ÍNDICE 

 

1.‐ LA DUREZA…………………………………………………………………………………………………     1 1.1.‐ DEFINICIÓN……………………………………………………………………………………..     1 

1.2.‐ MEDIDA…………………………………………………………………………………………..     1 

1.3.‐ CLASIFICACION DE LAS AGUAS POR SU DUREZA…………………………….     2 

1.4.‐ PROBLEMAS CAUSADOS POR LA DUREZA..........................................    2 1.4.1.‐ PRECIPITACIONES………………………………………………………………     2 

1.4.2.‐ INCRUSTACIONES……………………………………………………………….    3 

 

2.‐ ELIMINACIÓN DE LA DUREZA POR INTERCAMBIO CATIÓNICO.......    3 2.1.‐ RESINAS INTERCAMBIADORAS DE CATIONES………………………………….    3 

2.2.‐ REGENERACIÓN DE LAS RESINAS…………………………………………………….    4 2.3.‐ CAPACIDAD DE INTERCAMBIO DE UNA RESINA……………………………..     5 

 

3.‐ INSTALACIÓN DESCALCIFICADORA………………………………………………………    6 3.1.‐ CAPACIDAD DE INTERCAMBIO DE UNA INSTALACIÓN DE DESCALCIFICACIÓN………………………………………………………………………………….    6 

3.2.‐ RENDIMIENTO DE LA INSTALACIÓN DE DESCALCIFICACIÓN 

3.3.‐ CICLOS DE TRABAJO………………………………………………………………………..    6 

3.3.1.‐ CICLO DE DESCALCIFICACIÓN…………………………………………….    6 

3.3.2.‐ CICLO DE REGENERACIÓN………………………………………………….    7 

3.4.‐ FASES DE LA REGENERACIÓN………………………………………………………….    7 3.4.1.‐ ASPIRACIÓN DE REGENERANTE…………………………………………    7 3.4.2.‐ DESPLAZAMIENTO DEL REGENERANTE O LAVADO LENTO…    7 

3.4.3.‐ LAVADO RÁPIDO………………………………………………………………..   7 

3.5.‐ PARÁMETROS A CONTROLAR PARA UN ÓPTIMO            FUNCIONAMIENTO………………………………………………………………………………….   8 3.6.‐ PUNTOS DE OPTIMIZACIÓN DEL EQUIPO DE DESCALCIFICIACIÓN….    8 

 

4.‐ EQUIPO DESCALCIFICADOR ETAP ANDORRA…………………………………….   9 4.1.‐ CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS…………………………………………………………..   9 4.2.‐ CONDICIONES INICIALES DE PUESTA EN MARCHA………………………….  10 

4.3.‐ SITUACIÓN ACTUAL DE FUNCIONAMIENTO……………………………………  10 

 

5.‐ OFERTA STENCO POR REVISIÓN Y CAMBIO DE RESINAS 

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1.‐ LA DUREZA 1.1.‐ DEFINICIÓN 

Dureza  total  (TH)  es  el  contenido  global  de  sales  alcalinotérreas  de  un  agua, principalmente sales de calcio y magnesio.   Estas sales disueltas presentan tendencias diferentes según su constitución, por lo que se pueden distinguir dos grandes grupos:  

A) Sales INCRUSTANTES, constituidas por: Bicarbonato Cálcico Ca(CO3H)2  Bicarbonato Magnésico Mg(CO3H)2 Sulfato Cálcico CaSO4     Sulfato Magnésico MgSO4 Cloruro Cálcico CaCl2      Cloruro Magnésico MgCl2  

B) Sales NO INCRUSTANTES, constituidas por:              Carbonato Sódico Na2CO3          Sulfato Sódico Na2SO4  Cloruro Sódico NaCl  Como se puede observar, todas las sales incrustantes contienen CALCIO Y MAGNESIO. Según las sales a las que están ligados el calcio y el magnesio, se distinguen dos tipos de dureza: 

• DUREZA TEMPORAL, llamada así porque desaparece de las aguas por ebullición y está constituida por los bicarbonatos de calcio y magnesio. 

