EL AGUA El agua es el compuesto ms abundante en la superficie terrestre y a la vez el ms importante. Los antiguos apreciaron su importancia y su carcter representativo y por lo tanto la incluyeron junto con el aire, la tierra y el fuego, en la primera clasificacin de elementos o principios fundamentales de la constitucin de los cuerpos. Propiedades Fsico-Qumicas Molcula de Agua El agua pura es incolora, inspida e inodora. Su importancia reside en que casi la totalidad de los procesos qumicos que suceden en la naturaleza, no solo en organismos vivos sino tambin en laboratorios y en la industria tienen lugar entre sustancias disueltas en agua. Entre las molculas de agua se establecen enlaces por puentes de hidrgeno debido a la formacin de dipolos electrostticos que se originan al situarse un tomo de hidrgeno entre dos tomos ms electronegativos, en este caso de oxgeno. El oxgeno, al ser ms electronegativo que el hidrgeno, atrae ms los electrones compartidos en los enlaces covalentes con el hidrgeno, cargndose negativamente, mientras los tomos de hidrgeno se cargan positivamente, establecindose as dipolos elctricos. Los enlaces por puentes de hidrgeno son enlaces por fuerzas de van der Waals de gran magnitud, aunque son unas 20 veces ms dbiles que los enlaces covalentes. Enlaces por puente de hidrogeno Los enlaces por puentes de hidrgeno entre las molculas del agua pura son responsables de la dilatacin del agua al solidificarse, es decir, su disminucin de densidad cuando se congela. En estado slido, las molculas de agua se ordenan formando tetraedros, situndose en el centro de cada tetraedro un tomo de oxgeno y en los vrtices dos tomos de hidrgeno de la misma molcula y otros dos tomos de hidrgeno de otras molculas que se enlazan electrostticamente por puentes de hidrgeno con el tomo de oxgeno. La estructura cristalina resultante es muy abierta y poco compacta, menos densa que en estado lquido. El agua tiene una densidad mxima de 1 g/cm cuando est a una temperatura de 4 C. Disolvente El agua es descrita muchas veces como el solvente universal, porque disuelve muchos de los compuestos conocidos. Sin embargo no lo es, aunque es tal vez lo ms cercano, porque no disuelve a todos los compuestos, y de hacerlo no sera posible construir ningn recipiente para contenerla. El agua es un disolvente polar, por ejemplo, ms que el etanol. Como tal, disuelve bien sustancias inicas y polares, como la sal de mesa (cloruro de sodio), no disuelve apreciablemente sustancias fuertemente apolares, como el azufre en la mayora de sus formas, y es inmiscible con disolventes apolares, como el hexano. Esta propiedad es de gran importancia para la vida, se debe a su capacidad para formar puentes de hidrgeno con otras sustancias que pueden presentar grupos polares, o con carga inica, como alcoholes, azcares con grupos R-OH, aminocidos y protenas con grupos que presentan cargas + y , dando lugar a disoluciones moleculares. Tambin las molculas de agua pueden disolver sustancias salinas que se disocian formando disoluciones inicas. En las disoluciones inicas, los iones de las sales son atrados por los dipolos del agua, quedando "atrapados" y recubiertos de molculas de agua en forma de iones hidratados o solvatados. Algunas sustancias, sin embargo, no se mezclan bien con el agua, incluyendo aceites y otras sustancias hidrofbicas. Membranas celulares compuestas de lpidos y protenas, aprovechan de esta propiedad para controlar las interacciones entre sus contenidos qumicos y los externos. Esto se facilita en parte por la tensin superficial del agua. La capacidad disolvente es responsable de: Las funciones metablicas Los sistemas de transporte de sustancias en los organismos Polaridad La molcula de agua es muy dipolar. Los ncleos de oxgeno son muchos ms electronegativos (atraen ms a los electrones) que los de hidrgeno, lo que dota a los dos enlaces de una fuerte polaridad elctrica, con un exceso de carga negativa del lado del oxgeno, y de carga positiva del lado de los hidrgenos. Los dos enlaces no estn opuestos, sino que forman un ngulo de 104,45 debido a la hibridacin sp3 del tomo de oxgeno, as que en conjunto los tres tomos forman como un tringulo, cargado negativamente en el vrtice formado por el oxgeno, y positivamente en el lado opuesto, el de los hidrgenos. Este hecho tiene una importante