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PROCESOS
PURIFICACION


El-agua-su-teroria


EL AGUA

Por muchos años, el uso de el agua para propositos domesticos e industrriales se ha ido incrementando. Aparte de este crecimiento de el uso de el agua, ha habido de igual manera una demenda por agua de mas calidad. El agua ya no es aceptable a menos de que cumpla con ciertos estandares de pureza quimica y biologica.

Todos estos requerimientos se combinan para hacer el acondicionamiento de agua una ocupación altamente tecnica, poniendo una gran responsabilidad en el personal empleado por la industria del acondicionamiento de agua.

CARACTERISTICAS FISICAS DEL AGUA

El agua es el recurso natural mas preciado del hombre. Sin el agua la vida como la conocemos simplemente no exixtiria.

El agua comprende mas del 70% del cuerpo humano, y no hay ningun substituto para el agua. Esta masa de agua lleva  nutrientes disueltos  a todas las partes del cuerpo y es la solución en donde todas las reacciones quimicas de la vida se llevan a cabo.

El agua es una de las sustancias mas abundantes sobre la tierra. Es el liquido mas abundante de la tierra y uno de los pocos liquidos naturales. El agua cubre tres cuartas partes de la superficie terrestre, y si la superficie de la tierra fuera lisa, el agua la cubriria a una profundidad de 2 kilometros. Aunque el agua es abundante, la mayoria es salada.

El agua es una sustancia unica en muchas maneras. es un compuesto de dos gases, mas sin embargo existe de manera liquida a temperatura ambiente. Esto es debido a su arreglo molecular y su cohesion. La fuerza de las uniones internas resiste la separación ionica, por ende el agua pura liquida, contiene muy pocos iones y no conducira electricidad. Puede mantener sus caracteristicas, identidad e integridad estructural bajo condiciones muy drasticas. El agua puede ser congelada a temperaturas subcero, o calentada a temperaturas extremadamente altas y aun asi ser agua molecular. La union entre moleculas de agua hace que esta exista como liquido a temperaturas normales, mientras que otros compuestos  de pesos similares son gases.

El metano y amoniaco son un poco mas ligeros que el agua, el monocxido de carbono y el dioxido de carbono son mas pesados, aun asi todos son gases.
Debido a la estructura asimetrica del agua la molecula es desbalanceada. Una molecula de agua tiene dos atomos de hidrogeno en un extremo y un atomo de oxigeno en el otro extremo. Esto hace que esta molecula sea polar, esto es, la molecula actua como un iman. Las moleculas de agua se arreglan entre si en cadenas por atracción magnetica que es mucho mas fuerte que la atracción usual entre las moleculas. Esta atracción causa que el agua tenga una gran tensión superficial que permite que los objetos floten en ella. Esta atracción hace que se adhiera a superficies, lo que la hace un agente humidificador exelente. La acción polar de agua tambien permite que esta disuelva substancias y que las separe en iones. Los iones son mantenidos separados en las cadenas magneticas. Esta propiedad sobresaliente hace que el agua sea un solvente casi universal.

El agua es la unica substancia que existe bajo el rango no muy amplio de temperaturas de la tierra en tres estados fisicos. El agua existe como solido, liquido y gas. Mientras que la mayoria de las substancias se contraen al ser congeladas, el agua se expande. Debido a esta expansion, y por regla de densidades el hielo es mas ligero que el agua, por ende flota. Esto es bueno, pues si el hielo se contrayera seria mas pesado que el agua y se hundiria hasta el fondo de los oceanos y lagos, haciendo que se convirtieran en hielo solido. Sin embargo, la expansión de agua puede ser desafortunada, porque causa que las tuberias y los radiadores se rompan.

El agua tambien es importante por su habilidad de absorber grandes cantidades de calor sin un gran incremento en su temperatura. Tiene un efecto de templado de el clima terrestre. se estima que el sol convierte 250 toneladas de materia a energia cada minuto. La tierra solo recibe una pequena parte de esta energia, pero si no fuera por el agua la superficie terrestre se quemaria hasta carbonizarse.El agua retiene esta energia calorificapara proteger a la tierra de el frio congelante del espacio. La capacidad calorifica del agua es tan alta que es usada como patron para medir las capacidades calorificas de otras substancias. Esta propiedad la hace tambien muy valiosa en sistemas de calentamieno y de enfriamiento.