• DUREZA  PERMANENTE,  la  cual  persiste  aún  después  de  ebullición  y  está constituida por sulfatos y cloruros de calcio y magnesio. 

 

DUREZA TOTAL = DUREZA TEMPORAL + DUREZA PERMANENTE 

  1.2.‐ MEDIDA El agua que contiene dureza, tiene el  inconveniente de que cuando reacciona con  los jabones forma precipitados  insolubles  llamados “jabón cortado”. Esta propiedad es  la que  se  utilizó  en  un  principio  para  determinar  la  dureza  de  un  agua,  ya  que  la destrucción del  jabón que  impide que se  forme espuma persistente es directamente proporcional a la dureza. En  la actualidad,  se expresa principalmente en unidades de  ºF  (grado  francés), mg/l CaCO3 ó ppm (partes por millón).   En España se emplea el GRADO FRANCES y se define como la dureza que presenta un agua que contiene 10 mg/l de sales incrustantes.  

1º GRADO FRANCÉS = 10 mg/l de CARBONATO CÁLCIO ( CaCO3) 

 

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1.3.‐ CLASIFICACIÓN DE LAS AGUAS POR SU DUREZA La  clasificación más  usual  referida  a  la  dureza  de  las  aguas  las  establece  en  aguas blandas o suaves, medianamente duras, duras y muy duras, pudiéndose aun intercalar conceptos  intermedios  a  los  citados  tales  como: muy  blandas  o muy  suaves,  poco duras, etc.  Todos estos conceptos no están cuantificados de  forma universal ni aun continental, por  lo que cada país o  región,  según  la calidad de  sus aguas,  las clasifica de distinta manera.   En España, el sistema más utilizado es el siguiente: 

Agua muy blanda  0 – 7 ºF         Agua blanda            7 – 15 ºF         Agua semidura       15 – 32 ºF         Agua dura               32 – 53 ºF         Agua muy dura            > 53 ºF  1.4.‐ PROBLEMAS CAUSADOS POR LA DUREZA Los  dos  principales  problemas  que  presentan  las  aguas  duras  son  debidos  a  la formación de precipitados y a la incrustación. Ambos inconvenientes repercuten de la misma manera en el agua de utilidad doméstica que en la de uso industrial  1.4.1.‐ PRECIPITACIONES En procesos de  lavado, de  la cantidad total añadida de productos, una parte se gasta en  reaccionar  con  la  dureza  formando  precipitados  de  “jabón  cortado”  que  son  los responsables de: 

• El deterioro de  la ropa, a  la cual se  le apaga el color, amarillea, se vuelve más frágil y áspera, acortándose su vida. 

• Atascamiento  en  conducciones  de  desagüe  debido  a  la  unión  del  “jabón cortado” con fibras, cabellos, etc; que suelen quedarse en los codos. 

• Aseo personal. El agua dura es más agresiva a  la piel y al cabello, dejándolos ásperos. 

 

                        

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1.4.1.‐ INCRUSTACIONES Las  precipitaciones  de  sales  cálcicas  y  magnésicas,  formando  incrustaciones,  es  el inconveniente más  grave  que  presentan  las  aguas  duras.  Uno  de  los  factores  que influye en la descomposición de los bicarbonatos es el calor. Sin embargo la formación de  incrustaciones se produce  también en agua  fría, ya que aparte de  la  temperatura también influyen factores como el pH, gas carbónico disuelto y combinado, etc.  Las  tuberías  por  las  que  circula  agua  dura,  se  van  obstruyendo  con  la  consiguiente disminución de su sección útil, llegando incluso a taponar totalmente las conducciones. 