consecuencia, y es que las molculas de agua se atraen fuertemente, adhirindose por donde son opuestas las cargas; en la prctica, un tomo de hidrgeno sirve como puente entre el tomo de oxgeno al que est unido covalentemente y un oxgeno de otra molcula. La estructura anterior se denomina enlace de hidrgeno o puente de hidrgeno. El hecho de que las molculas de agua se adhieran electrostticamente, a su vez, modifica muchas propiedades importantes de la sustancia que llamamos agua, como la viscosidad dinmica, que es muy grande, o los puntos de fusin y ebullicin o los calores de fusin y vaporizacin, que se asemejan a los de sustancias de mayor masa molecular. Cohesin La cohesin es la propiedad con la que las molculas de agua se atraen a s mismas, por lo que se forman cuerpos de agua adherida a s misma, las gotas. Los puentes de hidrgeno mantienen las molculas de agua fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un lquido casi incompresible. Estos puentes se pueden romper fcilmente con la llegada de otra molcula con un polo negativo o positivo dependiendo de la molcula, o, con el calor. La fuerza de cohesin permite que el agua se mantenga lquida a temperaturas no extremas. Adhesin El agua, por su gran potencial de polaridad, cuenta con la propiedad de la adhesin, es decir, el agua generalmente es atrada y se mantiene adherida a otras superficies. Esto es lo que se conoce comnmente como "mojar". Esta fuerza est tambin en relacin con los puentes de hidrgeno que se establecen entre las molculas de agua y otras molculas polares y es responsable, junto con la cohesin, del llamado fenmeno de la capilaridad. Tensin Superficial Por su misma propiedad de cohesin, el agua tiene una gran atraccin entre las molculas de su superficie, creando tensin superficial. La superficie del lquido se comporta como una pelcula capaz de alargarse y al mismo tiempo ofrecer cierta resistencia al intentar romperla; esta propiedad contribuye a que algunos objetos muy ligeros floten en la superficie del agua. Tambin es la causa de que se vea muy afectada por fenmenos de capilaridad. Las gotas de agua son estables tambin debido a su alta tensin superficial. Esto se puede ver cuando pequeas cantidades de agua se ponen en superficies no solubles, como el vidrio, donde el agua se agrupa en forma de gotas. Accin Capilar El agua cuenta con la propiedad de la capilaridad, que es la propiedad de ascenso, o descenso, de un lquido dentro de un tubo capilar. Esto se debe a sus propiedades de adhesin y cohesin. Cuando se introduce un capilar en un recipiente con agua, sta asciende por el capilar como si trepase "agarrndose" por las paredes, hasta alcanzar un nivel superior al del recipiente, donde la presin que ejerce la columna de agua se equilibra con la presin capilar. Calor Especfico Tambin esta propiedad est en relacin con los puentes de hidrgeno que se crean entre las molculas de agua. El agua puede absorber grandes cantidades de calor que utiliza para romper los puentes de hidrgeno, por lo que la temperatura se eleva muy lentamente. El calor especfico del agua se define como la cantidad de energa necesaria para elevar la temperatura en un grado centgrado a un gramo de agua en condiciones estndar y es de 1 cal/C.g, que es igual a 4,1840 J/K.g. Esta propiedad es fundamental para la Biosfera, ya que gracias a esto, el agua reduce los cambios bruscos de temperatura, siendo un regulador trmico muy bueno. La capacidad calorfica del agua es mayor que la de otros lquidos. Para evaporar el agua se necesita mucha energa. Primero hay que romper los puentes y posteriormente dotar a las molculas de agua de la suficiente energa cintica para pasar de la fase lquida a la gaseosa. Para evaporar un gramo de agua se precisan 540 caloras, a una temperatura de 20 C. Temperatura de Fusin y Evaporacin Presenta un punto de ebullicin de 100 C (373,15 K) a presin de 1 atmsfera (se considera como estndar para la presin de una atmsfera la presin promedio existente al nivel del mar). El calor latente de evaporacin del agua a 100 C es 540 cal/g ( 2260 J/g). Tiene un punto de fusin de 0 C (273,15 K) a presin de 1 atm. El calor latente de fusin del hielo a 0 C es 80 cal/g ( 335 J/g). Tiene un estado de sobre enfriado lquido a 25 C. La temperatura crtica del agua, es decir, aquella a partir de la cual no puede estar en