Caracteristicas Fisicoquimicas Del Agua(1)

8/15/2019 Caracteristicas Fisicoquimicas Del Agua(1)

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ING. JUAN QUIÑONES LUCEROPROFESOR ULADECHEMAIL: [email protected]

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y

ALCANTARILLADOSESION I : FUENTES DE AGUA Y

PROPIEDADES FISICO QUIMICAS DEL AGUA


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Capítulo 3. POTABILIZACIÓN DE AGUAS

INTRODUCCIÓN

Sesión I:Características fisicoquímicas del agua

algunos gases (aire, anhídrido carbónico, etc ) y sales ( de K, Na,Mg, etc.),generalmente sulfatos y carbonatos.

Pero el exceso de estas sustancias las hace ingratas al gusto y

nocivas al organismo humano.

Por esto para que un agua entre en la categoría de potable,además de ser límpida, incolora, sin partículas en suspensión, sinolor alguno, fresca y bien aireada, debe carecer de nitritos,

nitratos,sulfuros,materias orgánicas, amoniaco, y sobre todo nodebe poseer algas blancas,bacterias patógenas.


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INTRODUCCIÓN

La molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno unidos a unátomo de oxígeno con un ángulo de 104,45º presentando, por tanto, una formaasimétrica y dipolar (por la irregular distribución de las cargas eléctricas). Estoproduce que las moléculas de agua se atraigan fuertemente, adhiriéndose pordonde son opuestas las cargas (enlace de hidrógeno)

A la hora de realizar y controlar los diferentes procesos de tratamiento de aguas,se deben tener en cuenta diferentes parámetros que podremos clasificar en físicos,químicos, orgánicos, biológicos y bacteriológicos.


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PÁRAMETROS FÍSICOS

Sabor y olorParámetros indicativos de la calidad estética delagua.

Se determinan mediante valoraciones organolépticasde tipo subjetivo.

En la evaluación de la calidad del agua potable, lassensaciones de sabor y olor son complementarias:

- En general, el sentido del gusto es másútil para detectar constituyentesinorgánicos.

- El sentido del olfato es más útil paradetectar componentes orgánicos.

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3. POTABILIZACIÓN DE AGUASSesión I: Características fisicoquímicas del agua

En cuanto al sabor del agua, la ausencia de este no proporciona garantía de queesté libre de gérmenes patógenos o de algunas sustancias químicas inorgánicastóxicas.

Los problemas de sabor en los sistemas de abastecimiento de agua potable sonlos que representan el mayor número de quejas de los consumidores.


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3. POTABILIZACIÓN DE AGUASSesión I: Características fisicoquímicas del agua

En cuanto al olor del agua, este se debe predominantemente a la presencia desustancias orgánicas o de tipo industrial.

El olor en el agua tratada casi invariablemente está indicando alguna forma decontaminación en la fuente de agua o deficiencias en el sistema de tratamiento odistribución.

La proliferación de organismos en los sistemas de distribución (como las bacterias

del hierro y del azufre o los actinomicetos) pueden ser causa de oloresdesagradables.

Los métodos de purificación del agua pueden convertir algunas sustancias conolores débiles (aminas, fenoles) en sustancias con un olor intenso (cloraminas,clorofenoles).


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Capítulo 3. POTABILIZACIÓN DE AGUASCaracterísticas fisicoquímicas

En un abastecimiento público de aguas, los cambios a corto plazo en el sabor

pueden indicar:

1) Cambios en la calidad de la fuente de agua natural

TRASVASE DESALAC IÓN

2)Deficiencias en el método de tratamiento

3)Corrosión química, crecimientos biológicos o depósitos minerales en lasconducciones.

CAL CORROSIÓN

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Capítulo 3. POTABILIZACIÓN DE AGUASSesionI: Características fisicoquímicas del agua

Color

Es la capacidad de absorber ciertas radiaciones del espectro visible.

Es una indicación directa de la posible contaminación (natural o no) del agua,que afecta a la calidad estética de la misma.