 En  todos  los  procesos  de  transmisión  de  calor  como  calentadores  de  gas,  termos eléctricos,  intercambiadores de  calor, etc.;  la  formación de  incrustaciones es mucho más  rápida,  ocasionando  una  disminución  de  rendimiento  calorífico  y  la  rotura  de electrodomésticos.  2.‐ ELIMINACIÓN DE LA DUREZA POR INTERCAMBIO CATIÓNICO El método más  utilizado  para  eliminar  la  dureza  del  agua  es  la  descalcificación  por intercambio  catiónico  con  resinas.  En  este  proceso,  mediante  unas  resinas,  se sustituyen  los  cationes  de  Calcio  y  Magnesio  presentes  en  el  agua,  que  son  los responsables de la dureza, por cationes Sodio.  2.1.‐ RESINAS INTERCAMBIADORAS DE CATIONES Una  resina  cambiadora  de  iones  está  constituida  por  partículas  sólidas  (bolitas  de resina) con cationes de Sodio adheridos a su superficie.    

  

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Cuando  la  resina entra en contacto con el agua,  sustituye  los cationes de Sodio que tiene en su superficie por los cationes de Calcio y Magnesio.     

  

Este proceso ocurre hasta que todos los cationes de Sodio que había inicialmente en la superficie  de  la  resina,  son  sustituidos  por  los  cationes  de  Calcio  y  Magnesio.  Es entonces cuando se dice que la resina está AGOTADA O SATURADA. En ese momento toda el agua que entra y pasa a través de la resina sale con la misma dureza con la que entró.  

  

2.2.‐ REGENERACIÓN DE LAS RESINAS Para regenerar  la resina se realiza un  intercambio de cationes en sentido  inverso. Se lava la resina con una solución concentrada de sal común (salmuera) de modo que los cationes Sodio reemplazan a los cationes Calcio y Magnesio los cuales se eliminan por el desagüe.  

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 De esta manera,  las resinas se vuelven a cargar de cationes Sodio y están  listas para volver a quitar dureza (cationes Calcio y Magnesio) del agua.  2.3.‐ CAPACIDAD DE INTERCAMBIO DE UNA RESINA Hasta ahora hemos  supuesto que  las  resinas  se  regeneraban de una manera  ideal y perfecta,  pero  en  la  realidad,  la  regeneración  de  las  resinas  nunca  se  realiza  en  su totalidad, originando que el poder de intercambio de una resina sea limitado viéndose afectado principalmente por el consumo de sal regenerante.  El poder de intercambio de una resina es la cantidad de dureza eliminada expresada en gramos de Carbonato Cálcico por un litro de resina.    

  Como puede observarse, conforme se va aumentando la cantidad de sal empleada en la regeneración, el poder de  intercambio aumenta pero  llega un momento en que  la curva se va haciendo plana, lo que indica que por más cantidad de sal que se gaste la capacidad no aumenta ya que la resina está totalmente regenerada.    

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3.‐ INSTALACIÓN DESCALCIFICADORA 3.1.‐ CAPACIDAD DE INTERCAMBIO DE UNA INSTALACIÓN DE DESCALCIFICACIÓN La capacidad de intercambio de un resina se define para un litro de dicha resina, pero en la práctica las instalaciones contienen un mayor volumen de resina incluso de miles de  litros,  por  lo  que  la  capacidad  de  intercambio  total  (o  de  la  instalación  de descalcificación)  será  el  valor  obtenido  del  producto  de  los  litros  de  resina  por  la capacidad de intercambio de la resina.  