estado lquido independientemente de la presin a la que est sometida, es de 374 C y se corresponde con una presin de 217,5 atmsferas. Densidad La densidad del agua lquida es muy estable y vara poco con los cambios de temperatura y presin. A la presin normal (1 atmsfera), el agua lquida tiene una mnima densidad a los 100 C, donde tiene 0,958 kg/L. Mientras baja la temperatura, aumenta la densidad (por ejemplo, a 90 C tiene 0,965 kg/L) y ese aumento es constante hasta llegar a los 3,8 C donde alcanza una densidad de 1 kg/L. A esa temperatura (3,8 C) alcanza su mxima densidad (a la presin mencionada). A partir de ese punto, al bajar la temperatura, la densidad comienza a disminuir, aunque muy lentamente, hasta que a los 0 C disminuye hasta 0,9999 kg/L. Cuando pasa al estado slido (a 0 C), ocurre una brusca disminucin de la densidad pasando de 0,9999 kg/L a 0,917 kg/L. Cristalizacin La cristalizacin es el proceso por el que el agua pasa de su estado lquido al slido cuando la temperatura disminuye de forma continua. Parmetros Fsicos Los parmetros fsicos utilizados para definir la calidad de las aguas son: - Sabor y olor: el sabor y olor del agua son determinaciones organolpticas de determinacin subjetiva, para las cuales no existen instrumentos de observacin, ni registro, ni unidades de medida. Tienen un inters evidente en las aguas potables para consumo humano. - Color: el color es la capacidad de absorber ciertas radiaciones del espectro visible. Las medidas de color se hacen normalmente en el laboratorio, por comparacin con un estndar arbitrario a base de Cl2Co y Cl6PtK2 y se expresa en una escala de Pt-Co (unidades Hazen) o simplemente Pt. El color del agua se puede eliminar por coagulacin, filtracin y cloracin. - Turbidez: es la dificultad del agua para transmitir la luz debido a materiales insolubles en suspensin, coloidales o muy finos que pueden dar lugar a formaciones de depsitos en las conducciones del agua. La medicin se hace por comparacin con la turbidez inducida por diversas sustancias. Tambin se utilizan turbidmetros como el Jackson en el cual se observa una buja a travs de una columna del agua ensayada, cuya longitud se aumenta hasta que la llama desaparece. La turbidez se elimina mediante procesos de coagulacin, decantacin y filtracin. - Conductividad y resistividad: la 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 contribuye mnimamente a la conductividad y en su casi totalidad es el resultado del movimiento de los iones de las impurezas presentes. La resistividad es la medida recproca de la conductividad. El aparato utilizado el conductivmetro, cuyo fundamento es la medida elctrica de la resistencia del paso de la electricidad entre las dos caras opuesta de un prisma rectangular, comparadas con la de una solucin de CIK a la temperatura de 20C. La medida de la conductividad es una buena forma de control de calidad del agua siempre que no se trate de substancias no ionizables. Composicin Qumica Aniones: - Cloruro: este in forma sales por lo general muy solubles, y la cantidad de cloruro en las aguas dulces esta alrededor de 10-250 ppm y en el agua de mar aproximadamente 20000 ppm. Cuando el contenido es de ms de 300 ppm el agua tiene un sabor salado. Las aguas con cloruros son muy corrosivas ya que como este in es pequeo puede penetrar la capa protectora en la interfase xido-metal y reaccionar con el hierro estructural. Se lo elimina por intercambio inico. Se determina la presencia de este con nitrato de plata. - Sulfato: forma sales de poco a muy solubles. Las aguas dulces contienen de 2-150 ppm, el agua de mar cerca de 3000 ppm. En presencia de iones calcio forma incrustaciones de sulfato de calcio. Se determina la presencia de este anin con cloruro de bario. Se lo elimina por intercambio inico. - Nitratos: forma sales muy solubles, la concentracin de este en agua dulce es de 10 ppm y en el agua de mar es de 1 ppm, pero en aguas contaminadas por fertilizantes la concentracin de este aumenta mucho. Se determina la presencia de este por espectrofotometra. Industrialmente no tiene efectos significativos, pero es perjudicial para el consumo humano. Se lo elimina por intercambio inico. - Fluoruro: forma sales de solubilidad limitada. Su concentracin no supera 1 ppm. - Slice: la slice, SiO2, se encuentra disuelta como cido silcico, H2SiO4, y como materia coloidal. El agua tiene entre 1 y 100 ppm. La slice forma depsitos en los alabes de las turbinas. Su eliminacin parcial se logra con resinas de intercambio inico fuertemente bsicas.- Bicarbonatos y Carbonatos: existe una relacin entre HCO3-; CO

