Modulo de Agua Desmineralizada

MODULO : AGUA

DESMINERALIZADA PARA

USO INDUSTRIAL

INSTRUCTOR : ING. FELIPE MENDOZA

Objetivo General: Identificar las propiedades físico

químicas del agua para determinar su utilización

adecuada en los procesos petroquímicos

Operador de Procesos Petroquimicos

Contenido:


- Distribución actual del agua en la tierra

- Ciclo del agua

- Características de la molécula del agua

- Propiedades fisicoquímicas del agua

- Impurezas comunes presentes en el agua

- Clasificación del agua

- Procesos para el tratamiento del agua

- Métodos de purificación del agua para uso industrial

- Aplicaciones industriales

Distribución actual del agua en la Tierra


Introduccion

El agua es el compuesto más abundante en la superficie terrestre y a la vez el más importante. Los antiguos apreciaron su importancia y su carácter representativo y por lo tanto la incluyeron junto con el aire, la tierra y el fuego, en la primera clasificación de elementos o principios fundamentales de la constitución de los cuerpos.

Su importancia reside en que casi la totalidad de los procesos químicos que suceden en la naturaleza, no solo en organismos vivos sino también en laboratorios y en la industria tienen lugar entre sustancias disueltas en agua.


El total del agua presente en el planeta, en todas sus formas, se denomina hidrosfera. El agua cubre 3/4 partes (71%) de la superficie de la Tierra. Se puede encontrar esta sustancia en prácticamente cualquier lugar de la biosfera y en los tres estados de agregación de la materia: sólido, líquido y gaseoso.

El 97 por ciento es agua salada, la cual se encuentra principalmente en los océanos y mares; sólo el 3 por ciento de su volumen es agua dulce. De esta última, un 1 por ciento está en estado líquido. El 2% restante se encuentra en estado sólido en capas, campos y plataformas de hielo en las latitudes próximas a los polos. Fuera de las regiones polares el agua dulce se encuentra principalmente en humedales y, subterráneamente, en acuíferos.

El agua representa entre el 50 y el 90% de la masa de los seres vivos (aproximadamente el 75% del cuerpo humano es agua; en el caso de las algas, el porcentaje ronda el 90%).


http://es.wikipedia.org/wiki/Hidrosfera

http://es.wikipedia.org/wiki/Tierra

http://es.wikipedia.org/wiki/Biosfera

http://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_agregaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3lido

http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquido

http://es.wikipedia.org/wiki/Gaseoso

http://es.wikipedia.org/wiki/Capa_de_hielo

http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_de_hielo

http://es.wikipedia.org/wiki/Plataforma_de_hielo

http://es.wikipedia.org/wiki/Hielo

http://es.wikipedia.org/wiki/Latitud

http://es.wikipedia.org/wiki/Humedal

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_subterr%C3%A1nea

El ciclo del agua


Como ciclo del agua — conocido científicamente tambien como el ciclo hidrológico— se denomina al continuo intercambio de agua dentro de la hidrosfera, entre la atmósfera, el agua superficial y subterránea y los organismos vivos. El agua cambia constantemente su posición de una a otra parte del ciclo de agua, implicando básicamente los siguientes procesos físicos:

- evaporación de los océanos y otras masas de agua formando las nubes. - transpiración de los seres vivos (animales y plantas) hacia la atmósfera.- precipitación, originada por la condensación de vapor de agua la cual y que puede adaptar múltiples formas.- escorrentía, o movimiento de las aguas superficiales hacia los océanos.

El ciclo del agua

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidrosfera

http://es.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sfera

http://es.wikipedia.org/wiki/Evaporaci%C3%B3n_(f%C3%ADsica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Transpiraci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sfera

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Precipitaci%C3%B3n_(en_meteorolog%C3%ADa)&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Escorrent%C3%ADa


El ciclo del agua

Video : El ciclo del agua

Actividad practica # 1- Calcular el volumen total de agua liquida dulce

superficial.- Describir el ciclo del agua y su importancia.



El agua es una sustancia que químicamente se formula como H2O; es decir, que una molécula de agua se compone de dos átomos de hidrógeno enlazados covalentemente a un átomo de oxígeno formando un ángulo de 104.5 °.

La molécula del agua

2e-

2e-

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno

http://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno

http://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9cula_de_agua

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo


http://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_covalente

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo



- El oxígeno posee una electronegatividad superior a la del hidrógeno, por lo cual el agua una molecula polar.


-El oxígeno tiene una ligera carga negativa, mientras que los átomos de hidrógeno tienen una carga ligeramente positiva lo que resulta en la formación de un fuerte dipolo electrico


http://es.wikipedia.org/wiki/Electronegatividad



-El enlace de hidrógeno que une a las moléculas del agua es una fuerza atractiva que se forma entre una molécula polar y un átomo de hidrogeno de otra molécula polar.

-Es un tipo de fuerza de van der Waals entre moléculas, que está en un lugar intermedio entre un enlace covalente y una simple atracción electrostática intermolecular.

- El enlace de hidrógeno intermolecular es un tipo de enlace muy fuerte y es el responsable del alto punto de ebullición del agua (100°C a presión atmosférica).


http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_de_van_der_Waals

http://es.wikipedia.org/wiki/Enlace_covalente

http://es.wikipedia.org/wiki/Electrost%C3%A1tica

http://es.wikipedia.org/wiki/Intermolecular

http://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_ebullici%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua


- En el caso del agua líquida, la atracción entre moléculas es debido a que el oxígeno de una molécula de agua tiene dos pares libres de electrones, cada uno de los cuales puede formar un enlace de hidrógeno con átomos de hidrógeno de otras dos moléculas de agua.

- Esto puede repetirse, de tal forma que cada molécula de agua está unida mediante enlaces de hidrógeno con hasta cuatro otras moléculas de agua, dos a través de sus pares libres, y dos a través de sus átomos de hidrógeno


Propiedades físicas y químicas del agua



- El agua pura es insípida e inodora en condiciones normales de presión y temperatura.

- El color del agua varía según su estado: como líquido, puede parecer incolora en pequeñas cantidades, aunque con un espectrógrafo se prueba que tiene un ligero tono azul verdoso. El hielo también tiende al azul y en estado gaseoso (vapor de agua) es incolora.11

-El agua bloquea sólo ligeramente la radiación solar UV fuerte, permitiendo que las plantas acuaticas absorban su energía.

- La cohesión es la propiedad que hace que las moléculas de agua se atraigan a sí mismas, formando los cuerpos y las gotas de agua. Los puentes de hidrógeno mantienen las moléculas de agua fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un líquido casi incompresible.

http://es.wikipedia.org/wiki/Condiciones_normales_de_presi%C3%B3n_y_temperatura

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Color_del_agua&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Espectr%C3%B3grafo

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua#cite_note-10

http://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n_ultravioleta



liquido

solido gaseoso

-Estados fisicos del agua: A la presión normal (1 atmósfera), el agua es gaseosa por encima de los 100 °C y solida por debajo de los 0 °C.

-La densidad del agua líquida es muy estable y varía poco con los cambios de temperatura y presión. A la presión normal (1 atmósfera), el agua líquida tiene una mínima densidad (0,958 kg/l) a los 100 °C.

http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad



- Al bajar la temperatura, aumenta la densidad hasta llegar a los 3,98 °C donde alcanza su máxima densidad de 1 kg/litro. A partir de ese punto, al bajar la temperatura, la densidad comienza a disminuir, aunque muy lentamente (casi nada en la práctica), hasta que a los 0° disminuye hasta 0,9999 kg/litro.

