurre se les llama
punto de fusión, o de
congelamiento respectivamente,
siendo para el agua pura a 0 ºC. Si
se mantiene la temperatura del
agua a 0 ºC en un contenedor
cerrado que tiene 1 atm de
presión, las dos fases coexistirán en
equilibrio.
La transición de estado líquido a
gaseoso en el agua pura es llamada
evaporación y su inverso como
condensación. La temperatura a la
cual esto ocurre se les llama punto
de ebullición, o de condensación
respectivamente, siendo para el
agua de 100 ºC. Si se calienta a
100 ºC en un contenedor cerrado
a 1 atm de presión, las dos fases
coexistirán en el equilibrio. Si se
abriera el contenedor, algunas de
las moléculas del gas escaparían.
La transición directa desde la fase
sólida a gaseosa en agua pura se
denomina sublimación. El hielo
sublimará, especialmente en los
climas polares.
Cuando se le aplica calor a una
sustancia, las moléculas se mueven
más rápido y se apartan unas de
otras, lo que disminuye la densidad
de la sustancia.
Contaminación es la acción y el
efecto de introducir materias, o
formas de energía, o inducir
condiciones en el agua que, de
modo directo o indirecto,
impliquen una alteración
perjudicial de su calidad en
relación con los usos posteriores
o con su función ecológica.
Tipos de contaminación de agua.
La contaminación del agua puede
estar producida por:
Compuestos minerales:
pueden ser sustancias tóxicas
como los metales pesados
(plomo, mercurio, etc.),
nitratos, nitritos. Otros
elementos afectan a las
propiedades organolépticas
(olor, color y sabor) del agua
que son el cobre, el hierro,
etc. Otros producen el
desarrollo de las algas y la
eutrofización (disminución de
la cantidad de O2 disuelto en
el agua) como el fósforo.
Compuestos orgánicos (fenoles,
hidrocarburos, detergentes, etc.)
Producen también eutrofización
del agua debido a una
disminución de la concentración
de oxigeno, ya que permite el
desarrollo de los seres vivos y
éstos consumen O2. .
La contaminación
microbiológica se produce
principalmente por la presencia
de fenoles, bacterias, virus,
protozoos, algas unicelulares
La contaminación térmica
provoca una disminución de la
solubilidad del oxigeno en el
agua
Tipos de agua en función del
origen de contaminación.
Aguas residuales urbanas: aguas
fecales, aguas de fregado, agua
de cocina. Los principales
contaminantes de éstas son la
materia orgánica y
microorganismos. Estas aguas
suelen verterse a ríos o al mar
tras una pequeña depuración.
Aguas residuales industriales:
contienen casi todos los tipos
de contaminantes (minerales,
orgánicas, térmicos por las
aguas de refrigeración). Estas
aguas se vierten a ríos u mares
tras una depuración parcial.
Aguas residuales ganaderas: el
tipo de contaminantes va a ser
materia orgánica y
microorganismos. Pueden
contaminar pozos y aguas
subterráneas cercanas.
Aguas residuales agrícolas: los
contaminantes que contienen
son materia orgánica
(fertilizantes, pesticidas).
Pueden contaminar aguas
subterráneas, ríos, mares,
embalses, etc.
Mareas negras. La causa de
éstas es el vertido de petróleo
debido a perdidas directas de
hidrocarburos (solo un 9%),
siendo las fuentes de
contaminación marina por
petróleo más importantes las
constituidas por las
operaciones de limpieza y
lastrado de las plantas
petrolíferas
El proceso de purificación de agua
potable es una serie de pasos al
cual el agua se somete para
eliminar microrganismos y
residuos a fin de obtener agua de
mayor pureza y calidad
consumible.
Existen diferentes pasos a seguir
para la purificación del agua
potable:
Cloración
Filtración a través de lecho
profundo
Filtración a través de carbón
activado
Filtración por cartucho
Suavización del agua
Rayos de luz uv
Ozonifización del agua
Cloración
Es el procedimiento primario de
desinfección de agua, en el que se
emplean compuestos clorados,
tiene acción germicida que elimina
algunas bacterias, mohos y algas;
además que mantiene un equilibrio
de la población de
microorganismos patógenos que
pudieran encontrarse en el agua.