; el CO2(g) y CO2 disuelto y este equilibrio esta afectado por el pH. En aguas dulces hay entre 50 y 350 ppm de in bicarbonato y si el pH es menor a 8,3 prcticamente no hay in bicarbonato, y el agua de mar tiene unas 100 ppm de in bicarbonato. Estos iones contribuyen en la alcalinidad del agua. El CO

precipita en presencia de iones calcio. - Sulfuros y cido Sulfhdricos: le dan un muy mal olor al agua, lo cual permite su deteccin. En general, las aguas contienen mucho menos de 1 ppm y son muy corrosivos. Se elimina al cido sulfhdrico con un intercambiador aninico fuerte. Cationes: - Sodio: se encuentra en sales de alta solubilidad. El agua dulce contiene entre 1-150ppm y el agua de mar cerca de 11000 ppm. Es un indicador de corrosin, se lo elimina por intercambio inico. - Potasio: se encuentra en sales de alta solubilidad. Las aguas dulces no contienen ms de 10 ppm y el agua de mar alrededor de 400 ppm. Se elimina por intercambio inico. - Calcio: forma sales desde poco solubles hasta muy insolubles. Precipita fcilmente como CaCO3. Contribuye la dureza del agua y a la formacin de incrustaciones. Las aguas dulces contienen de 10 a 250 ppm o incluso 600 ppm, y el agua de mar contiene 400 ppm. La eliminacin se realiza por precipitacin e intercambio inico. - Magnesio: las sales son ms solubles que las de calcio, pero su hidrxido es menos soluble. Las aguas dulces tienen entre 1-100 ppm, y el agua de mar tiene unas 1300 ppm. Si el contenido es alto le da al agua un gusto amargo y propiedades laxantes. Contribuye a la dureza del agua y al pH alcalino; forma incrustaciones de su hidrxido. Se puede precipitar como hidrxido, pero su eliminacin se realiza por intercambio inico. - Hierro: puede presentarse como in ferroso o frrico, dependiendo del pH, en las aguas subterrneas solo existe, generalmente, la forma ferrosa entre 0 y 10 ppm. Se determina la presencia por espectrofotometra. Por aireacin del agua el in Fe+2 pasa a Fe+3 y precipita Fe(OH)3; esta es una forma de eliminarlo ya que produce incrustaciones o depsitos, otro mtodo es el intercambio catinico. - Manganeso: se comporta parecido al hierro y adems acta Mn+2 y Mn+3, tambin acta Mn+4 formando MnO2 insoluble. El agua contiene menos de 1 ppm. La forma ms general es Mn+2 que por aireacin oxidativa da un precipitado de MnO2. Se determina la presencia de esto por espectrofotometra. - Gases Disueltos: CO2: es un gas relativamente soluble. Las aguas subterrneas pueden contener hasta 1500 ppm y las superficiales entre 1-30 ppm. Un exceso de CO2 hace al agua corrosiva. Se elimina por desgasificacin o descarbonatacin. - Oxigeno: provoca la corrosin de los metales. Se elimina por desgasificacin o por reductores. - Amonaco: provoca corrosin de aleaciones de Zn y Cu. Se elimina con desgasificacin o intercambio catinico. Valor del pH El agua pura por definicin es ligeramente cida y el agua destilada ronda un pH de 5,8. El motivo es que el agua destilada disuelve el dixido de carbono del aire. Disuelve dixido de carbono hasta que est en equilibrio dinmico con la atmsfera. Esto significa que la cantidad que se disuelve equilibra la cantidad que sale de la disolucin. La cantidad total en el agua se determina por la concentracin en la atmsfera. El dixido de carbono disuelto reacciona con el agua y finalmente forma cido carbnico. 2 H2O + CO2 --> H2O + H2CO3 (cido carbnico) --> (H30+) (Agua cargada acidificada) + (HCO3-) (in bicarbonato cargado) Solo recientemente se ha conseguido producir agua destilada con un valor de pH de aproximadamente 7, pero debido a la presencia del dixido de carbono alcanzar un valor de pH ligeramente cido en un par de horas. Adems, es importante mencionar que el pH del agua ultra pura es difcil de medir. No solo el agua ultra pura recoge rpidamente los contaminantes, tales como el dixido de carbono (CO2), afectando a su pH, sino que adems tiene una baja conductividad que puede afectar la precisin de los pHmetros. Por ejemplo, la absorcin de unas pocas ppm de CO2 puede provocar que el pH del agua ultra pura caiga a 4,5, aunque el agua todava sea