CAPACIDAD TOTAL = LITROS DE RESINA x CAPACIDAD DE RESINA = ºF x m3 

 3.2.‐ RENDIMIENTO DE LA INSTALACIÓN DE DESCALCIFICACIÓN Se entiende por rendimiento de una instalación de descalcificación al volumen de agua tratada que es capaz de suministrar entre dos regeneraciones consecutivas.   El rendimiento varía en función de las durezas del agua a tratar y de la cantidad de sal regenerante empleada:  

RENDIMIENTO (m3) = Capacidad Instalación / Dureza = m3 

 

  3.3.‐ CICLOS DE TRABAJO En cualquier instalación de descalcificación por intercambio iónico se pueden distinguir dos ciclos o estados principales, el CICLO DE DESCALCIFICACIÓN Ó SERVICIO y el CICLO DE REGENERACIÓN.  3.3.1.‐ CICLO DE DESCALCIFICACIÓN   Tiene  lugar cuando el agua dura a tratar entra en el recipiente que contiene  las resinas  y  pasa  a  través  de  ella  produciéndose  el  intercambio  de  iones,  tal  como  se describió anteriormente, hasta que  las resinas se saturan de  iones Calcio y Magnesio. Dependiendo del diseño de la instalación, el agua se introducirá por la parte superior o inferior de la resina 

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  3.3.2.‐ CICLO DE REGENERACIÓN   Se define como el conjunto de los diferentes procesos por los cuales se devuelve a  la resina agotada su capacidad de  intercambio, quedando en condiciones de  iniciar de nuevo otro ciclo de descalcificación.  3.4.‐ FASES DE LA REGENERACIÓN 3.4.1.‐ ASPIRACION DE REGENERANTE El  regenerante  utilizado  es  una  disolución  de  salmuera  (sal  común  con  agua) haciéndose pasar lentamente a través de la resina.    3.4.2.‐ DESPLAZAMIENTO DEL REGENERANTE O LAVADO LENTO   Cuando toda la cantidad de regenerante ha sido introducida en el recipiente de la resina, se desplaza por la misma mediante el aporte de un pequeño caudal de agua en el  mismo  sentido  que  el  aporte  de  regenerante,  al  objeto  de  asegurar  que  el regenerante atraviese toda la resina a una velocidad constante.   En  la fase de desplazamiento se completa  la sustitución de  los  iones de calcio y magnesio retenidos por la resina, por iones de sodio procedentes de la sal.  

  3.4.3.‐ LAVADO RAPIDO   Tiene  por  objeto  el  eliminar  de  la  resina  el  exceso  de  sal  empleado  en  la regeneración y de las impurezas que esta pudiera tener. Se realiza mediante el aporte de  un  caudal  elevado  de  agua  a  tratar  en  el  mismo  sentido  que  el  del  ciclo  de descalcificación.  Por  otra  parte  también  se  consigue  descompactar  las  resinas, haciéndolas más esponjosas y mejorando el flujo de agua a través suya.    

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3.5.‐ PARÁMETROS A CONTROLAR PARA UN ÓPTIMO FUNCIONAMIENTO      Los  principales  parámetros  que  deben  controlarse  para  asegurar  un  óptimo funcionamiento y explotación del equipo son: 

• La calidad del agua obtenida a  la salida del descalcificador no debe presentar dureza (inferior a 0,5 – 1 ºF). 

• La cantidad de agua obtenida en cada ciclo entre regeneraciones • El consumo de cloruro sódico (salmuera) en la regeneración, que deberá ser el 

mínimo posible. • La  cantidad  de  agua  consumida  para  el  desarrollo  de  los  procesos  de 

regeneración. • El nivel de carga contaminante en el agua de vertido. 

 3.6.‐ PUNTOS DE OPTIMIZACIÓN DEL EQUIPO DE DESCALCIFICACIÓN Entre  los distintos puntos de optimización del equipo de descalcificación,  se pueden destacar  como  algunos  de  los más  importantes  y  de  fácil  implementación  desde  el punto de vista práctico, los siguientes: 

• Valorar de  forma periódica el estado y nivel de  la  carga de  resinas. Para ello debe procederse a  la apertura del equipo,  comprobando  la altura del nivel y tomando una muestra para su análisis. 

• Mando de regeneración. Los mandos de regeneración que permiten un control más exacto son los de tipo volumétrico o por análisis de dureza. 