El diccionario de Webster define al agua como " El liquido que desciende del cielo como lluvia, de los arrollos, lagos y oceanos". El agua ordinaria pura ( H2O) consiste de Hidrogeno (11.1888 porciento) por peso y oxigeno (88.812 porciento). Tiene un color ligeramente azul y es muy poco compresible. A su maxima densidad, a 39.2  F o 4  C, es el patron de gravedades especificas de solidos y liquidos. Su calor especifico es la base para la caloria de solidos y liquidos. El B.T.U. del calor. Su punto de fusión es a 32  øF  o 0   øC

Impurezas quimicas en el agua

Es necesario entender el ciclo hirologico para poder darse cuenta de la manera en que el agua es disponible y la manera en que el agua adquiere impurezas.

El vapor de agua entra a la atmosfera por la evaporación de los oceanos, rios y lagos. La humedad entra a la atmosfera por un grado menor de transpiración de hojas y plantas. Esta humedad carga al aire caliente y es forzado hacia arriba a los niveles mas frios en donde el agua se condensa para formar nubes. El condensado precipita en la forma de lluvia, nieve o granizo, y cae a la tierra. Una porción de esta precipitación se evapora antes de que alcance el suelo, una porción corre a los rios y oceanos, una porción se cuela para recargar el abastecimiento subterraneo de agua.

Si el agua como esta en la naturalez fuera agua "pura" , no habria necesidad para el analisis o tratamiento de agua. Cualquiera que sea la fuente, el agua contiene impurezas en solución o en suspension.      

Las particulas de polvo en el aire causan que el agua se forme a una altitud menor; por ende el agua tiene polvo. Las gotas de lluvia disuelven el oxigeno, nitrogeno, dioxido de carbon, y otros gases que caen atraves del aire. Las gotas de lluvia tambien se encuentran humo, smog, bacterias, esporas y otras particulas que se convierten suspensiones en el agua.

El agua de superficie es turbia por la precencia de impurezas, arcillas y algas. El agua corriente recoge nutrientes y materia organica de los campos de agicultura. Recogera desechos animales, contaminantes, materia vegetal descompuesta, color y microorganismos y los llevara a lagos y oceanos que proveen una gran cantidad de el agua para beber del mundo. El drenaje urbano o municipal y los desechos industriales tambien son desechados en estos mismos rios y lagos que proveen de agua para beber.

El agua del subsuelo contiene menos turbidez y materia organica debido a la filtración natural de la corteza terrestre. El agua del subsuelo sera alta en minerales disueltos debido a la habilidad dle agua de disolver la mayoria de los minerales. El dioxido de carbon incrementara la habilidad del agua de disolver los minerales al formar un acido. La areación es aveces usada para remover el dioxido de carbon, acido sulfhidrico, olor, sabor y oxidar el hierro y manganeso.

El agua arbotante sera similar en caracteristicas al agua encontrada en pozos. El agua arbotante es mas  suceptible a ser afectada por la contaminación superficial debido a su origen.

Las impurezas quimicas estan presentes en todas las aguas naturales, y un estudio de su significado y efectos es esencial en la industria de el tratamiento del agua. El acta de agua para beber saludable ha determinado cantidades maximas de impurezas que pueden ser toleradas en una fuente de abastecimiento de agua. Ha determinado los estandares para los abastecimientos de el agua domestica demostrados posteriormente.


TURBIDEZ

     La turbidez es debida a particulas de arena, polvo y otras materias en suspension. El nivel maximo de contaminación de turbidez no debe exeder un promedio mensual de 1.0 TU. Ha sido demostrado que la turbidez afecta la desinfección del agua y consecuentemente es considerada importante en la salud publica. La turbidez puede ser removida por coagulacion, sedimentación y filtracion.

DUREZA

     El termino dureza  en el agua es definido como la calidad en el agua que requiere cantidades exesivas de jabon para producir espuma. La dureza es tambien objetable debido a la tendencia para formar incrustaciones en calentadores de agua y calderas. La dureza es causada por elementos de calcio y magenesio. Estos elementos son disueltos por el agua al pasar sobre la superficie terrestre o al colarse por las formaciones que contienen calcio o magnesio. La presencia de dioxido de carbon en el agua incrementara la habilidad del agua de disolver estos elementos. La dureza que foprma incrustaciones puede ser removida mediante la ebullicion. Este tipo de dureza es llamado dureza temporal o carbonatada y es formada por carbonatos de calcio o magnesio y bicarbonatos. Un ejemplo comun es la incrustación en las teteras. La dureza permanente o no-carbonatada es dureza que no puede ser removida por la simple ebullicion. La dureza permanente es causada por los cloruruos y sulfatos de calcio y magnesio.