- Cuando pasa al estado sólido (a 0 °C), ocurre una brusca disminución de la densidad pasando a 0,917 kg/l. Los enlaces de hidrógeno son responsables de la dilatación del agua al solidificarse, es decir, su disminución de densidad cuando se congela

http://es.wikipedia.org/wiki/Kg



- La capacidad calorífica es la cantidad de calor que hay que suministrar a toda la masa de una sustancia para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius).

-La entalpía de vaporización o calor de vaporización es la cantidad de energía necesaria para que una sustancia que se encuentre en equilibrio con su propio vapor a una presión de una atmósfera pase completamente del estado líquido al estado gaseoso.

- El agua tiene un alto valor de capacidad calorífica específica (4,184 J cm-3 K-1)

así como una elevada entalpía de vaporización (40.65 kJ mol-1); ambos factores se deben a la capacidad del agua de almacenar energía calorífica en los enlaces de hidrógeno entre sus moléculas. Estas dos inusuales propiedades hacen que el agua "modere" las temperaturas terrestres, reconduciendo o absorbiendo grandes variaciones de energía calorifica.

http://es.wikipedia.org/wiki/Calor

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Sustancia

http://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_equilibrio_termodin%C3%A1mico

http://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_(estado)

http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Gas

http://es.wikipedia.org/wiki/Calor_espec%C3%ADfico

http://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADa_de_vaporizaci%C3%B3n


- La tensión superficial: la fuerza de cohesión es la que actúa tangencialmente en la superficie libre de un líquido en equilibrio y que tiende a contraer dicha superficie. La interacción entre los diferentes dipolos eléctricos de una molécula del agua causa la atracción superficial en red que explica el elevado índice de tensión superficial del agua.

- La adhesión: es la propiedad de la materia por la cual se unen dos superficies de sustancias iguales o diferentes cuando entran en contacto, y se mantienen juntas por fuerzas electrostáticas. El agua tiene un alto valor adhesivo o mojante gracias a su naturaleza polar.


http://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_superficial


- La capilaridad se refiere a la tendencia de un liquido a moverse por un tubo estrecho en contra de la fuerza de la gravedad. Cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a la adhesión del líquido con el material del tubo; es decir, es un líquido que moja. El líquido sigue subiendo hasta que la tensión superficial es equilibrada por el peso del líquido que llena el tubo.

- Éste es el caso del agua, y esta propiedad es la que regula parcialmente su ascenso dentro de las plantas, sin gastar energía para vencer la gravedad.


http://es.wikipedia.org/wiki/Gravedad

http://es.wikipedia.org/wiki/Adhesi%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Mojabilidad

http://es.wikipedia.org/wiki/Plantas


-El agua es un disolvente muy potente, al que se ha catalogado como el disolvente universal, y afecta a muchos tipos de sustancias distintas. Las sustancias que se mezclan y se disuelven bien en agua son llamadas hidrófilas, mientras que las que no combinan bien con el agua se denominan sustancias hidrofóbicas.


- El agua es miscible con muchos líquidos, como el etanol, en cualquier proporción, formando un líquido homogéneo. Por otra parte, los aceites son inmiscibles con el agua, y forman capas de variable densidad sobre la superficie del agua

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3filo

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3fobo

http://es.wikipedia.org/wiki/Etanol



-El agua puede descomponerse en partículas de hidrógeno y oxígeno mediante electrólisis. La energía requerida para separar el agua en sus dos componentes mediante electrólisis es superior a la energía desprendida por la recombinación de hidrógeno y oxígeno. Esto hace que el agua no sea una fuente de energía eficaz.17

-Los elementos que tienen mayor electropositividad que el hidrógeno —como el litio, el sodio, el calcio, el potasio y el cesio— desplazan el hidrógeno del agua, formando hidroxidos

- Cuando el hidrógeno —o un compuesto conteniendo hidrógeno— se quema o reacciona con oxígeno —o un compuesto de oxígeno, se forma agua como parte de los productos de la reacción.



http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3lisis

http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3lisis

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua#cite_note-16

http://es.wikipedia.org/wiki/Litio

http://es.wikipedia.org/wiki/Sodio

http://es.wikipedia.org/wiki/Calcio

http://es.wikipedia.org/wiki/Potasio

http://es.wikipedia.org/wiki/Cesio

http://es.wikipedia.org/wiki/Compuesto




- El agua es un solvente eficaz porque permite disolver iones y moléculas polares. Cuando el agua es empleada como solvente se obtiene una disolución acuosa; por lo tanto, a la sustancia disuelta se la denomina soluto y al medio que la dispersa se lo llama disolvente.

-. Cuando un compuesto ionico se disuelve en agua, los extremos positivos (hidrógeno) de la molécula del agua son atraídos por los aniones que contienen iones con carga negativa, mientras que los extremos negativos (oxígeno) de la molécula son atraídos por los cationes que contienen iones con carga positiva.

- Conductividad es la medida de la capacidad del agua para conducir la electricidad. Es indicativa de la materia ionizable total presente en el agua El agua pura tiene una conductividad eléctrica relativamente baja, pero ese valor se incrementa significativamente con la disolución de una pequeña cantidad de material iónico, como el cloruro de sodio.

http://es.wikipedia.org/wiki/Ion

http://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9cula_polar

http://es.wikipedia.org/wiki/Disoluci%C3%B3n_acuosa

http://es.wikipedia.org/wiki/Soluto

http://es.wikipedia.org/wiki/Disolvente


http://es.wikipedia.org/wiki/Ani%C3%B3n


http://es.wikipedia.org/wiki/Cati%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Cloruro_de_sodio


Elementos comunes

encontrados en el

agua



Reacciones químicas básicas del agua

Video : Propiedades físico químicas del agua

Actividad practica # 2- Explicar la relación entre las características de la

molécula de agua y las principales propiedades de la misma .


Impurezas comunes presentes en el agua



El agua dulce que todos los seres humanos necesitan para crecer y desarrollarse representa sólo el 3% del agua de todo el planeta. Además se encuentra desigualmente distribuida, concentrándose el 68,7% de la misma en forma solida los casquetes polares, glaciares y masas de hielo y apenas el 31,3% restante en forma liquida.

El agua dulce liquida superficial representa apenas el 0,3%, y es la que se puede encontrar en ríos, lagos, manantiales, lagunas, cascadas.

Se estima que aproximadamente el 70% del agua dulce liquida es usada para la agricultura. En la industria se absorbe un 20% del consumo, empleándose en tareas de refrigeración, transporte y como disolvente de una gran variedad de sustancias químicas. El consumo doméstico absorbe el 10% restante.

El agua dulce es aquella que contiene cantidades mínimas de sales disueltas, especialmente cloruro sódico.

http://es.wikipedia.org/wiki/Seres_humanos

http://es.wikipedia.org/wiki/Planeta

http://es.wikipedia.org/wiki/Casquete_polar

http://es.wikipedia.org/wiki/Glaciar

http://es.wikipedia.org/wiki/Sal_(qu%C3%ADmica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Cloruro_s%C3%B3dico


Las causas de la no potabilidad del agua son:

- Presencia de bacterias o virus.

- Sedimentos o partículas en suspensión

- Minerales en formas de partículas o disueltos y productos tóxicos.


El agua dulce liquida para poder ser utilizada debe ser sometida a un proceso que se llama potabilización. Se denomina agua potable o agua para consumo humano, al agua que puede ser consumida sin restricción. El término se aplica al agua que cumple con las normas de calidad promulgadas por las autoridades locales e internacionales.



- Presencia de bacterias o virus.

El agua liquida es uno de los principales transmisores de microorganismos causantes de enfermedades, principalmente bacterias, virus y protozoos intestinales. Las grandes epidemias de la humanidad han prosperado por la contaminación del agua liquida. Por eso se recomendaba hervir el agua desde quinientos años antes de nuestra era. Actualmente esto se logra mediante el proceso de desinfección a que se somete al agua antes del consumo.