esencialmente. Dureza En qumica, se denomina dureza del agua a la concentracin de compuestos minerales que hay en una determinada cantidad de agua, en particular sales de magnesio y calcio. Son stas las causantes de la dureza del agua, y el grado de dureza es directamente proporcional a la concentracin de sales metlicas. La dureza es indeseable en algunos procesos, tales como el lavado domstico e industrial, provocando que se consuma ms jabn, al producirse sales insolubles.En calderas y sistemas enfriados por agua, se producen incrustaciones en las tuberas y una prdida en la eficiencia de la transferencia de calor. Grandes cantidades de dureza son indeseables por razones antes expuestas y debe ser removida antes de que el agua tenga uso apropiado para las industrias de bebidas, lavanderas, acabados metlicos, teido y textiles.La mayora de los suministros de agua potable tienen un promedio de 250 mg/l de dureza.Niveles superiores a 500 mg/l son indeseables para uso domstico.La dureza es caracterizada comnmente por el contenido de calcio y magnesio y expresada como carbonato de calcio equivalente. - Dureza Total (TH) Mide el contenido total de iones calcio y magnesio - Dureza Temporal Mide 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 adicin de CaOH (hidrxido de calcio). El carbonato de calcio es menos soluble en agua caliente que en agua fra, as que hervir (que contribuye a la formacin de carbonato) se precipitar el bicarbonato de calcio fuera de la solucin, dejando el agua menos dura. Los carbonatos pueden precipitar cuando la concentracin de cido carbnico disminuye, con lo que la dureza temporal disminuye, y si el cido carbnico aumenta puede aumentar la solubilidad de fuentes de carbonatos, como piedras calizas, con lo que la dureza temporal aumenta. Todo esto est en relacin con el pH de equilibrio de la calcita y con la alcalinidad de los carbonatos. - Dureza Permanente Esta 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 ms solubles mientras sube la temperatura. Puede ser eliminada utilizando el mtodo SODA (Carbonato de Sodio). Tambin es llamada "dureza de no carbonato". - Medidas de la dureza del agua MiliequivalenteGrado francs (f) Grado ingles (e) Grado americano Grado alemn (dH) ppm CaCO3 Miliequivalente153,52,92,850 Grado francs0,210,700,580,5610 Grado ingles0,2861,4310,830,8014,3 Grado americano 0,311,721,210,9617,2 Grado alemn0,3581,791,251,04117,9 ppm CaCO3 0,020,10,070,0580,0561 En la mayora de los pases se expresa en grados hidrotimtricos el pas, o en ppm de CaCO3. La unidad internacional es el miliequivalente, corresponde a la mitad de la molcula-gramo de una sal de calcio o magnesio. - Interpretacin de la dureza Dureza como mg/l CaCO3Interpretacin 0-75Agua suave 75-150Agua poco dura 150-300Agua dura >300Agua muy dura El Agua en el Mundo El agua, en contacto con la superficie de la tierra y al atravesar sus estratos va enriquecindose con las substancias inorgnicas que encuentra. Favorecen este enriquecimiento sus componentes gaseosos que ha absorbido en la atmsfera o que todava adquiere en su camino subterrneo. El enriquecimiento se consigue: por disolucin directa; por la accin del CO2 disuelto sobre los carbonatos, sulfatos y silicatos, por reaccin y recproca influencia en la solubilidad de los distintos gases entre s. El agua nunca se encuentra pura en la naturaleza El agua de lluvia es la que ms se aproxima al agua pura, pero contiene pequeas cantidades de materia orgnica y gases disueltos, principalmente CO2 y O2 del aire. Se agrupan las impurezas del agua en tres: disueltas, suspendidas y coloidales. -Materiales disueltos: los slidos disueltos o salinidad total, es una medida de la cantidad de materia disuelta en el agua, determinada por la evaporacin de un volumen del agua previamente filtrada. Corresponde al residuo seco con filtracin previa. Las sustancias ms comunes que se encuentran en solucin son sales minerales y gases.Para las aguas potables se indica un valor mximo deseable de 500 ppm. - 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. Adems varios desechos comerciales. Gases: oxgeno y anhdrido carbnico. - Materiales en suspensin: los slidos en suspensin, es una medida de los slidos sedimentales (no disueltos) que pueden ser retenidos en un filtro. Se pueden determinar pesando el residuo que queda en el