El color del agua potable puede deberse a la presencia de:

1) Sustancias orgánicas coloreadas, por lo general, húmicas (es decir,provenientes del humus, sustancia producida por la descomposiciónde restos orgánicos)

2) Residuos industriales (textil y papel, sobre todo)

3) Metales (como el hierro y el manganeso)


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Capítulo 3. POTABILIZACIÓN DE AGUASSesion I : Características fisicoquímicas del agua

El río presenta una característica coloración rojiza por su alto

contenido en metales pesados (hierro, cobre, manganeso)


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Capítulo 3. POTABILIZACIÓN DE AGUASSesión I :Características fisicoquímicas del agua

Tu rbidezEs la dificultad del agua para transmitir la luz debido a materiales insolubles ensuspensión, coloidales o muy finos.

Equipo – Nefelómetro (o Turbidímetro) que mide la intensidad de la luzdispersada a 90º cuando un rayo de luz pasa a través de una muestrade agua. En lagos, ríos y mares la turbidez se mide con el disco Secchi.


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Capítulo 3. POTABILIZACIÓN DE AGUASSesion I: Características fisicoquímicas del agua

La turbidez del agua se debe a lapresencia de materia en suspensión, talescomo arcillas, sedimentos, partículasorgánicas coloidales, plancton y otrosorganismos microscópicos.

La turbidez también produce olor y sabor,pudiendo tener un efecto significativo en

la calidad microbiológica del aguapotable.

Una turbidez excesiva puede:

- Proteger a losmicroorganismos de la acciónde los desinfectantes

- Estimular el crecimiento debacterias en el agua

- Ejercer una significativa Agua del Guadalquivir a su paso

demanda de cloro por Sanlúcar de Barrameda


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Capítulo 3. POTABILIZACIÓN DE AGUASTema 4. Características fisicoquímicas del agua

PARÁMETROS QUÍMICOS

pH (potencial de hidrógeno)Medida de la concentración de iones hidrógeno. El químico danés Sorensen(1909) lo definió como pH = -log [H+]. En el caso del agua pura, el valor del pHes cercano a 7, pudiendo oscilar este valor entre 0 (ácido) y 14 (alcalino obásico).

Es una indicación directa de la posible contaminación (natural o no) del aguaEquipo – Potenciómetros (pHmetros) o indicadores (papel de Litmus, papel

Tornasol)


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Capítulo 3. POTABILIZACIÓN DE AGUASSesion I: Características fisicoquímicas del agua

HORTENSIAS Y pH DEL SUELO

Dependiendo del pH del suelo la Hortensia (Hydrangea) puede poseer flores rosas o

azules. En suelos ácidos (pH < 7) las flores son azules, mientras que en suelos

alcalinos (pH > 7) son rosas

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Dureza

Es un indicador la cantidad de sales disueltas de calcio y magnesio en el agua.

- La presencia de dichas sales (aguas duras) puede dar lugar aincrustaciones en conducciones y equipos.

- La escasez de estas sales (aguas blandas) puede dar lugar a aguasagresivas frente a determinados materiales de las conducciones.

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Dureza

Existen diversas formas de dureza:

1) Dureza total o título hidrotimétrico (TH ) Mide el contenido deiones Ca++ (dureza de calcio, THCa) y Mg++ (dureza de magnesio,THMg )

2 ) Dureza permanente (o no carbonatada) Mide el contenidode iones Ca++ y Mg++ después de someter el agua a ebullición yrecuperación del volumen inicial con agua destilada (poco exacto)

3) Dureza temporal (o carbonatada) Mide la dureza asociada a iones

HCO3 , eliminable por ebullición y es la diferencia entre la dureza total y lapermanente.

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Capítulo 3. POTABILIZACIÓN DE AGUASCaracterísticas fisicoquímicas del agua

AlcalinidadMide la capacidad para neutralizar ácidos. Puede expresarse por:

- Título alcalimétrico o alcanilidad simple (TA o p) ml de ácidosulfúrico N/50 necesarios para neutralizar 100 ml de agua con viraje afenolftaleína (pH entre 8,2 y 9,8)

- Título alcalimétrico completo o alcalinidad total (TAC o m)

ml de ácido sulfúrico N/50 necesarios para neutralizar 100 ml deagua con viraje al anaranjado de metilo (pH entre 3,1 y 4,4)

Determinando m y p se pueden obtener las concentraciones de ion carbonato(CO 2-), bicarbonato (CO H-) e hidróxido (OH-)3 3


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Aniones y cationes

ANIONES Se engloban todos los iones negativos quepueden estar presentes en el agua.