Filtración a través de lecho
profundo
Es un sistema de filtrado que atrapa
las partículas de mayor tamaño
suspendidas en el agua quedando
en las distintas capas de arena que,
en relación, guardan distinto
espesor.
Filtración a través de carbón
activado
Es un filtro que contiene carbón
activado que logra eliminar algún
sabor u olor del agua, como es el
caso del cloro o mercurio. El paso
de agua por este filtro tiene que ser
lento para así permitirle quitarle la
mayor parte de impurezas al agua.
Filtración por cartucho
Es último paso del agua para
lograr su pulido físico, el agua
pasa a través de un dispositivo
que contiene papel filtro con la
capacidad de retener algún
posible residuo suspendido en el
agua de un tamaño aproximado
de hasta 0.22 micras, aunque en
las plantas purificadoras el filtrado
típico es de 5 micras. Cuando el
cartucho se ensucia por el exceso
de materia suspendida solo se
cambia por otro o bien puede
lavarse y reutilizarse.
Suavización del agua
Se lleva a cabo en el filtro
suavizador y es para quitarle la
dureza al agua (contenido alto en
sales).En este filtro se usan resinas
que retienen el calcio, sodio y
magnesio y pueden ser naturales
o creadas artificialmente ,los
sólidos en suspensión (sales) que
quedan flotando por encima de la
resina se drenan y se van al
drenaje.
Ósmosis inversa
Es conocida como ultra
purificación en la cual se hace
pasar al agua a altas presiones a
través de una membrana
semipermeable que separa el
agua más alta en sales y el agua
baja en sales.
Luz ultravioleta
La luz ultravioleta se usa para
matar a bacterias pues gracias al
espectro que tiene es posible
llegar a exterminarlas
esterilizando así al agua.
Ozonificación de agua
Se emplea después de que el agua
ha pasado por los rayos
ultravioleta para poder eliminar la
radiación de estos, es un gas que
se inyecta al agua de la forma más
directa posible en combinación
con el aire que al tener contacto
con el agua lleva cabo la
oxidación de los compuestos
orgánicos e inorgánicos de está,
destruyéndolos y evitando la
formación de algas.
Toda agua servida o residual debe
ser tratada, tanto para proteger la
salud pública como para preservar
el medio ambiente. Antes de tratar
cualquier agua servida se debe
conocer su composición. Esto es lo
que se llama caracterización del
agua.
Una Estación depuradora de aguas
residuales tiene la función de
eliminar toda contaminación
química y bacteriológica del agua
que pueda ser nociva para los
seres humanos, la flora y la fauna,
de manera que se pueda devolver
el agua al medio ambiente en
condiciones adecuadas.
El proceso, además, debe ser
optimizado de manera que la
planta no produzca olores
ofensivos hacia la comunidad en la
cual está inserta. Una planta de
aguas servidas bien operada debe
eliminar al menos un 90 % de la
materia orgánica y de los
microorganismos patógenos
presentes en ella.
Entre las operaciones que se
utilizan en los tratamientos
primarios de aguas contaminadas
están: la filtración, la
sedimentación, la flotación, la
separación de aceites y la
neutralización.
El tratamiento primario de las
aguas negras es un proceso
mecánico que utiliza cribas para
separar los desechos de mayor
tamaño como palos, piedras y
trapos. Las aguas negras de las
alcantarillas llegan a la cámara de
dispersión en donde se
encuentran las cribas, de donde
pasan las aguas negras al tanque
de sedimentación, de donde los
sedimentos pasan a un tanque
digestor y luego al lecho secador,
para luego ser utilizados como
fertilizante en las tierras de
cultivo o a un relleno sanitario o
son arrojados al mar. Del tanque
de sedimentación el agua es
conducida a un tanque de
desinfección con cloro (para
matarle las bacterias) y una vez
que cumpla con los límites de
depuración sea arrojada a un
lago, un río o al mar.