ENTERO-BACTERIAS

Echerichia Coli u otros Coliformes ( algunas tipos de diarreas ), Salmonella typhosa ( fiebre tifoidea ), Vibrio Cholerae ( cólera ), Salmonella sp ( paratíficas, diarreas ), Shigella sp ( disentería bacilar).

PROTOZOOS Y OTROS

Entamoeba histolytica ( disentería amebiana ), Microbacterium tuberculosis, Schistosoma sp, Leptospira icterohemos, Leishmaniasis, Huevos de gusanos

VIRUS

Poliomelitis, Hepatitis infecciosa, Echovirus, Coxsackie virus, Adeno virus.




Habitualmente el agua dulce es captada de embalses, manantiales, pozos de un acuífero, ríos y lagos. Este forma de captación genera que el agua arrastre muchos sedimentos, originando la turbidez de la misma.

La turbidez o turbiedad es la falta de transparencia de un líquido debida a la presencia de partículas en suspensión. Cuantos más sólidos en suspensión haya en el líquido más sucia parecerá ésta y más alta será la turbidez. La turbidez es considerada una buena medida de la calidad del agua, cuanto más turbia, menor será su calidad.

La turbidez se mide en Unidades Nefelométricas de turbidez, o Nefelometric Turbidity Unit (NTU). Según la OMS (Organización Mundial para la Salud), la turbidez del agua para consumo humano no debe superar en ningún caso las 5 NTU, y estará idealmente por debajo de 1 NTU.

http://es.wikipedia.org/wiki/Embalses

http://es.wikipedia.org/wiki/Manantial

http://es.wikipedia.org/wiki/NTU_(unidad)

http://es.wikipedia.org/wiki/OMS



- Suspensiones coloidales: Las materias orgánicas colorantes del agua, se encuentran en general en suspensión coloidal y además otras impurezas entre ellas la sílice. Las suspensiones coloidales no sedimentan fácilmente, mientras los materiales en suspensión sedimentan con relativa rapidez.. Los sistemas filtrantes, de las plantas de tratamiento del agua para consumo humano deben asegurar que la turbidez no supere 1 NTU. Para ello el agua se debe someter a tratamientos como la filtración, coagulación, floculación y sedimentación o decantación.

Uno de los métodos mas populares es la filtración del agua con arena, la cual permite eliminar las sustancias y partículas sin disolver. Existen además otras técnicas más avanzadas que permiten obtener un mayor grado de purificación del agua como la osmosis inversa, filtros de carbón activado, zeolitas, etc .




- Minerales en formas de partículas o disueltos y productos tóxicos

-Materiales disueltos: los sólidos disueltos o salinidad total, es una medida de la cantidad de materia disuelta en el agua. Las sustancias más comunes que se encuentran en solución son sales minerales, gases y productos toxicos.

Sales minerales: bicarbonato de calcio (CO3H)2Ca; sulfato de calcio SO4Ca;

cloruro de calcio Cl2Ca; nitrato de calcio (NO3)2Ca; bicarbonato de magnesio

(CO3H)2Mg; sulfato de magnesio SO4Mg; cloruro de magnesio Cl2Mg; nitrato

de magnesio (NO3)2Mg; bicarbonato de sodio CO3HNa; sulfato de sodio

SO4Na; cloruro de sodio ClNa; sales de hierro (CO3H)2Fe y otras.

Gases: oxígeno y anhídrido carbónico.

Producto toxicos: como arsenico, cadmio, cromo, nitritos y nitratos y zinc.




La dureza del agua mide la concentración de compuestos minerales disueltos que hay en una determinada cantidad de agua, especialmente carbonato de calcio y magnesio. El agua se clasifica en según su nivel de dureza en:

La dureza se puede determinar fácilmente mediante reactivos. Es conveniente saber si el agua es agua dura, ya que la dureza puede provocar depósitos de carbonatos en conductos de calentadores, calderas o intercambiadores de calor. Si ya se han formado hay productos antical, aunque un método muy válido para diluir los carbonatos es aplicar un ácido débil (acético, cítrico etc) en los depósitos. El proceso de reducción de la dureza del agua se denomina ablandamiento del agua.

Dureza como mg/l CaCO3

Interpretación

0-75 Agua suave

75-150 Agua poco dura

150-300 Agua dura

>300 Agua muy dura

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_dura

http://es.wikipedia.org/wiki/Calentador_de_agua

http://es.wikipedia.org/wiki/Caldera_(artefacto)



TIPOS DE DUREZA

- Dureza Total (TH)Mide el contenido total de iones calcio y magnesio

- Dureza TemporalMide la dureza asociada a iones bicarbonato, y es la diferencia entre la dureza

total y la permanente. La dureza temporal se produce por carbonatos y puede ser eliminada al hervir el agua o por la adición de Cal (hidróxido de calcio).

- Dureza PermanenteEsta dureza no puede ser eliminada al hervir el agua, es usualmente causada

por la presencia del sulfato de calcio y magnesio y/o cloruros en el agua, que son más solubles mientras sube la temperatura. También es llamada dureza de no carbonato. Puede ser eliminada utilizando Soda (Carbonato de Sodio).




La basicidad o alcalinidad es la capacidad acido-neutralizante de una sustancia química en solución acuosa. Esta alcalinidad de una sustancia se expresa en equivalentes de base por litro o en su equivalente de carbonato cálcico.

Debido a que la alcalinidad de la mayoría de las aguas naturales está compuesta casi íntegramente de iones de bicarbonato y de carbonato, las determinaciones de alcalinidad pueden dar estimaciones exactas de las concentraciones de estos iones.

La alcalinidad del agua es la medida de la capacidad de ésta para mantener su pH estable frente a la adición de un ácido o una base. El agua potable debe mantener un pH entre 6.5 y 8.5 por lo que debe controlarse su alcalinidad eliminando los iones bicarbonato, carbonato e hidroxilos en exceso.

http://es.wikipedia.org/wiki/Sustancia_qu%C3%ADmica

http://es.wikipedia.org/wiki/Disoluci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Sustancia

http://es.wikipedia.org/wiki/Litro

http://es.wikipedia.org/wiki/Carbonato_c%C3%A1lcico

http://es.wikipedia.org/wiki/Ion

http://es.wikipedia.org/wiki/Bicarbonato

http://es.wikipedia.org/wiki/Carbonato

http://es.wikipedia.org/wiki/PH

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido

http://es.wikipedia.org/wiki/Base_(qu%C3%ADmica)




Contenido de CO2 del agua

El agua pura por definición es ligeramente ácida y el agua destilada ronda un pH de 5,8. El motivo es que el agua destilada disuelve el dióxido de carbono del aire. Disuelve dióxido de carbono hasta que está en equilibrio dinámico con la atmósfera.