• Regulación del ciclo entre regeneraciones mediante el mando de regeneración. Este  aspecto  es  especialmente  importante  en  equipos  donde  la  variación  de dureza del agua a tratar es significativa. 

• Regulación de  los  tiempos en  la  fase de regeneración. La mayoría de equipos permiten modificar los tiempos de cada una de las fases de regeneración, para adaptarlos a las condiciones de cada instalación y del estado de las resinas, ya que la cantidad de éstas disminuye con el tiempo y su calidad empeora. 

• Regulación y  control de  la  tasa de  regenerante  (salmuera) que  se emplea en cada periodo de regeneración. 

• Calidad del regenerante y estado del depósito. Si el regenerante o el depósito donde  se  acumula  presentan  suciedad,  ésta  se  irá  incorporando  al  lecho  de resinas disminuyendo su rendimiento. 

• Estado electro‐mecánico de  los diferentes componentes de  la válvula, para  lo cual se hace necesario una revisión, ajuste y lubricado periódico. 

      El  adecuado  funcionamiento  del  equipo  influye  de  forma  directa  en  el  ahorro económico de la explotación (aumento de rendimiento, disminución en el consumo de salmuera,  disminución  de  averías  y  reparaciones,  alargamiento  de  la  vida  útil  de equipos e  instalaciones, …). También debería tenerse en consideración  los efectos de un correcto funcionamiento del equipo en  la población, tales como: mejor calidad de agua en los ciudadanos sin sistema de descalcificación propio en su hogar y ahorro en salmuera  en  los  que  sí,  mayor  vida  útil  de  electrodomésticos,  mayor  calidad  del 

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servicio debido a presiones de agua en viviendas correctas y disminución de cortes de agua debido a averías imprevistas,…  4.‐ EQUIPO DESCALCIFICADOR ETAP ANDORRA El  equipo  descalcificador  de  la  ETAP  de  Andorra  tiene  un  FUNCIONAMIENTO  A CONTRACORRIENTE. Funciona con circulación del agua en sentido ascendente durante el proceso de descalcificación  y  circulación del  regenerante en  sentido descendente durante el proceso de regeneración.   Con este sistema se consigue el máximo aprovechamiento del regenerante, con una optimización del rendimiento de la resina, lo que supone un ahorro en el consumo de reactivo del orden del 40 % con relación al que se consumiría si funcionara de forma convencional.   El  consecuente  ahorro  de  regenerante,  aparte  de  su  repercusión  económica directa,  supone  una  importante  ventaja  medioambiental  al  conseguir  diminuir  el aporte de cloruros al agua que se debe verter a desagüe.  4.1.‐ CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS 

• MARCA O MONTAJE: STENCO • MODELO: AS‐150 CC Dúplex • MANDO DE REGENERACIÓN: Volumétrico • CUADRO DE MANDO Y CONTROL: Siemens • VOLUMEN DE RESINAS: 1575 litros por columna o recipiente • TUBERÍA DE CONEXIÓN: 2½ “ • CAUDAL MÁXIOMO EN SERVICIO: 40 m3/h • PRESIÓN MÍNIMA DE TRABAJO: 2 kg/cm2 • PRESIÓN MÁXIMA DE TRABAJO: 6 kg/cm3 • TEMPERATURA MÁXIMA DE TRABAJO: 40 ºC • CONSUMO ELÉCTRICO: 30 W • VALVULERÍA: De bola con actuador neumático • DUREZA RESIDUAL AGUA DESCALCIFICADA: ≤ 1 ºF 

 4.2.‐ CONDICIONES INICIALES DE PUESTA EN MARCHA El equipo de descalcificación de  la ETAP de Andorra  fue comprado e  instalado en el año 2005. En el momento de  la  instalación, un técnico de  la empresa STENCO vino a realizar las pruebas pertinentes para obtener los valores óptimos de los tiempos de los ciclos de funcionamiento del descalcificador.  Los datos obtenidos son los siguientes: 