Otra manera de hacer el
tratamiento primario a las aguas
negras conocidas también como
aguas crudas de albañal, consiste
en hacerla pasar a través de una
criba de barras para separar los
objetos de mayor tamaño.
Algunas plantas de tratamiento de
aguas negras tienen trituradores
para los objetos grandes con el
objeto de que no obstruyan esta
etapa del tratamiento.
Luego pasan las aguas a un tanque
de sedimentación donde fluye
lentamente para que sedimenten
las piedras, arena y otros objetos
pesados. De éste tanque las aguas
negras pasan a otro grande
llamado de asentamiento, en
donde se sedimentan los sólidos
en suspensión (quedan como
lodos en el fondo del tanque) y,
los aceites y las grasas flotan en
forma de nata o espuma.
Después de este proceso, en
algunos casos, el agua que queda
entre el lodo y la nata se escurre o
libera al ambiente o se le da un
tratamiento con cloro (proceso de
cloración) para matarle las bacterias
antes de ser arrojadas al ambiente o
se hace pasar al tratamiento
secundario.
El tratamiento primario de las aguas
negras elimina alrededor del 60 %
de los sólidos en suspensión y el 35
% de los materiales orgánicos (35 %
de la demanda bioquímica de
oxígeno).
Solamente en los países
desarrollados se trata cerca del 30
% de las aguas negras domésticas
mediante el tratamiento primario y
cerca del 60 % se somete al
tratamiento secundario ya que éste
cuesta aproximadamente el doble
de lo que cuesta el tratamiento
primario.
Tratamiento secundario de las
aguas negras
Entre las operaciones que se
utilizan en el tratamiento
secundario de las aguas
contaminadas están: el proceso
de lodos activados, la aireación u
oxidación total, filtración por
goteo y el tratamiento
anaeróbico.
El tratamiento secundario de
aguas negras es un proceso
biológico que utiliza bacterias
aerobias como u primer paso
para remover hasta cerca del 90
% de los desechos
biodegradables que requieren
oxígeno. Después de la
sedimentación, el agua pasa a un
tanque de aireación en donde se
lleva a cabo el proceso de
degradación de la materia
orgánica y posteriormente pasa a
un segundo tanque de
sedimentación, de ahí al tanque
de desinfección por cloro y
después se descarga para su
reutilización
Tratamiento terciario de las aguas
negras
Entre las operaciones que se utilizan
en el tratamiento terciario de aguas
contaminadas están: la
microfiltración, la coagulación y
precipitación, la adsorción por
carbón activado, el intercambio
iónico, la ósmosis inversa, la
electrodiálisis, la remoción de
nutrientes, la cloración y la
ozonización.
En este, se busca eliminar los
contaminantes orgánicos, los
nutrientes como los iones fosfato y
nitrato o cualquier exceso de sales
minerales. En el tratamiento terciario
de aguas negras de desecho se
pretende que sea lo más pura posible
antes de ser arrojadas al medio
ambiente. Dentro del tratamiento de
las aguas de desecho para la
eliminarles los nutrientes están la
precipitación, la sedimentación y la
filtración. Actualmente se aplican
muy pocos tratamientos terciarios a
las aguas negras domésticas.
La desinfección del agua significa
la extracción, desactivación o
eliminación de los
microorganismos patógenos que
existen en el agua. La destrucción
y/o desactivación de los
microorganismos supone el final
de la reproducción y crecimiento
de esto microorganismos. Si estos
microorganismos no son
eliminados el agua no es potable y
es susceptible de causar
enfermedades. El agua potable no
puede contener estos
microorganismos.
La desinfección se logra mediante
desinfectantes químicos y/o físicos.
Estos agentes también extraen
contaminantes orgánicos del agua,
que son nutrientes o cobijo para
los microorganismos.