La cantidad total en el agua se determina por la concentración en la atmósfera. El dióxido de carbono disuelto reacciona con el agua y finalmente forma ácido carbónico:

2 H2O + CO2 --> H2O + H2CO3 (ácido carbónico) -->

(H30+) (Agua cargada acidificada) + (HCO3-) (ión bicarbonato)



Arsénico: La ingestión de pequeñas cantidades de arsénico pueden causar efectos crónicos por su acumulación en el organismo. Envenenamientos graves pueden ocurrir cuando la cantidad tomada es mayor a 100 mg.Cadmio: El cadmio es un metal altamente tóxico y se le ha atribuido varios casos de envenenamiento alimenticio.3

Cromo: El cromo hexavalente es cancerígeno y en el agua potable debe determinarse su presencia para estar seguros de que no está contaminada con este metal. Nitratos y nitritos: Los nitritos presentes en la sangre, ingeridos directamente o provenientes de la reducción de los nitratos, pueden causar alteraciones de la hemoglobina de la sangre. Se ha estudiado también la posible asociación de la ingestión de nitratos con el cáncer. La Organización Mundial de la Salud recomienda una concentración máxima de nitratos de 50 mg/lZinc: La presencia del zinc en el agua potable puede ser un indicio de la existencia de plomo y cadmio por ser impurezas del zinc, usadas en la galvanización de las tuberías. También puede deberse a la contaminación con agua de desechos industriales.5


http://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%B3xico

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_potable#cite_note-2

http://es.wikipedia.org/wiki/Cromo

http://es.wikipedia.org/wiki/Reducci%C3%B3n-oxidaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1ncer

http://es.wikipedia.org/wiki/Organizaci%C3%B3n_Mundial_de_la_Salud

http://es.wikipedia.org/wiki/Zinc

http://es.wikipedia.org/wiki/Plomo

http://es.wikipedia.org/wiki/Cadmio

http://es.wikipedia.org/wiki/Galvanizaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_potable#cite_note-4


Ejemplo de cálculos típicos de un análisis de agua


Ejemplo de análisis de una muestra de agua a tratar

Actividad practica # 3- Realizar los cálculos básicos típicos de un análisis de

agua.

- Realizar la evaluación de la muestra de agua a tratar según las normas de Venezuela.


Clasificación yUsos del agua

- Según su estado físico: Hielo (estado sólido), Agua (estado líquido), Vapor (estado gaseoso)

- Según sus usos: agua entubada, agua embotellada, agua potable, agua purificada , agua destilada, agua desionizada, como disolvente, para enfriamiento, etc

- Segun sus propiedades: agua blanda, agua dura, agua de cristalización, hidratos, agua pesada, agua negra, aguas grises, aguas blancas.

- Según su microbiología: agua potable, agua residual, agua lluvia o agua de superficie


Clasificación del agua

Hay diversas formas de clasificar el agua, entre las cuales tenemos las siguientes:

-Geográficamente : Agua Subterránea, Agua Superficial, Agua Meteórica.

http://es.wikipedia.org/wiki/Hielo

http://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_de_agua

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_entubada

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_embotellada

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_potable

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Agua_purificada&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_destilada

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_desionizada

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_blanda

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_dura

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_de_cristalizaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidrato

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_pesada

http://es.wikipedia.org/wiki/Aguas_negras

http://es.wikipedia.org/wiki/Microbiolog%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_potable

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_residual

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Agua_lluvia&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Agua_de_superficie&action=edit&redlink=1


Clasificación del agua


Criterios de calidad del agua según su tipo y uso

Actividad practica # 4- Revisión del material sobre contaminantes del agua y las

normativa venezolana sobre calidad del agua potable y sobre clasificación de los cuerpos de agua.


PROCESOS PARA EL TRATAMIENTO DEL AGUA


Es el conjunto de estructuras en las que se trata el agua de manera que se vuelva apta para el consumo humano. Existen diferentes tecnologías para potabilizar el agua, pero todas deben cumplir con los mismos principios

-tecnología convencional: incluye los procesos de coagulación, floculación, decantación (o sedimentación) y filtración.-filtración directa: incluye los procesos de coagulación-decantación y filtración rápida, y se puede incluir el proceso de floculación.-filtración en múltiples etapas: incluye los procesos de filtración gruesa dinámica, filtración gruesa ascendente y filtración lenta en arena.

También puede utilizarse una combinación de tecnologías, y en cada una de las tecnologías nombradas es posible contar con otros procesos que pueden ser necesarios específicamente para remover determinada contaminación. Además, una planta de tratamiento debe operar continuamente, aún con alguno de sus componentes en mantenimiento; por eso es necesario como mínimo dos unidades para cada proceso de la planta.

Planta para el tratamiento del agua potable

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua


Componentes de una planta de tratamiento de agua potable


Procesos para el tratamiento del agua

Los pretratamientos comprenden un cierto número de operaciones mecánicas, físicas y/o químicas que tienen por objeto separar del agua la mayor cantidad posible de materias que por su naturaleza o tamaño puedan ser motivo de posteriores problemas en el tratamiento. Los procesos de pretratamiento en aguas potables pueden incluir:

- Remoción de materiales flotantes: desbaste con rejillas o tamices y las trampas de grasa y aceite.- Remoción de materiales suspendidos: desarenadores, presedimentadores con o sin aplicación de químicos, prefiltros y microtamices.

-Procesos de oxidación: Aireación: bandejas de coque, aireación forzada con inyección de aire comprimido o aireación mecánica. Adicción de químicos como: permanganato de potasio (KMnO4), Ozono (O3), peróxido de hidrógeno (H2O2), dióxido de cloro (ClO2) o cloro en todas sus formas.



Las partículas coloidales presentes en el agua cruda, así como la existencia de cargas negativas repartidas en su superficie, dan lugar a una gran estabilidad de las suspensiones coloidales.

Así pues, las suspensiones coloidales no son capaces de sedimentar en un tiempo razonable, puesto que su capacidad para permanecer en suspensión durante largo tiempo es función tanto del tamaño como del peso específico. La siguiente tabla muestra la importancia del tamaño ya que se indican los tiempos que necesitarían para sedimentar



Puede verse que las velocidades de las partículas coloidales son tan lentas, que en la práctica es imposible separarlas del agua por sedimentación; así, se hace necesario realizar las siguientes operaciones:

•Desestabilizar las partículas coloidales, especialmente por la neutralización de sus cargas, fenómeno conocido con el nombre de coagulación.

•Facilitar la unión entre partículas formando agregados de mayor volumen (flóculos) cuya velocidad de sedimentación es más elevada. Este fenómeno de agregación de partículas se denomina floculación.

•Conseguir la eliminación de las partículas floculadas, cuando esta se produce por sedimentación, el proceso se conoce como decantación.



Los procesos mas comunes utilizados para el tratamiento convencional del agua comprende los siguientes:

- Coagulación- Floculación- Decantación o Sedimentación- Filtración

La coagulación es el proceso de desestabilización química de partículas coloidales realizadas por adicción de un coagulante al agua el cual neutraliza las cargas electrostáticas responsables de la estabilidad de las partículas cargadas que generan fuerzas de repulsión superficial las cuales impiden la sedimentación por gravedad en tiempos cortos (de 0.5 a 3 horas).



Los principales coagulantes utilizados son las sales de aluminio o de hierro (Fe + 3 ). También se pueden emplear polímeros inorgánicos como los de hierro y aluminio como coagulantes, por ejemplo el policloruro de aluminio se recomienda para el tratamiento de aguas blandas y turbias.

La elección del coagulante adecuado se efectúa después de un estudio del agua en laboratorio, mediante la técnica de ensayos de floculación.

La floculación es un proceso químico mediante el cual, con la adición de sustancias denominadas floculantes, se aglutinan las sustancias coloidales presentes en el agua, facilitando de esta forma su decantación y posterior filtrado. Es un paso del proceso de potabilización de aguas de origen superficial y del tratamiento de aguas servidas domésticas, industriales y de la minería.



Los floculantes, llamados también coadyuvantes de floculación, son productos destinados a favorecer el proceso de floculación es decir, la formación de un flóculo voluminoso, pesado y coherente; la acción puede ejercerse al nivel de la velocidad de reacción (floculación más rápida) o al nivel de la calidad del flóculo. Los floculantes vienen a resolver problemas importantes, tales como flóculos pequeños, de sedimentación lenta, formados durante la coagulación a baja temperatura o flóculos frágiles que se fragmentan al someterse a las fuerzas hidráulicas en los estanques y filtros de arena.

Los floculantes pueden clasificarse por su naturaleza (mineral u orgánica), su origen (sintético o natural) o el signo de su carga eléctrica (aniónico, catiónico o no iónico). Entre los floculantes minerales están la sílice activada y los “agentes adsorbentes - ponderantes” (arcillas, carbonato cálcico, carbón activo, tierra de diatomeas) y entre los orgánicos los denominados polielectrolitos.



