Sesion 1 - Caracteristicas Fisicoquimicas Del Agua

8/10/2019 Sesion 1 - Caracteristicas Fisicoquimicas Del Agua

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ING. JUAN QUIONES LUCEROPROFESOR ULADECHEMAIL: [email protected]

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y

ALCANTARILLADOSESION I : PROPIEDADES FISICO QUIMICAS

DEL AGUA


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Captulo 3. POTABILIZACIN DE AGUAS

INTRODUCCIN

Sesin I:Caractersticas fisicoqumicas del agua

En nuestra poca, desarrolladas las ciencias aplicadas, sobre todobajo los dictados de salubridad e higiene modernos, no basta ya labuena apariencia del agua para considerarla potable,exigindosele adems determinadas caractersticas qumicas y

bacteriolgicas.

La palabra potable se deriva de la voz latina potabilis, que significaque se puede beber.

Para que una agua sea buena para la digestin y grata al paladar,es preciso que tenga en disolucin


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INTRODUCCIN


algunos gases (aire, anhdrido carbnico, 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 categora de potable,adems de ser lmpida, incolora, sin partculas en suspensin, sinolor alguno, fresca y bien aireada, debe carecer de nitritos,

nitratos,sulfuros,materias orgnicas, amoniaco, y sobre todo nodebe poseer algas blancas,bacterias patgenas.


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INTRODUCCIN

La molcula de agua est formada por dos tomos de hidrgeno unidos a untomo de oxgeno con un ngulo de 104,45 presentando, por tanto, una formaasimtrica y dipolar (por la irregular distribucin de las cargas elctricas). Estoproduce que las molculas de agua se atraigan fuertemente, adhirindose pordonde son opuestas las cargas (enlace de hidrgeno)

A la hora de realizar y controlar los diferentes procesos de tratamiento de aguas,se deben tener en cuenta diferentes parmetros que podremos clasificar en fsicos,qumicos, orgnicos, biolgicos y bacteriolgicos.


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PRAMETROS FSICOS

Sabor y olorParmetros indicativos de la calidad esttica delagua.

Se determinan mediante valoraciones organolpticasde tipo subjetivo.

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

- En general, el sentido del gusto es mstil para detectar constituyentesinorgnicos.

- El sentido del olfato es ms til paradetectar componentes orgnicos.

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3. POTABILIZACIN DE AGUASSesin I: Caractersticas fisicoqumicas del agua

En cuanto al sabor del agua, la ausencia de este no proporciona garanta de queest libre de grmenes patgenos o de algunas sustancias qumicas inorgnicastxicas.

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


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3. POTABILIZACIN DE AGUASSesin I: Caractersticas fisicoqumicas del agua

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

El olor en el agua tratada casi invariablemente est indicando alguna forma decontaminacin en la fuente de agua o deficiencias en el sistema de tratamiento odistribucin.

La proliferacin de organismos en los sistemas de distribucin (como las bacterias

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

Los mtodos de purificacin del agua pueden convertir algunas sustancias conolores dbiles (aminas, fenoles) en sustancias con un olor intenso (cloraminas,clorofenoles).


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Captulo 3. POTABILIZACIN DE AGUASCaractersticas fisicoqumicas

En un abastecimiento pblico 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 IN

2)Deficiencias en el mtodo de tratamiento

3)Corrosin qumica, crecimientos biolgicos o depsitos minerales en lasconducciones.

CAL CORROSIN

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Captulo 3. POTABILIZACIN DE AGUASSesionI: Caractersticas fisicoqumicas del agua

Color

Es la capacidad de absorber ciertas radiaciones del espectro visible.

Es una indicacin directa de la posible contaminacin (natural o no) del agua,que afecta a la calidad esttica de la misma.

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

1) Sustancias orgnicas coloreadas, por lo general, hmicas (es decir,provenientes del humus, sustancia producida por la descomposicinde restos orgnicos)

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

3) Metales (como el hierro y el manganeso)


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Captulo 3. POTABILIZACIN DE AGUASSesion I : Caractersticas fisicoqumicas del agua

El ro presenta una caracterstica coloracin rojiza por su alto

contenido en metales pesados (hierro, cobre, manganeso)


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Captulo 3. POTABILIZACIN DE AGUASSesin I :Caractersticas fisicoqumicas del agua

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

EquipoNefelmetro (o Turbidmetro) que mide la intensidad de la luzdispersada a 90 cuando un rayo de luz pasa a travs de una muestrade agua. En lagos, ros y mares la turbidez se mide con el disco Secchi.


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Captulo 3. POTABILIZACIN DE AGUASSesion I: Caractersticas fisicoqumicas del agua

La turbidez del agua se debe a lapresencia de materia en suspensin, talescomo arcillas, sedimentos, partculasorgnicas coloidales, plancton y otrosorganismos microscpicos.

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

la calidad microbiolgica del aguapotable.

Una turbidez excesiva puede:

- Proteger a losmicroorganismos de la accinde los desinfectantes

- Estimular el crecimiento debacterias en el agua

- Ejercer una significativaAgua del Guadalquivir a su paso

demanda de cloro por Sanlcar de Barrameda


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Conductividad y resistividadLa conductividad es la medida de la capacidad del agua para conducir laelectricidad y es un indicador de la materia ionizable total (aniones y cationes)presente en el agua. La resistividad es la medida recproca de la conductividad.