Compuestos físicos para la
desinfección del agua:
- Luz Ultravioleta (UV)
- Radiación electrónica
- Rayos Gamma
- Sonido
- Calor
Los desinfectantes no solo deben
matar a los microorganismos sino
que deben además tener un efecto
residual, que significa que se
mantienen como agentes activos en
el agua después de la desinfección
para prevenir el crecimiento de los
microorganismos en las tuberías
provocando la re contaminación del
agua.
Compuestos químicos para la
desinfección del agua:
- Cloro (Cl2)
- Dióxido de Cloro (ClO2)
- Hipoclorito (OCl-)
- Ozono (O3)
- Halógenos: Bromo (Br2), Iodo (I)
- Cloruro de Bromo (BrCl)
- Metales: cobre (Cu2+), plata (Ag+)
- Permanganato potasico (KMnO4)
- Fenoles
- Alcoholes
- Jabones y detergentes
- Sales de amonio
- Peroxido de Hidrogeno
- Distintas ácidos y bases
Cuando el agua contiene una
cantidad significativa de calcio y
magnesio, es llamada agua dura.
El agua dura que se conoce para
bloquear los tubos y evitar la
disolución de jabón y detergentes.
El ablandamiento del agua es una
técnica que mejora la eliminación
de los iones que el agua hará que
sea difícil, la mayoría de los casos
en los iones de calcio y magnesio.
Durante el ablandamiento
también puede eliminar los iones
de hierro. La mejor manera de
ablandar el agua y "uso de la
unidad de descalcificación de agua
y conectarla directamente a la
fuente de agua.
Un ablandador de agua es un
elemento utilizado para ablandar
el agua, la eliminación de los
minerales que causan la dureza..
Los ablandadores de agua son los
intercambiadores de iones
específicos, para la eliminación de
los iones con carga positiva, ya que
eliminan principalmente los iones de
calcio (Ca2 +) y magnesio (Mg 2 +), a
menudo referido como "minerales
de dureza" ablandadores son algunas
veces aplicada. eliminar el hierro:
sus dispositivos puede eliminar hasta
cinco miligramos por litro (5 mg / l)
de hierro disuelto. Pueden ser
operados de forma automática,
semiautomática o manualmente. Un
recoge minerales de dureza que
determinan dentro de su tanque de
acondicionamiento y de vez en
cuando hace a la Drenaggio.
Scambiatori iónicos son a menudo
usados para el ablandamiento de '
agua: cuando un intercambiador de
iones se usa en estos casos,
reemplaza los iones de calcio y
magnesio en el agua con otros iones,
por ejemplo, el sodio o de potasio.
El intercambiador de iones se
añadirán a la reserva del
intercambiador de calor en forma de
sales de potasio y de sodio (NaCl y
KCl).
La desalinización es un proceso
mediante el cual se elimina la sal
del agua de mar o salobre. Las
plantas desalinizadoras (también
conocidas como desaladoras, ver
nota terminológica) son
instalaciones industriales
destinadas a la desalinización,
generalmente del agua de mar o
de lagos salados para obtener agua
potable.
El agua del mar tiene sales
minerales disueltas. Debido a la
presencia de estas sales, el agua
del mar es salobre y no es potable
para el ser humano y su ingestión
en grandes cantidades puede
llegar a provocar la muerte.
El 97,5 % del agua que existe en
nuestro planeta es salada y sólo
una cantidad inferior al 1 % es
apta para el consumo humano.
Conseguir potabilizar el agua del
mar es una de las posibles
soluciones a la escasez de agua
potable.
Mediante la desalinización del
agua del mar se obtiene agua
dulce apta para el abastecimiento
y el regadío. Las plantas
desalinizadoras de agua de mar
han producido agua potable
desde hace muchos años, pero
el proceso era muy costoso y
hasta hace relativamente poco
sólo se han utilizado en
condiciones extremas.
Los principales procesos de
transferencia utilizados en el
tratamiento del
agua para consumo humano son
los siguientes:
transferencia de sólidos;
transferencia de iones;
transferencia de gases, y
transferencia molecular o de
nutrientes
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.
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…