CATIONES Se engloban todos los iones positivos quepueden estar presentes en el agua.

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Otros parámetros químicos

SÓLIDOS TOTALES Los sólidos totales presentes en el aguapueden obtenerse como suma de:

1) Sólidos disueltos (salinidad total) Medida de lacantidad de materia disuelta en el agua determinada porevaporación de un volumen de agua previamente filtrada.

2) Sólidos en suspensión

Medida de los sólidos ensuspensión que pueden ser retenidos por un filtro (0,45 μm)

GASES DISUELTOS Los más comunes son:

- Dióxido de carbono (CO2 ) Origina carbonato ybicarbonato. Su exceso hace el agua corrosiva.

- Oxígeno (O2 )

Su presencia es vital para las diferentesformas de vida y es el parámetro más importante en el control de lacalidad de las aguas superficiales.

- Ácido sulfhídrico (SH 2 ) Serios problemas de olores y corrosión.


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- Amoniaco (NH 3) Es un indicador de la contaminación del

agua y, en forma no iónica, es tóxico para los peces.

El amoniaco es un compuesto químico cuya molécula está formada porun átomo de hidrógeno y tres de nitrógeno (NH3). El químico suecoTorbern Bergman dio este nombre al gas obtenido en los depósitos desal cerca del templo de Amón, en Libia.

Puede provenir de la degradación incompleta de compuestosnitrogenados orgánicos, del arrastre de abonos en terrenos agrícolas ode la contaminación fecal.

Su presencia en el agua favorece el crecimiento microbiano y provocaun aumento de la demanda del desinfectante necesaria para sudepuración.


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METALES TÓXICOS Se suelen presentar trazas de arsénico, cadmio,plomo, cromo, bario, cinc, níquel, etc.

Todos ellos deben ser estrictamente controlados en el origen.

Equipos – Al igual que la dureza, se emplea el espectrofotómetro de absorciónatómica

Esquema de una espectrofotometría de absorción atómica


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PARÁMETROS ORGÁNICOS Y BIOLÓGICOS

Tanto la actividad natural como la humana contribuyen a la contaminaciónorgánica de las aguas:

- Actividad natural (descomposición de materia animal y vegetal) Da lugar a ácidos y materias colorantes.

- Actividad humana (residuos domésticos, industriales, agrícolas…)

Produce detergentes, microorganismos, aceites,disolventes, herbicidas, pesticidas…

La concentración de estoscompuestos orgánicos en el aguano es constante y obliga a ajustespermanentes en las plantas de

tratamiento.El uso de tratamientos biológicospara su eliminación implica el usode parámetros de medida de lacontaminación orgánica y biológica.


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Capítulo 3. POTABILIZACIÓN DECaracterísticas fisicoquímicas del agua

Dentro de estos compuestos orgánicos destacan los nitratos, que son sales del

ácido nítrico HNO3 (está presente el ion NO3 ).-

El origen de su presencia en el agua es muy variado. La mayoría suele provenir delos residuos animales, aguas residuales urbanas y fertilizantes químicos.

Los adultos y niños mayores de 6 meses suelen eliminar sin problemas el excesode nitrato ingerido.

Generalmente, los efectos del nitrato sobre la salud son consecuencia de suconversión en nitritos en el organismo (sales del ácido nitroso HNO2) .


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PARÁMETROS BACTERIOLÓGICOS

La bacteria Escherichia Coli (y el grupo coliforme en su conjunto) son losorganismos más comunes utilizados como indicadores de la contaminación fecal.