EquipoConductivmetro, basado en la medida elctrica de la resistencia depaso de la electricidad entre las dos caras opuestas de un prismarectangular, comparada con la de una solucin patrn de KCl o NaCl


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Captulo 3. POTABILIZACIN DE AGUASTema 4. Caractersticas fisicoqumicas del agua

PARMETROS QUMICOS

pH (potencial de hidrgeno)Medida de la concentracin de iones hidrgeno. El qumico dans Sorensen(1909) lo defini comopH = -log [H+]. En el caso del agua pura, el valor delpHes cercano a 7, pudiendo oscilar este valor entre 0 (cido) y 14 (alcalino obsico).

Es una indicacin directa de la posible contaminacin (natural o no) del aguaEquipoPotencimetros (pHmetros) o indicadores (papel de Litmus, papel

Tornasol)


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HORTENSIAS Y pH DEL SUELO

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

azules. En suelos cidos (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 ttulo hidrotimtrico (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++ despus de someter el agua a ebullicin yrecuperacin del volumen inicial con agua destilada (poco exacto)

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

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

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Captulo 3. POTABILIZACIN DE AGUASCaractersticas fisicoqumicas del agua

AlcalinidadMide la capacidad para neutralizar cidos. Puede expresarse por:

- Ttulo alcalimtrico o alcanilidad simple (TA op) ml de cidosulfrico N/50 necesarios para neutralizar 100 ml de agua con viraje afenolftalena (pH entre 8,2 y 9,8)

- Ttulo alcalimtrico completo o alcalinidad total (TAC o m)

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

Determinando m yp se pueden obtener las concentraciones de ion carbonato(CO 2-), bicarbonato (CO H-) e hidrxido (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 parmetros qumicos

SLIDOS TOTALES Los slidos totales presentes en el aguapueden obtenerse como suma de:

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

2) Slidos en suspensin

Medida de los slidos ensuspensin que pueden ser retenidos por un filtro (0,45 m)

GASES DISUELTOS Los ms comunes son:

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

- Oxgeno (O2)

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

- cido sulfhdrico (SH2) Serios problemas de olores y corrosin.


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- Amoniaco (NH3) Es un indicador de la contaminacin del

agua y, en forma no inica, es txico para los peces.

El amoniaco es un compuesto qumico cuya molcula est formada porun tomo de hidrgeno y tres de nitrgeno (NH3). El qumico suecoTorbern Bergman dio este nombre al gas obtenido en los depsitos desal cerca del templo de Amn, en Libia.

Puede provenir de la degradacin incompleta de compuestosnitrogenados orgnicos, del arrastre de abonos en terrenos agrcolas ode la contaminacin fecal.

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


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METALES TXICOS Se suelen presentar trazas de arsnico, cadmio,plomo, cromo, bario, cinc, nquel, etc.

Todos ellos deben ser estrictamente controlados en el origen.

EquiposAl igual que la dureza, se emplea el espectrofotmetro de absorcinatmica

Esquema de una espectrofotometra de absorcin atmica


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PARMETROS ORGNICOS Y BIOLGICOS

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

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

- Actividad humana (residuos domsticos, industriales, agrcolas)

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

La concentracin de estoscompuestos orgnicos en el aguano es constante y obliga a ajustespermanentes en las plantas de

tratamiento.El uso de tratamientos biolgicospara su eliminacin implica el usode parmetros de medida de lacontaminacin orgnica y biolgica.


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Captulo 3. POTABILIZACIN DECaractersticas fisicoqumicas del agua

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

cido ntrico HNO3 (est presente el ion NO3 ).-

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

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

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


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PARMETROS BACTERIOLGICOS

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

Los anlisis bacteriolgicos de aguas se realizan por el mtodo de los tubosmltiples y se expresan en trminos de nmeroms probable(ndice NMP) en100 ml de agua. Las aguas con un NMP inferior a 1 son satisfactoriamente

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


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

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


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Captulo 3. POTABILIZACIN DE AGUASTema 4. Caractersticas fisicoqumicas del agua

NDICE DE LANGELIER

En el ao 1930, el Dr. Wilfred F. Langelier realiz unos trabajos de investigacinsobre la formacin de incrustaciones en las tuberas de distribucin del aguapblica.

Como resultado de estas investigaciones, Langelier defini un ndice quedeterminaba las caractersticas incrustantes (tendencia a depositar carbonato

clcico) o agresivas (tendencia a disolver el carbonato clcico) del agua en funcinde la dureza, alcalinidad y pH, adems de los slidos disueltos totales y latemperatura.

El ndice de Langelier (o ndice de saturacin de Langelier) se define como ladiferencia entre el pH medido del agua y el pH de saturacin (pHs) del carbonatoclcico:

ILangelier = pHreal - pHs

ILangelier < 0 (pHreal < pHs) Agua agresiva

ILangelier > 0 (pHreal > pHs) Aguaincrustante


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PARMETROS DE CALIDAD Y LMITES MXIMO PERMISIBLES

El agua potable, tambin llamada para consumo humano, debe

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

Los lmites mximo permisibles (LMP) referenciales (**) para elagua potable de los parmetros que se controlan actualmente, se

indican en el cuadro siguiente.


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PARM ETRO LMP Referencia

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

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

pH 6,58,5 (1)Turbiedad, UNT 5 (1)Conductividad, 25C uS/cm 1500 (3)Color, UCVPt-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)

Arsnico, mg/L (*) 0,1 (2)Mercurio,mg/L (*) 0,001 (1)Cromo, mg/L (*) 0,05 (1)Flor, mg/L 2 (2)Selenio, mg/L 0,05 (2)


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Notas:

(1) Valores tomados provisionalmente de los valores guarecomendados por la Organizacin Mundial de la Salud (1995)(2) Valores establecidos en la norma nacional Reglamento deRequisitos Oficiales fsicos, qumicos y bacteriolgicos que debenreunir las aguas de bebida para ser consideradas potables,

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

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

(*) Compuestos txicos


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