Los floculantes más empleados son los siguientes:

-Cal hidratada (cal muerta – CaO)

-Alumbre (Al2SO4.14H20)

-Aluminato de sodio

-Cloruro férrico

- Sulfato férrico heptahidratado

- Los polielectrolitos catiónicos: pueden ser efectivos en la coagulación y floculación de partículas negativas de arcilla.



El proceso de floculación es precedido por la coagulación, por eso se suele hablar de los procesos de coagulación-floculación. Estos facilitan la retirada de las sustancias en suspensión y de las partículas coloidales.

Los floculadores son depósitos o tanques provistos de sistemas de agitación que giran con relativa lentitud para no romper por cizalladura los flóculos ya formados, al mismo tiempo, la velocidad de agitación debe ser suficiente para conseguir el engrosamiento progresivo del flóculo e impedir que se formen sedimentos en el fondo.

Los sistemas de agitación utilizados pueden estar constituidos por hélices especialmente estudiadas o por un conjunto de palas fijadas sobre un eje giratorio vertical u horizontal, en donde es conveniente disponer de mecanismos que permitan adecuar la velocidad de agitación del floculador a la calidad del agua.

Video : Procesos de coagulación y floculación



La decantación o sedimentacion es un método mecánico de separación de mezclas heterogéneas. Estas pueden ser formadas por un liquido y un solido, o por dos líquidos. Es necesario dejar reposar la mezcla para que el sólido se sedimente, es decir, descienda y sea posible su extracción por acción de la gravedad.

El objeto de la decantación es el de conseguir que se depositen las partículas que se encuentran en suspensión en el agua, tanto si se trata de partículas presentes en el agua cruda como si se deben a la acción de un reactivo químico añadido en el tratamiento e incluso de las que resultan de una floculación física ligada a una acción biológica.

.



En el caso de sedimentación de partículas floculentas, la velocidad de asentamiento dependerá de la concentración, carga superficial, gradientes de velocidad y gama de tamaños de los floculos. De aquí resultan dos tipos de sedimentación que se conoce como sedimentación difusa y sedimentación frenada. Esta última es la base por la que se diseñan los diferentes tipos de decantadores, de los cuales pueden distinguirse tres tipos básicos:

Decantadores estáticos: Caracterizados por que la recogida de los flóculos se hace por simple sedimentación.

Decantadores acelerados o de contacto de fangos: Estos se caracterizan porque combinan la floculación y la decantación en un aparato único.

Decantadores superacelerados: En estos decantadores es proceso es llevados al límite de su funcionamiento, pues han conseguido velocidades ascensionales muy superiores a las de la decantación acelerada clásica.



La filtración es uno de los métodos más antiguos y simples para tratar el agua. Es el proceso de remover sólidos suspendidos del agua al pasar ésta a través de una estructura permeable (tamices) o un lecho poroso hecho de diferentes materiales.El agua subterránea es filtrada naturalmente cuando fluye a través de capas porosas del suelo. Sin embargo, las aguas superficiales y el agua subterránea bajo la influencia de agua superficial esta sujeta a contaminación de varias fuentes.

Filtración con tamices: Si los materiales en suspensión en el agua de gran tamaño son escasos (debido al pretratamiento), el agua puede fluir directamente a un tamiz intermedio y, si se trata de aguas superficiales, incluso a un tamiz fino.

El tamaño de la malla seleccionada depende del tamaño de las partículas a eliminar y suelen hallarse en el rango de 20 - 5.000 µm.

Dependiedo del tamaño de la particula a retirar, la filtración con tamices se puede clasificar como:

• Filtracion convencional ( clarificacion): ≥ 10 μm (clarifar soluciones)

• Microfiltracion: 0.1 – 10 μm (agua para inyeccion)

• Ultrafiltracion: 0.001 – 0.1 μm (macromoleculas)(MEMBRANAS)

• Osmosis inversa: 0.001 – 0.0001 μm (iones)(MEMBRANAS- P)





Los métodos de filtración con lechos porosos incluyen: filtración rápida y lenta con arena.

Filtración directa: Trata el agua pasándola a través de medios granulares (p.ej., arena, tierra diatomeas, carbon activado) que retiran los contaminantes.

Filtración lenta con arena: En estos sistemas se deja pasar lentamente a través de un lecho de arena. Una combinación de procesos físicos y biológicos filtra el agua y elimina los contaminantes. Con el tiempo, la arena se vuelve portadora de los microorganismos que filtra, los cuales ayudan al proceso de filtración (arena madura). Cuando el lecho de arena se obstruye y se reduce las velocidad del flujo es necesario eliminar las obstrucciones, típicamente mediante la inversión del flujo, o “retrolavado”.

Filtros de Presión y de Gravedad: Los tipos de filtros usados para la filtración de agua, son casi todos del diseño que emplea material granular como medio filtrante, tales como arena fina, a través de los cuales el agua se filtra en flujo descendente.

A estos se los llama filtros de arena y se pueden dividir en dos clases dependiendo de la fuerza que impulsa el agua a través del filtro: de presión y de gravedad. En las instalaciones industriales se usan casi siempre del tipo de presión pero cuando se manejan grandes volúmenes de agua se usa el tipo de gravedad.





FILTRO DE PRESION FILTRO DE GRAVEDAD


MÉTODOS PARA LA DESINFECCIÓN DEL AGUA

Agentes químicos: El cloro y sus compuestos, el bromo y el cloruro de bromo, el iodo, el ozono

Agentes físicos: El calor, la luz solar, la radiación ultravioleta UV

El cloro es el material más usado como desinfectante del agua. La hipótesis más aceptada de cómo actúa y destruye el cloro estos microorganismos patógenos es que produce alteraciones físicas, químicas y bioquímicas en la membrana o pared protectora de las células ocasionando el fin de sus funciones vitales. El cloro puede resultar irritante para las mucosas y la piel de las personas, por ello su utilización está estrictamente vigilada. La proporción recomendada cuando se trata de purificar el agua para su consumo es 1 ppm.



Reactivos más utilizados en el tratamiento del agua

Video : Funcionamiento de una planta de agua potable

Actividad practica # 5

- Explicar el funcionamiento de una planta de tratamiento

de agua potable.


Métodos de purificación del agua para uso

industrial


La industria precisa el agua para múltiples aplicaciones, para calentar y para enfriar, para producir vapor de agua o como disolvente, como materia prima o para limpiar. La mayor parte, después de su uso, se elimina devolviéndola nuevamente a la naturaleza. Estos vertidos, a veces se tratan, pero en otras el agua residual industrial vuelve al ciclo del agua sin tratarla adecuadamente

El agua es fundamental para varios procesos industriales y maquinarias, como la turbina de vapor, la caldera, el intercambiador de calor, y también se usa como disolvente químico en numerosos reacciones.

El agua y el vapor son usados como transmisores de calor en diversos sistemas de intercambio de calor, debido a su disponibilidad, por su elevada capacidad calorífica, y también por su facultad de enfriar y calentar.

EL USO DEL AGUA EN LA INDUSTRIA


Las características más destacadas del agua, que afectan a la mayoría de las industrias, son la agresividad y el poder incrustante.

La agresividad se debe a su conductividad, contenido en oxígeno y aniones capaces de formar con el metal óxidos no protectores, el agua químicamente pura y desgasificada no es agresiva.

El poder incrustante del agua se debe a la presencia de iones de calcio, silice, magnesio y hierro; son bien conocidos los efectos de formación de depósitos de bicarbonato cálcico (CaCO3), que los bicarbonatos disueltos pueden tener al variar la temperatura y la acidez.