ESTANDARES DE LA CALIDAD DEL AGUA
ACUERDO DE AGUA PARA BEBER SALUDABLE
NIVELES MAXIMOS DE CONTAMINACION

Estos niveles maximos de contaminación para constituyentes organicos se aplican a sistemas tipo de comunidad.
          Inorganicos

Constituyente
Nivel    mg/L
Arsenico
0.05
Bario
1.0
Cadmio
0.010
Cromo
0.05
Fluor
4.0
Mercurio
0.002
Nitrato (como N)
10.0
Plata
0.05
Plomo
0.05
Selenio
0.01

Arsenico, Bario, Cromo, Mercurio, Plomo y Selenio, todos pueden tener un efecto toxico en el ser humano.

Nitrato. A la discresión del departamento, los niveles de Nitrato no deben exeder 20 Mg/L para ser permitido en un sistema no comunitario si el suministrador de agua demuestra a la satisfacción del departamento que:
El agua no sera disponible a niños menores de 6 meses de edad. El exceso de nitrato causa una condición en los humanos conocida como " niño azul".
Habra una lectura de los niveles de nitratos y estos no deberan exceder 10 mg/L y el potencial de los efectos contra la salud debido a exposicion.
Las autoridades locales de salud publica deberan ser notificadas de que el nivel de nitratos excedera los 10mg/L, y
No deberan de existir resultados de salud adversos.

En cantidades apropiadas ( 0.7 a 10 mg/L ) el fluor puede reducir caries dentales, pero en cantidades excesivas puede manchar los dientes en los ninos.
Los niveles maximos de contaminación siguientes se aplican a quimicos organicos en sistemas de agua comunitarios.

          Organicos

Constituyente
Niveles     Organicos, mg/L
Hidrocarburos clorados:
Endrina
0.0002
Lindano
0.004
Metoxicloro
0.1
Toxafano
0.005
Clorofenoles
2,4-D
0.1
2,4.5-TP Plata
0.001

Los niveles maximos de contaminantes organicos siguientes se aplican a sistemas comunitarios y sistemas de agua no trascendientes no comunitarios.

Contaminante
Niveles Maximos de contaminantes en Miligramos por litro
Benzeno
0.005
Cloro vinil
0.002
Tetraclorocarbono
0.005
1,2-Dicloroetano
0.005
Tricloroetileno
0.005
1,1-Dicloroetileno
0.007
1,1,1-Tricloroetano
0.200
Para-Diclorobenzeno
0.075

Turbidez. este standard se aplica a sistemas en que el agua superficial sea tratada y a cualquier sistema de agua subterraneo bajo la influencia de agua superficial.(ej. pozos poco profundos)

El agua de un sistema de filtración debe estar por debajo o igual a 0.5 NTU en  cuando menos un 95% de las pruebas que se tomen cada mes, y ninguna muestra debera exceder los 0.5 NTU. Aparte, las muestras de turbidez en el agua deeran ser tomadas cada 4 horas. Asi un sistema funcionando las 24 horas del dia estaria violando los limites si 10 o mas de las 180 tomas requeridas exceden los 0.5 NTU. Los sistemas que sirvan a menos de 500 personas pueden reducir su frecuencia de muestreo a 1 muestra diaria.

Los departamentos de salud en promedio  permiten turbidez de hasta 1.0 NTU en 95% de las pruebas mensuales si el sistema provee lo siguiente:

     1)      Deficiencias minimas notadas en la inspección del sistema.
     2)     Un historial de muestreo y operación bueno,
     3)     Emplea un numero de operadores de componente adecuado, y
     4)     Perovee datos de estudios de rastreo aceptables.

Trihalurometanos
Trihalurometanos totales (THMT) significa que la suma de la concentración en mg/L de compuestos de trihalurometanos (triclorometano, dibromoclorometano,bromodiclorometano y tribromometano), son redondeados a dos figuras significativas.
El nivel maximo de contaminante (NMC) para el total de trihalurometanos debera ser de 0.1 mg/L. El NMC se aplicara solo a aquellos sistemas que sirven a una población de 10,00 o mas individuos.