• DUREZA DEL AGUA DE ENTRADA: 55 ºF. • VOLUMEN DE AGUA ENTRE REGENERACIONES: 120 m3 • CONSUMO SALMUERA: 379 litros 

  

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• FACTOR DE  CONVERSIÓN  RESULTANTE  ºF DE AGUA A  LA  ENTRADA A m3 DE AGUA A TRATAR: 2,18 

o Si dureza entrada > 55 ºF multiplicar  la diferencia por 2,18 y restarlo a 120. 

o Si dureza entrada < 55 ºF multiplicar la diferencia por 2,18 y sumárselo a 120. 

• REGENERACIÓN o ASPIRACIÓN DE SALMUERA: 20 minutos. o LAVADO LENTO: 45 minutos o LAVADO RÁPIDO: 3 minutos  

4.3.‐ SITUACIÓN ACTUAL DE FUNCIONAMIENTO • El  agua  de  entrada  a  descalcificadores  se  mantiene  constante  a  140  m3 

independientemente de  la dureza del agua de entrada al descalcifiador. Esto supone que: 

o  Si la dureza del agua de entrada al descalcificador es alta, una parte de estos 140 m3 que pasan por el descalcificador salen de él con la misma dureza  que  entró,  con  el  consiguiente  gasto  extra  de  energía  y  el aumento de la dureza del agua resultante. 

o Si  la dureza del agua de entrada al descalcificador es baja, no estamos sacando  el máximo  rendimiento  al  descalcificador,  ya  que  podríamos descalcificar más  agua  hasta  agotar  las  resinas  y  ahorrar  gastos    de salmuera. 

• El descalcificador lleva 5 años en funcionamiento sin revisión del estado de las resinas  y  sin  optimizar  los  tiempos  de  regeneración.  Sería  conveniente  un ajuste  de  estos  tiempos  ya  que  una  utilización más  eficiente  de  la  salmuera disminuiría los costes de  descalcificación. 

• Se deberían  revisar  las válvulas del descalcificador. En  la visita a ETAP que se realizó  el  17‐2‐10  se  comprobó  como  los  dos  reactores  del  descalcificador aportaban agua al mismo  tiempo al depósito de agua  tratada a pesar de que uno estaba en regeneración. Esto evidencia que hay válvulas que fugan con el resultado de un peor rendimiento del proceso y una disminución de  la calidad del agua tratada. 

 

 De parte de / From:  Jose Gómez  ‐  Servicio Técnico 

 A empresa / To:  UTE DAGUAS‐GESTAGUA ‐ Andorra (Teruel) 

 Atención Sr. / Att. Mr.:  Ramón López 

e‐mail.: lopezplanas@gmail.com 

 Fecha / Date:  08/10/10 

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  Asunto:  REVISION EQUIPO DESCALCIFICADOR mod. AS‐150 D Vol.     Oferta nº EQN‐1010533   Señores:   Atendiendo  su  solicitud a ntro. Delegado Sr. A. Traid,  les  indicamos valoración de  la revisión de su equipo descalcificador indicado.  Importe revisión equipo ....................................................................................... 543,‐ €  Precio indicado Neto, IVA 18% aparte.  Material libre de portes.         Plazo de entrega:  1‐2 semana a partir de su encargo.  No se incluye:  La retirada ni eliminación de las cargas viejas.   La reposición o reparación   de cualquier otro elemento o material 

de la instalación que se detecte defectuoso al realizar el cambio de cargas y no este especificado en este presupuesto.       

Nota:   Para  el  vertido  de  las  cargas  viejas  es  necesario  nos  faciliten  un contenedor o recipiente a pie de instalación. 

 Si  hubiera  que  realizar  posteriormente  un  cambio  de  resinas,  les  indicamos  que  el importe de la resina catiónica fuerte (Cod. 350050), es de 2,91 €/kg.  En espera que resulte de su interés, quedamos a la espera de sus noticias.   Atentamente,