EL USO DEL AGUA EN LA INDUSTRIA


Eliminación del silicio: El silicio puede eliminarse con hidróxido de magnesio ya sea en frío o en caliente.

En frío, el procedimiento consiste en introducir en el agua hidróxido magnésico preparado “in situ”, partiendo de óxido magnésico, puesto en solución por inyección de CO2 y precipitado seguidamente por cal.

En caliente, consiste en tratar el agua a una temperatura próxima a los 100°C con una mezcla de cal y polvo de magnesia anhidra porosa; la sílice se fija entonces por adsorción hasta quedar un contenido residual del orden de 1 mg/l. Este procedimiento seguido de un proceso de ablandamiento, se utiliza con frecuencia en la alimentación de calderas de presión media.

MÉTODOS DE ABLANDAMIENTO DEL AGUA


MÉTODOS DE ABLANDAMIENTO DEL AGUA

El suavizamiento, descalcificación o ablandamiento del agua, es un proceso que por medios mecánicos, químicos y/o electrónicos tratan el agua para evitar, minimizar o reducir, los contenidos de sales minerales y sus incrustaciones en las tuberias y depósitos de agua potable.

Las aguas con altos contenidos de sales de calcio o magnesio (aguas duras) tienden a formar incrustaciones minerales en las paredes de las tuberías. En algunos casos bloquean casi la totalidad de la sección del tubo. Las sales se adhieren con más frecuencia a las tuberías de agua caliente así como a las superficies de las maquinas que trabajen o produzcan agua caliente produciendo desgaste y disminución del rendimiento de equipos como calderas e intercambiadores de calor.


TIPOS DE ABLANDADORES

CatalíticosEstos dispositivos actúan aprovechando el aumento del PH generado por la acción de un catalizador para inducir la precipitación del carbonato de calcio en el seno del agua en forma de cristales estables de aragoníta de muy pequeño tamaño (menor a 0.5 mm). De esta forma, los "coloides" formados no tienen posibilidad de depositarse y formar incrustaciones ni de aglutinarse entre ellos por lo que son arrastrados por el flujo de agua pasando inofensivamente por equipos y cañerías.

QuímicosEn este método el agua se hace circular por un cartucho con zeolita. Allí los iones de calcio y magnesio son reemplazados por iones de sodio. El sodio o potasio liberado no se adhiere a las paredes de las tuberías solucionando ambos problemas. También las resinas de intercambio iónico utilizan un medio de acción parecido para el ablandamiento del agua.


MecánicosLos equipos de osmosis inversa funcionan haciendo pasar el agua a través de una membrana semipermeable al aplicar altas presiones. Constituye una tecnología avanzada mediante la cual eliminamos entre un 95% y 99% de los contaminantes que tiene el agua (materia orgánica, metales, sales disueltas, sólidos en suspensión, bacterias y virus).

Eléctricos Existen en el mercado aparatos electrónicos que generan un fuerte campo magnético que atraviesa la tubería por donde circula el agua a tratar. Los pulsos de este campo magnético afectan los cristales de calcio modificando su estructura molecular para que se mantengan en suspensión y de esta forma no se fijen a las paredes de las tuberías. Deben ser ajustados para asegurar su eficacia.

TIPOS DE ABLANDADORES


Separación de la dureza temporal: La cal que se emplea en forma de lechada, actúa para eliminar la dureza temporal debida a los bicarbonatos según la siguiente reacción

(HCO3)2Ca + Ca(OH)2 2CaCo3 + 2H2O

(HCO3)3Mg + 2Ca(OH)2 Mg(OH)2 + 2CaCo3 + 2H2O

ABLANDAMIENTO EN FRIO DEL AGUA Este método está basado en la precipitación de los componentes del agua, que originan la dureza, separación de la mayor parte del precipitado formado, seguido de una filtración a los efectos de una completa clarificación. Este método es el más simple y el más comúnmente usado; donde la soda y la cal precipitan las sales de calcio y magnesio del agua.

ABLANDAMIENTO EN FRIO DEL AGUA

Separación de la dureza permanente con soda: Las sales de calcio y magnesio solubles dan esta dureza en forma de sulfuros, cloruros y nitratos. La ceniza de soda empleada es carbonato de sodio comercial de gran pureza, conteniendo como mínimo 98% de carbonato de sodio. La soda junto con la cal actúan para eliminar la dureza permanente según la siguiente reacción.


SO4Ca + Co3Na2 Co3Ca + SO4Na2

SO4Mg + Co3Na2 + Ca(OH)2 SO4Na2 + Mg(OH)2 + Co3Ca

Cl2Ca + Co3Na2 2ClNa + Co3Ca

ABLANDAMIENTO EN CALIENTE DEL AGUA

Se emplea este proceso principalmente para aguas de alimentación de calderas. Igual que en el proceso en frio, la dureza queda en el fondo del tanque donde se separa y el agua ablandada se filtra para separar el resto de precipitado en suspensión. La principal diferencia entre los dos procesos es la temperatura del agua a tratar, que en el de proceso en fríos es la del agua que viene de la ciudad, lago o pozo, mientras que en el caliente se calienta el agua cruda a 95°C- 100°C, antes de entrar al tanque de tratamiento, utilizando vapor.

A esta temperatura las reacciones químicas tiene lugar rápidamente, disminuyendo la viscosidad del agua y permitiendo la rápida decantación del precipitado. Se requiere un exceso de reactivos químicos mayor que el tratamiento en frio y no necesita coagulación. Los tanques de reacción necesitan tener solo suficiente capacidad para una hora de retención, en lugar de cuatro horas que requiere el proceso en frio. Esto, es debido a la mayor rapidez de las reacciones y la decantación de los precipitados.


ABLANDAMIENTO EN CALIENTE DEL AGUA



Purificación del agua con carbón activado

La adsorción es el proceso mediante el cual un sólido poroso es capaz de retener partículas finas de un fluido en su superficie tras entrar en contacto con éste. El carbón activado es un material adsorbente que se caracteriza por poseer una cantidad muy grande de microporos. A causa de su alta microporosidad, un solo gramo de carbón activado puede poseer un área superficial para adsorción de 500 m² o más. Se clasifica en: carbón activado en polvo, con diámetro menor o igual a 0.25mm y el carbón granular, con diámetro superior a los 0.25mm.

El carbón activado se utiliza en la extracción de metales, la purificación del agua (tanto para la potabilización a nivel público como doméstico), en medicina para casos de intoxicación, en el tratamiento de aguas residuales, clarificación de jarabe de azúcar, purificación de glicerina, en máscaras antigás, en filtros de purificación y en controladores de emisiones de automóviles, entre otros muchos usos.



El carbón activado se obtiene del carbón a partir de materiales como: cortezas de almendros, cascara de coco, turba, petróleo, brea y polímeros, nogales, palmeras u otras maderas, y carbón mineral. El proceso de activación se divide en dos tipos:

Activación física (térmica). Se lleva a cabo en dos etapas, la carbonización que elimina elementos como hidrogeno y oxígeno para dar lugar a una estructura porosa rudimentaria y la etapa de gasificación del carbonizado que se expone a una atmosfera oxidante que elimina los productos volátiles y átomos de carbono, aumentando el volumen de poros y la superficie especifica. Esto se hace en distintos hornos a temperaturas cercanas a 1000 .℃

Activación química. El material se impregna con un agente químico que puede ser ácido fosfórico o hidróxido de potasio y se calienta en un horno a 500-700 . Los agentes químicos reducen la formación de material volátil y ℃alquitranes, aumentando el rendimiento del carbón. El resultante se lava para la eliminación de ácido.



Funcionamiento del filtro con carbón activado: La adsorción con carbón activo consiste en retirar del agua las sustancias solubles mediante el filtrado a través de un lecho de este material, consiguiéndose que los oligominerales pasen a través de los micro poros, separando y reteniendo en la superficie interna de los gránulos los compuestos más pesados.