NIVELES RECOMENDADOS PARA CONSTITUYENTES SECUNDARIOS

Los niveles de constituyentes secundarios siguientes  son los limites recomendados, excepto para los sistemas que estaban en servicio antes de que estos estandares fueran efectivos. Para sistemas construidos despues de la fecha de estandarizacion, no se pueden usar fuentes que no cumplan con estos niveles maximos de constituyentes secundarios sin la aprobación escrita por el departamento. El factor determinante sera si hay o no hay una fuente alternativa de suministro disponible para esa comunidad en donde la calidad quimica del agua sea aceptable.
Constituyente
Nivel
Cloro
300 mg/L
Color
15 unidades de color
Cobre
1.0 mg/L
Corrosividad
Monocorrosivo
Fluor*
2.0 mg/L
Agentes espumantes
0.5 mg/L
Acido sulfhidrico
0.05 mg/L
Hierro
0.3 mg/L
Manganeso
0.05 mg/L
Olor
3 unidades conocidas de olor
pH
>+-7.0
Sulfato
300 mg/L
Solidos totales disueltos
1,000 mg/L
Zinc
5.0 mg/L
                         * aplicable solo a sistemas comunitarios

Dureza
La dureza no esta considerada en los estandares de agua para beber. En su lugar esta cubierto el nivel Solidos totales disueltos. Dureza temporal o carbonatada, puede ser eliminada por la ebullición o precipitación o por la adición de sales de calcio precipitado como CaCO3 a un pH de 9.4 y el magnesio es precipitado a un pH de 10.6 como Mg(OH)2. La dureza permanente o no carbonatada puede ser removida tanto por la adición de sales de calcio como por la de cenizas.

La fundación de acondicionadores de agua ha clasificado la dureza del agua. La dureza es medida en granos por galon y clasificada como sigue:
Menos de 1 gpg
Suave
1 a 3.5 gpg
ligeramente dura
3.5 a 7.0 gpg
moderadamente dura
7.0 a 10.5 gpg
dura
mas de 10.5 gpg
muy dura

Alcalinidad

La alcalinidad puede estar presente en agua como bicarbonatos, carbonatos, o hidroxidos. El tipo de alcalinidad presente depende del pH del agua. Si el pH es menos de 8.3 toda la alcalinidad es debida a bicarbonatos. Si el pH esta entre 8.3 y 10.6 el agua tendra alcalinidad de carbonatos y bicarbonatos. Si el pH esta por encima de 10.6 pueden estar presentes tanto carbonatos como hidroxidos.
Hay una relación entre la alcalinidad y la dureza del agua. (1) Si la alcalinidad total excede la dureza total toda la dureza puede ser temporal o de carbonatos y la alcalinidad en esceso es debida al sodi. (2) Si la alcalinidad y la dureza total son iguales la toda la dureza es carbonatos. (3) Si la alcalinidad total es menor a la dureza total, la dureza de carbonatos es igual a la alcalinidad total y el exceso de dureza es permanente o no carbonatada.

pH

El pH es la medida de acides o basicidad en el agua. El pH mide la concentración de iones hidrogeno presente en el agua. Es expresado en una escala numerica que va del 0 al 14 que es el reciproco del logaritmo de la concentración de iones Hidrogeno. Un pH de 7 es neutral y no es ni acido ni basico. Un pH menor a 7 es acido, y un pH mayor a 7 indica agua basica.

Sodio

     Un alto contenido de sodio puede ser significativo desde el punto de vista de salud publica y desde el punto de vista de potabilidad. Los medicos aveces recomiendan que los pacientes con problemas diversos se abstengabn de ingerir demasiado sodio. El sodio usualmente se combina con el cloro para formar cloruro de sodio NaCl (sal) Que muchas personas en dietas libres de sal no deben tomar. Aveces el contenido de sodio es tan alto que el agua no es potable. El sodio no se puede remover por precipitación quimica debido a sus solubilidad pero requiere desionización para su remocion.

Nitratos

     Los nitratos se encuentran en algunas aguas del subsuelo y son de importancia en la salud publica. Los nitratos en exceso de 10 mg/L (como N) causan metemoglobinemia, o comunmente llamada "bebe azul". No hay metodo economico para reducir el contenido de nitratos en el agua. La practica de salid publica es el advertir a la comunidad que tiene una fuente de agua con nitratos la peligrosidad de etsta e informarles fuentes alternativas para el suministro de agua.

Medición de impurezas

     Aunque el monto de impurezas encontradas en el agua es usualmente pequeño por peso por galon, el volumen de agua usado en las casas es grande. Aun pequeños montos de impurezas pueden causar problemas severos porque el promedio de consumo de gua en una casa es de 60 galones por persona por dia.

     La unidad comun para medir dureza en el agua es de granos por galon (gpg) Un grano pesa 1/7,000 de una libra. Otra medida comun para medir las impurezas en el agua es el miligramo por litro (mg/L). Para convertir gpg a mg/l, multiplique por 17.1, para convertir mg/l a gpg multipique por 0.058. Un mg/l equivale a una parte por millon (ppm) porque un litro de agua pesa un millon de miligramos.

