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El Agua. Calidad y contaminación (1/2)

Autor: ANTONIO ROS MORENO
Curso:
|314 alumnos|Fecha publicación: 09/06/2011
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Capítulo 9:

 Parámetros químicos de calidad de las aguas. Dureza y alcalinidad

Dureza

La dureza representa una medida de la cantidad de metales alcalinotérreos en el agua, fundamentalmente Calcio (Ca) y Magnesio (Mg) provenientes de la disolución de rocas y minerales que será tanto mayor cuanto más elevada sea la acidez del agua. Es una medida, por tanto, del estado de mineralización del agua. La dureza está relacionada con el pH y la alcalinidad; depende de ambos.

La dureza, debida a la presencia de sales disueltas de calcio y magnesio, y en menor proporción por el hierro, el aluminio y otros metales, mide la capacidad de un agua para producir incrustaciones por formación de precipitados insolubles de carbonatos e hidróxidos. Afecta tanto a las aguas domésticas como a las industriales, siendo la principal fuente de depósitos e incrustaciones en calderas, intercambiadores de calor, tuberías, etc. Por el contrario, las aguas muy blandas son agresivas y pueden no ser indicadas para el consumo.

Existen distintas formas de dureza:

Dureza total o título hidrotimétrico, TH. Mide el contenido total de iones Ca++ y Mg++. Se puede distinguir entre la dureza del calcio, THCa, y la dureza de magnesio, THMg.

Dureza permanente o no carbonatada. Mide el contenido en iones Ca++ y Mg++ después de someter el agua a ebullición durante media hora, filtración y recuperación del volumen inicial con agua destilada. El método es de poca exactitud y depende de las condiciones de ebullición.

Dureza temporal o carbonatada. Mide la dureza asociada a iones CO3H-, eliminable por ebullición, y es la diferencia entre la dureza total y la permanente.

Si la dureza es inferior a la alcalinidad, toda la dureza es carbonatada, pero si la dureza es superior a la alcalinidad hay una parte de dureza no carbonatada, asociada a otros aniones. La dureza de carbonato es igual al valor m si TH>m, e igual a TH si TH<m. La dureza no carbonatada sólo existe en el primer caso y es igual a TH – m.

La dureza se puede expresar como meq/l, en ppm de CO3Ca, o en grados hidrométricos de los cuales el más común es el francés (1 grado francés = 0,2 miliequivalentes = 10 ppm de CO3Ca). Las aguas con menos de 50 ppm en CO3Ca se llaman blandas, hasta 100 ligeramente duras, hasta 200 moderadamente duras, y a partir de 200 ppm muy duras. Es frecuente encontrar aguas con menos de 300 ppm como CO3Ca, pero pueden llegar a 1.000 ppm e incluso hasta 2.000 ppm.

La medición puede hacerse por análisis total o por complexometría con ácido etilendiaminotetraacético (EDTA). Existe una forma sencilla y aproximada que utiliza agua jabonosa por el gran consumo de jabón de las aguas duras.

Las normas de calidad no establecen un límite específico para la dureza en el agua para consumo humano. Aún no se ha definido si la dureza tiene efectos adversos sobre la salud.

Para disminuir la dureza las aguas pueden someterse a tratamiento de ablandamiento o desmineralización. En las calderas y circuitos de refrigeración se usan complementariamente tratamientos internos. La estabilidad de las aguas duras y alcalinas se determina mediante índices específicos, como se verá al final del apartado.

Alcalinidad

La alcalinidad es una medida de la capacidad para neutralizar ácidos. Contribuyen a la alcalinidad principalmente los iones bicarbonato, CO3H-, carbonato, CO3=, y oxhidrilo, OH-, pero también los fosfatos y ácido silícico u otros ácidos de carácter débil. Los bicarbonatos y los carbonatos pueden producir CO2 en el vapor, que es una fuente de corrosión en las líneas de condensado. También pueden producir espumas, provocar arrastre de sólidos con el vapor y fragilizar el acero de las calderas.

La alcalinidad del agua es la suma de las concentraciones de los iones carbonato (CO3=), bicarbonato (CO3H-) y e hidróxidos (OH-), siendo estos últimos despreciables frente al resto.

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Estas especies producen en el agua un efecto tampón ya que absorben protones manteniendo el pH en un valor muy estable. Esta propiedad es muy importante para los seres vivos en determinados medios como el flujo sanguíneo ya que mantienen el valor de pH a un valor muy constante y estable frente a posibles variaciones en el medio.

Se distingue entre la alcalinidad total o título alcalimétrico total, TAC, medida por adición de ácido hasta el viraje del anaranjado de metilo, a pH entre 4,4 y 3,1, también conocido como alcalinidad m, y la alcalinidad simple o título alcalimétrico, TA, medida por el viraje de la fenoftaleína, a pH entre 9,8 y 8,2, conocido como alcalinidad p. A partir de ambas mediciones se pueden determinar las concentraciones en carbonato, bicarbonato e hidróxido.

Se mide en las mismas unidades que la dureza y está influenciada por el pH, la composición general del agua, la temperatura y la fuerza iónica.

La alcalinidad es también importante en el tratamiento del agua porque reacciona con coagulantes hidrolizables (como sales de hierro y aluminio) durante el proceso de coagulación. Además, este parámetro tiene incidencia, como se ha visto, sobre el carácter corrosivo o incrustante que pueda tener el agua y, cuando alcanza niveles altos, puede tener efectos sobre el sabor.

La alcalinidad se corrige por descarbonatación con cal, tratamiento con ácido, o desmineralización por intercambio iónico.

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