Este proceso retiene sustancias no polares como aceite mineral, polihidrocarburos aromáticos, cloro y derivados, sustancias halogenadas como I, Br, Cl, H, F, sustancias generadoras de malos olores y gustos en el agua, levaduras, residuos de la fermentación de materia orgánica, microorganismos, herbicidas, pesticidas, etc., todo ello sin alterar la composición original del agua, respetando los oligominerales y sin generar residuos contaminantes. Por otro lado, los compuestos residuales derivados de procesos de cloración y ozonización son catalizados y pasan a formas reducidas inofensivas. Durante este filtrado, el lecho va acumulando sustancias que cada cierto tiempo es preciso retirar.


Suavización del agua con zeolitas

Zeolitas son minerales volcánicos naturales con un gran numero de características que lo hacen único. Las zeolitas se forma cuando la ceniza volcánica se deposita en antiguos lagos alcalinos. La interacción de la ceniza volcánica con las sales del agua de estos lagos produjo la alteración de la ceniza produciendo distinto tipo de materiales de zeolita.

Las zeolitas naturales son un medio filtrante nuevo y muy bueno disponible para la filtración del agua. Ofrece un funcionamiento superior a los filtros de arena y carbón activado, con una calidad mas pura y mayores tasas de rendimiento sin necesidad de altos requisitos de mantenimiento. Existen tres usos principales de las zeolitas en la industria: catálisis, separación de gas e intercambiador de iones


Suavización del agua con zeolitas

Funcionamiento de los filtros de zeolitas: Las zeolitas tienen una estructura cristalina inusual y una habilidad extraordinaria de intercambiar iones. En su estructura existe una gran cantidad de canales. Estos canales son normalmente de diámetros entre 0.5 a 0.7 nm, esto es solo un poco mas grandes que el diámetro de las moléculas de agua. Esta propiedad se denomina micro-porosidad.

Los iones positivos que están presentes en estos canales, pueden ser intercambiados por otros iones. Los cationes hidratados dentro de los poros de la zeolita están unidos débilmente y preparados para intercambiarse con otros cationes cuando se encuentran en un medio acuoso. Esta propiedad permiten su aplicación como ablandadores de agua. El ablandamiento del agua se realiza mediante el intercambio de iones sodio en la zeolita por iones calcio y magnesio presentes en el agua. Después de un tiempo el sodio de la zeolita es reemplazado completamente por calcio o magnesio y deja de suavizar el agua por lo que es necesario reemplazar el cartucho o las pastillas de zeolita por unas nuevas.

Actividad practica # 6- Analizar el funcionamiento de los procesos de ablandamiento en frio y caliente y el principio de

funcionamiento de los filtros con carbón activado y zeolitas.


El agua potable contienen sales disueltas, las cuales se disocian en el agua para formar partículas con carga, conocidas como iones. Estos iones están presentes por lo general en concentraciones relativamente bajas, y permiten que el agua conduzca electricidad. Algunas veces se conocen como electrolitos.

Estas impurezas iónicas pueden causar problemas en los sistemas de enfriamiento y calefacción, generación de vapor, y manufactura. Los iones comunes que se encuentran en la mayoría de las aguas incluyen los cationes de carga positiva; calcio y magnesio—cationes que generan dureza, los cuales hacen que el agua sea “dura”—y sodio. Los aniones de carga negativa incluyen alcalinidad, sulfato, cloruro, y silicio.


- Métodos para la desmineralización o desionizacion del agua


Por proceso de desmineralización o desionización del agua se entiende la eliminación de las sales disueltas (iones catiónicos y aniónicos). Los métodos más comunes de desmineralización son:

Destilación: Es el método más antiguo para obtener agua pura, el agua se calienta hasta llegar al punto de ebullición, después se enfría y por condensación se obtiene un agua sin sales disueltas. En la industria, actualmente no se usa por el excesivo coste energético que supone.

Osmosis inversa: Es un proceso de desmineralización que logra reducir considerablemente los iones que contiene el agua, las bacterias, los virus y compuestos orgánicos pero no logra eliminar todas las sales contenidas en el agua

Intercambio iónico: Los procesos de desmineralización industrial en la actualidad se basan en el intercambio iónico. Usando resinas de intercambio iónico se pueden eliminar casi el 100% de las sales que contiene el agua, pero no compuestos orgánicos, bacterias o virus.

- Métodos para la desmineralización o desionizacion del agua

En el caso de la ósmosis Inversa, el agua es obligada a pasar por una membrana semi-permeable, dejando pasar solo agua pura, por lo que a la inversa del sistema natural, el desplazamiento del agua va desde la zona de mayor concentración a la zona de menor concentración (agua purificada), razón por la que este sistema recibió el nombre de inverso. La molécula de agua es tan pequeña que es la única capaz de pasar por los poros de la membrana. El agua obtenida por ósmosis inversa presenta un muy alto nivel de desmineralizacion (90 - 95%).


Es un proceso que invierte el fenómeno natural de ósmosis. El objetivo de la ósmosis inversa es obtener agua purificada partiendo de un caudal de agua que está relativamente impura o salada.

LA ÓSMOSIS INVERSA


¿Cómo trabaja la osmosis inversa?

VIDEO: COMO TRABAJA LA

OSMOSIS INVERSA


RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICO

La mayor parte de las resinas de intercambio iónico esta formada de esferas porosas fabricadas usando dos polimeros llamados estireno y divinilbenzeno DVB, que es un agente entrecruzante que le proporciona a las esferas su fortaleza física, y sin el cual el estireno sería soluble en el agua. La esfera de poliestireno-DVB necesita ser químicamente activada para funcionar como material de intercambio iónico. Existe dos tipos de resinas:

Las resinas aniónicas se activan en un proceso de dos pasos que consiste en la clorometilación seguida de la aminación. El tipo de amina utilizada determina la funcionalidad de la resina. Una amina comúnmente utilizada es la trimetilamina (TMA), que crea un intercambiador aniónico fuertemente básico de Tipo 1. El uso de dimetiletanolamina (DMEA) producirá una resina aniónica de Tipo 2.

Las resinas catiónicas se forman tratando a las esferas con ácido sulfúrico concentrado (un proceso conocido como sulfonación) para formar grupos sulfónicoácidos permanentes, de carga negativa, a través de las esferas.


RESINAS DE INTERCAMBIO IONICO

Resinas catiónicas de ácido fuerte: Intercambian iones positivos (cationes). Funcionan a cualquier pH. Es la destinada a aplicaciones de suavizado de agua, como primera columna de desionización en los desmineralizadores para lechos mixtos. Elimina los cationes del agua y necesitan una gran cantidad de regenerante, normalmente ácido clorhídrico (HCl).

Resinas catiónicas de ácido débil: Tienen menor capacidad de intercambio. No son funcionales a pH bajos. Presentan elevado hinchamiento y contracción lo que hace aumentar las pérdidas de carga o provocar roturas en las botellas cuando no cuentan con suficiente espacio en su interior. Se trata de una resina muy eficiente, requiere menos ácido para su regeneración, aunque trabajan a flujos menores que las de ácido fuerte.


Resinas aniónicas de base fuerte:Intercambian iones negativos (aniones).Es la destinada a aplicaciones de suavizado de agua, como segunda columna de desionización en los desmineralizadores o para lechos mixtos. Elimina los aniones del agua y necesitan una gran cantidad de regenerante, normalmente soda (hidróxido sódico - NaOH).

Resinas aniónicas de base débil:Se trata de una resina muy eficiente, requiere menos soda para su regeneración.No se puede utilizar a pH altos.pueden sufrir problemas de oxidación o ensuciamiento.

En la parte superior de la imagen se muestra resina catiónica, en la parte

inferior aniónica.