Valor de un analisis quimico

     El reporte de un analisis quimico de una fuente de agua de un laboratorio sera de mucha ayuda para establecer procedimientos de operación cuando son interpretados correctamente. El reporte debe revelar si la calidad del agua cumple con los estandares de salud publica o requeridos para alguna industria en especifico. Analizando la calidad del agua tratada y comparandola con la calidad del agua cruda, el proceso del tratamiento puede ser checado.

     Hay muchas maneras en que un elemento presente en el agua puede ser reportado en un analisis. Los resultados de un analisis de agua son reportados por lo general en mg/l pero pueden ser reportados en gpg. El operador debe estar familiarizado con ambas formas de medición y debe ser capaz de convertirlas de una manera a la otra.

Corrosion

     Hay tres tipos generales de corrosion.
Galvanica: Corrosión ocurrida por unir dos metales dissimilares. Uno es corroido a la desintegración y es depositado en el otro.
 Electrolitica: Causada por el paso de corriente. La corriente viajara por una tuberia hasta encontrar un camino de mas conduccion, entonces dejara la tuberia llevandose un poco de metal con el.
Calidad del agua: Las siguientes caracteristicas del agua influenciaran la tendencia a ser corrosiva:
pH. La corrosión varia inversamente con el pH;
conductividad. Lo mas conductor que el agua sea (mas alta en solidos totales disueltos) lo mas corrosiva que es;
contenido de oxigeno total disuelto. A mas contenido de oxigeno disuelto, mas corrosion;
Temperatura. Una rección quimica es acelerada por un incremento en la temperatura.

CARACTERISTICAS BACTERIOLOGICAS DEL AGUA

     La caracteristicas fisicas y quimicas de una fuente de agua pueden ser satisfactorias pero aun asi el agua no puede ser aceptada como potable hasta que su pureza bacteriologica pueda ser afirmada. El agua potable es aquella libre de bacterias que puedan producir enfermedades dañinas.

     Enfermedades del agua

Una agua sana no debe contener organismos que puedan indicar la presencia de bacterias dañina s. Como los suministros de agua publica son usados para el consumo humano, una agua contaminada bacteriologicamente puede tener consecuencias desastrosas. La protección de la fuente de agua contra contaminación bacteriologica es de vital importancia.

     Varias enfermedades pueden ser transmitidas por agua impura y son comunmente conocidas como patogenas.
Los organismos causantes de enfermedades son llamados patogenos y son:

     Tifoidea
     Paratifoidea, A & B
     Disenteria comun o de bacilos
     Disenteria amibica
     Colera
     Cysta
     Viruses
     Aunque se han hecho varias campañas en los ultimos años estas enfermedades aun no desaparecen enteramente del pais, y algunas han ido en aumento en latinoamerica.

      Todas las enfermedades del agua tienen que ver con desordenes intestinales, y los patogenos que las causan se incuban y viven en  los sistemas de los animales de sangre caliente. Con cada descarga del sistema, millones de estos patogenos pueden ser liberados. Estos patogenos pueden contaminar la fuente de suministro de agua y amenazar la salud publica.

ORGANISMOS COLIFORMES

     Los organismos coliformes son organismos encontrados en los vientres de los organismos de sangre caliente, pero no son organismos patogenos. Estos organismos son usados como indicadores de la contaminación fecal en el agua. Los coliformes son usados como indicadores de contaminación bacteriologica porque siempre estaran presentes cuando los patogenos de contaminación fecal esten presentes. La densidad de población de coliformes en el agua indicara el nivel de contaminacion.

Analisis bacteriologico del agua para beber

     Para poder saber si todos los suministros de agua ya sean publicos o privados son seguros para que las personas las usen con fines alimenticios, se deberan recoger muestras periodicamente y a estas se les debera examinar su contenido bacteriologico, especialmente de bacterias coliformes. Las muestras deben ser recolectadas en varios puntos de muestreo en la red de distribución como en el sistema de tuberias asi como la planta o fuente de suministro de los sistemas publicos o en los grifos o espitas de los sistemas privados. Personal del departamento de salud publica debera ofrecer asesoramiento y asistencia en el muestreo y debera asesorar en la cloración de dichos suministros cuando el tratamiento quimico es aconsejable o necesario. Botellas esteriles para la recolección para estudios bacteriologicos debreran ser utilizadas para estos analisis.

     Como se recomienda que las muestras sean proporcionadas en intervalos regulares de los suministros publicos se recomienda que las personas encargadas del envio de estas muestras empaquen las mismas en un paquete fuerte para que las proteja y para que el laboratorio pueda mandar las botellas esteriles en el mismo.