Los análisis bacteriológicos de aguas se realizan por el método de los tubosmúltiples y se expresan en términos de “número más probable” (índice NMP) en100 ml de agua. Las aguas con un NMP inferior a 1 son satisfactoriamente

potables.Existe una amplia gama de especies para la determinación de la toxicidad de unagua: bacterias (photobacterium, pseudomonas, etc.), algas (chlorella, dunaliella),invertebrados (crustáceos como la daphnia, artemia, etc.), peces…


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DEMANDA DE CLORO (BREAKPO INT) Es una medida delcontenido en materia orgánica del agua obtenida al añadir cloro (se mide enppm de Cl2).

Inicialmente se forman compuestos de cloro con la materia orgánica, pero que sevan destruyendo al aumentar la adición (punto A). El breakpoint o punto deruptura (punto B) corresponde al inicio de la destrucción de los compuestosclorados originalmente formados.


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Capítulo 3. POTABILIZACIÓN DE AGUASTema 4. Características fisicoquímicas del agua

ÍNDICE DE LANGELIER

En el año 1930, el Dr. Wilfred F. Langelier realizó unos trabajos de investigaciónsobre la formación de incrustaciones en las tuberías de distribución del aguapública.

Como resultado de estas investigaciones, Langelier definió un índice quedeterminaba las características incrustantes (tendencia a depositar carbonato

cálcico) o agresivas (tendencia a disolver el carbonato cálcico) del agua en funciónde la dureza, alcalinidad y pH, además de los sólidos disueltos totales y latemperatura.

El Índice de Langelier (o índice de saturación de Langelier) se define como ladiferencia entre el pH medido del agua y el pH de saturación ( pH s) del carbonatocálcico:

ILangelier = pHreal - pHs

ILangelier < 0 (pHreal < pHs) Agua agresiva

ILangelier > 0 (pHreal > pHs) Aguaincrustante


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PARÁMETROS DE CALIDAD Y LÍMITES MÁXIMO PERMISIBLES

El agua potable, también llamada para consumo humano, debe

cumplir con las disposiciones legales nacionales, a falta de éstas,se toman en cuenta normas internacionales.

Los límites máximo permisibles (LMP) referenciales (**) para elagua potable de los parámetros que se controlan actualmente, se

indican en el cuadro siguiente.


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PARÁM ETRO LMP Referencia

Coliformes totales, UFC/100 mL 0 (ausencia) (1)

Coliformes termotolerantes, UFC/100 mL 0 (ausencia) (1)Bacterias heterotróficas, UFC/mL 500 (1)

pH 6,5 – 8,5 (1)Turbiedad, UNT 5 (1)Conductividad, 25°C uS/cm 1500 (3)Color, UCV – Pt-Co 20 (2)Cloruros, mg/L 250 (2)Sulfatos, mg/L 250 (2)Dureza, mg/L 500 (3)

Nitratos, mg NO3 -/L (*) 50 (1)Hierro, mg/L 0,3 0,3 (Fe + Mn = 0,5) (2)Manganeso, mg/L 0,2 0,2 (Fe + Mn = 0,5) (2)Aluminio, mg/L 0,2 (1)Cobre, mg/L 3 (2)Plomo, mg/L (*) 0,1 (2)Cadmio, mg/L (*) 0,003 (1)

Arsénico, mg/L (*) 0,1 (2)Mercurio,mg/L (*) 0,001 (1)Cromo, mg/L (*) 0,05 (1)Flúor, mg/L 2 (2)Selenio, mg/L 0,05 (2)


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Notas:

(1) Valores tomados provisionalmente de los valores guíarecomendados por la Organización Mundial de la Salud (1995)(2) Valores establecidos en la norma nacional “Reglamento deRequisitos Oficiales físicos, químicos y bacteriológicos que debenreunir las aguas de bebida para ser consideradas potables”,

aprobado por Resolución Suprema del 17 de Diciembre de 1946(3) En el caso de los parámetros de conductividad y dureza,considerando que son parámetros que afectan solamente lacalidad estética del agua, tomar como referencia los valoresindicados, los que han sido propuestos para la actualización de la

norma de calidad de agua para consumo humano especialmentepara aguas subterráneas.

(*) Compuestos tóxicos


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