RESINAS DE INTERCAMBIO IONICO


En el caso de la desmineralización o desionizacion del agua, tanto los cationes como los aniones deben ser intercambiados. Esto se logra utilizando dos resinas diferentes regeneradas con ácido y cáustico, respectivamente. El agua pasa primero a través del intercambiador de cationes, donde los iones positivos (cationes) son intercambiados por iones de hidrógeno (H+).Luego se pasa la solución ácida a través de un intercambiador de aniones donde el ácido es neutralizado por el intercambio del ion ácido por el ion hidroxilo (OH-). El producto final es agua pura 100% desmineralizada.

¿Cómo trabaja el intercambio de resinas iónicas?

VIDEO: RESINAS DE INTERCAMBIO IONICO

APLICACIONES INDUSTRIALES


Remover los sólidos disueltos (TDS) y el Sílice (Si) del agua del agua de servicios, mediante un sistema de Osmosis Inversa produciendo así agua desmineralizada para la unidades de Producción de Hidrógeno, y de Agua para Alimentación de Calderas y Recuperación de Condensado.

Sistema de Osmosis Inversa

Agua de Servicios

Agua Desmineralizada(Para producción de vapor)

Agua de Rechazo(Como reposición de Torres de

Enfriamiento)


SISTEMA DE AGUA DESMINERALIZADA

Producción de Agua

Desmineralizada

Almacenamiento de Agua

Desmineralizada

Bombeo de Agua Desmineralizada

Agua de Servicio

• Prefiltros, Ablandadores de Agua, Sistema de Regeneración de Salmuera, Filtros, bombas de Alta presión.• Módulo de OI• Sistema de limpieza de Membranas• Sistema de inyección de antiincrustante• Sistema de inyección de Bisulfito de sodio

• Provee hasta 26 horas

de almacenamiento

• Envían el agua desde el

tanque de almacenamiento

hacia los usuarios

Agua Desmi.

Agua Desmi.Agua de Rechazo

Agua Desmi.


CARACTERISTICAS DE LA ALIMENTACION

Temperatura, F 82-86

Ca, ppm como CaCO3 110-150 Mg, ppm como CaCO3 12-25 Na, ppm como CaCO3 30 K, ppm como CaCO3 0 Aluminio, ppm como Al 3+ 0,1-0,3 Hierro Total (ferroso), ppm como Fe 2+ 0,1-0,5 Cl, ppm como CaCO3 18-42 NO3, ppm como CaCO3 0 SO4, ppm como CaCO3 25-50 HCO3, ppm como CaCO3 104-136 CO3, ppm como CaCO3 0 Sílice, ppm como SiO2 7,9 CO2, ppm como CO2 8 pH 7,4-8,0 Conductividad, µmhos/cm 240-392 Turbidez, NTU 0,5-4,0 Color 1-10 Cloro Residual libre, ppm como Cl 0,3-1,2 Sólidos disueltos, ppm 140-240


CARACTERISTICAS DEL PRODUCTO

Componente (mg/l como CaCO3)

Agua Desmineralizada

Calcio 0,1 Magnesio 0,1 Sodio 5,0 Sulfato 0,5 Cloruros 1,0 Nitratos Trazas Sílice como SiO2 0,1


DESCRIPCION DEL PROCESO

Agua de Servicio

Agua de Rechazo

Agua

Desmineralizada

Hacia los usuarios

Sist. De Regeneración de Salmuera

Sist. De limpieza de membrana

PrefiltrosAblandadores

de Agua

Filtros Bomba de Alta Presión

Bisulfito de Sodio

Antiincrustante

Modulo de Osmosis Inversa

Tanque de Almacenamiento

Bomba de Alimentación de

Agua Desmineralizada


El propósito de éste sistema es

procesar por medio de lechos de

carbón y resinas iónicas al agua de

alimentación (agua filtrada +

Condensados de proceso) con el fin

de producir agua desionizada o

desmineralizada a ser utilizada

básicamente en la producción de

vapor.

Trenes de agua desmineralizada:


El sistema de agua desmineralizada está constituido por dos trenes de unidades

desmineralizadoras.

Un tren de agua desmineralizada comprende un filtro de carbón activado, una unidad

de intercambio catiónica, una torre desgasificadora de agua descationizada ( común

para ambos trenes), una unidad de intercambio aniónica y un intercambiador de

lechos mixtos.

Caudal máximo: 280 m3 / h. ( 140 m3 / h por tren )

Caudal promedio: 250 m3 / h. ( 125 m3 / h por tren )


NaOH

Desgasificador de condensados

U-610-V6

Filtración U-610-V1 A/B

Intercambio Catiónico

U-610-V2 A/B

Desgasificador U-610-V3

Intercambio Aniónico

U-610-V4 A/B

Lechos Mixtos U-610-V5 A/B

TK-611 Agua Cruda

NeutralizaciónW-701

Retorno de Condensados

Agua Recuperada

Efluentes

Agua filtrada

TK-620 Agua Pulida

HCl NaOH HCl

Hacia Proceso

Hacia W-715


TK-620

TK-611

U-610V6

U-610V3U-610V1 U-610V2 U-610V4 U-610V5


Lechos de carbón activado, funciones principales

Remover materia orgánica.

Remover Cloro.

Carbón activado

Arena

Piedra

Grava


Agotamiento

Ca+2

Mg+2

Na+H+

Servicio

Intercambio Cationico:

Proceso físico-químico mediante el

cual se transfieren los iones positivos

del agua ( cationes) a la resinas, la

cual a su vez libera otros iones de la

misma carga que intercambia en una

cantidad equivalente según la

selectividad de los mismos.

La resina retiene los cationes del agua

y libera ión hidronio H+ (resinas con

cargas positiva )

CATIONES

(Carga

positiva)H

+

Na+

K+

Mg++

Ca++

Hidronio

Sodio

Potasio

Magnesio

Calcio


SO4=

OH-

Agotamiento

Servicio

Cl-

SiO2

ANIONES

(Carga

negativa)OH

-

Cl-

SO4=

HCO3-

Hidroxilo

Cloruro

Sulfato

Bicarbonato

SíliceSiO2

Intercambio Anionico:

Proceso fisico-químico en el cual se

transfieren los iones negativos del

agua ( aniones) a la resinas, la cual

a su vez libera otros iones de la

misma carga que intercambia en una

cantidad equivalente según la

selectividad de los mismos.

La resina retiene los aniones del

agua y libera ión hidroxilio OH-

(resinas con cargas positiva )


SO4

=

OH-

Agotamiento

Servicio

Cl-

SiO2

Mg+2

Ca+2

Ca+2

Na+

SO4

=

SiO2

Cl-

SO4=

SO4

=

Na+

Na+

Na+

SO4

=

Ca+2

Ca+2

Intercambio por lechos mixtos

Las unidades de lechos mixtos están provistas de tres tipos de resinas:

Resina catiónca fuerte.

Lecho de resina inerte

Resina aniónica fuerte


Calidad agua de entrada , agua filtrada:

Conductividad: 32,9 µs/cm.

Solidos disueltos: 200 p.p.m.

Dureza total: 144 p.p.m.

pH: 7.2

SiO2: 10 p.p.m.

Mg, Cl: 4 p.p.m.

Ca: 50 p.p.pm.

SO4: 20 p.p.pm.

Materia Organica 2,5 p.p.m.

Calidad agua de Salida , agua desmineralizada:

Conductividad: menos de 0,3 µs/cm.

pH: 6,0 – 9,0

SiO2 reactiva: menor a 0,02 p.p.m.

Sodio: 0,025 p.p.m.


Actividad practica # 7

- Describir el funcionamiento de los sistemas agua

desmineralizada asignados .


GRACIAS POR SU ATENCION

Modulo de Agua Desmineralizada

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