filtro, despus de secado. Barro y arena. Materiales vegetales, desechos comerciales y bacterias. Se separan por filtracin y decantacin. - Suspensiones coloidales: Las materias orgnicas colorantes del agua, se encuentranen general en suspensin coloidal y adems otras impurezas entre ellas la slice. Las suspensiones coloidales no sedimentan fcilmente, mientras los materiales en suspensin sedimentan con relativa rapidez. - Slidos totales: los slidos totales son la suma de los slidos disueltos y de los slidos en suspensin. Distintas clases de agua Hay diversas formas de clasificar el agua, ahora haremos referencia a algunas de ellas. Geogrficamente -Agua Subterrnea Es la que corre con pequea velocidad por debajo de la superficie terrestre, que en las hondonadas de su curso con lecho impermeable se rene formando acumulaciones o lagos de agua subterrnea. Puede estar impurificada por substancias naturales o por desechos, requirindose en estos casos la purificacin. Estas aguas estn generalmente libres de materias en suspensin, pero son mucho ms duras que las aguas de superficie. La velocidad y direccin de las corrientes de agua subterrnea se determinan por pozos de ensayo con productos qumicos, ciertas materias colorantes, etc. El agua subterrnea que por su camino natural sale a la superficie de la tierra, se llama manantial. Si las aguas de manantial contienen sales o gases de cierto poder curativo se llaman aguas minerales. Si el curso del agua subterrnea es dificultoso, terrenos arcillosos, fango; asciende el nivel de la misma e inunda las regiones. Estos lugares deben sanearse mediante desages; con tuberas adecuadas (drenaje) se puede conducir a canales. -Agua Superficial Agua de Ro: comprende las aguas de torrentes, arroyos y ros. Las aguas de ros limpios pueden servir para abastecimiento de agua para ciudades, pero debe, por lo menos, filtrarse. Las caractersticas de un agua de ro dependen de su cantidad, velocidad, contenido de substancias en suspensin y disueltas, dependiendo de la cuenca de precipitacin del ro, de la fusin de la nieve, de las lluvias, de las estaciones y de la composicin del lecho donde corre. Son de gran importancia las variaciones del flujo de agua en las diferentes estaciones del ao. Algunas de estas aguas pueden estar muy cargadas con materias orgnicas y minerales y las hacen completamente indeseables. Las aguas de ro que contienen bicarbonatos en disolucin, al correr en contacto con el aire, pierden el CO2 de los bicarbonatos y depositan carbonatos de Ca, Mg, Fe, hacindose el agua cada vez menos rica en sales minerales. Tambin se hacen cada vez menos ricas en substancias orgnicas por oxidacin o reduccin por las bacterias; salvo que haya afluencia de otros ros o reciba aguas de ciudades. El agua de ro contiene siempre O2, N2 y CO2. Agua de lago: son masas tranquilas de agua acumulada en una depresin cerrada del terreno. Los lagos son verdaderos depsitos de reserva, que presentan los mayores beneficios en las estaciones secas. Son dulces cuando el lago recibe y da salida continua al agua. A veces el agua de los lagos de agua dulce tiene la misma composicin que la de los ros afluentes. Los lagos salados son depresiones donde vierten agua manantiales salados, tienen un fondo salino o son apndices de algn mar, del cual debieron separarse por alguna elevacin del terreno, como el mar Caspio, Mar Muerto, etc. Agua de mar: el agua demar contiene alrededor de 3.5% de sal en los grandes ocanos, excepto cuando el mar tiene grandes efluentes, como el Bltico que tiene alrededor de 1%. Contiene abundantes cantidades de cloruro de sodio, sulfato demagnesio, cloruro de magnesio y sulfato de calcio. De las sales, aproximadamente el 80% es cloruro de sodio. -Agua Meterica Corresponde, al agua de lluvia, nieve, granizo, etc. El agua de lluvia se recoge en cisternas, siendo un agua blanda; es costumbre en algunas regiones emplearla para lavar. Aguas para Usos Industriales La preparacin del agua para industrias puede clasificarse en aguas para calderas, agua para refrigeracin y agua para industria propiamente dicha. Cada caso plantea problemasy requiere, tratamientos diferentes. Es esencial que esas aguas no contengan constituyentes que interfieran en los procesos de elaboracin. -Industria del Papel: no contendr hierro, que mancha el papel y un exceso de calcio y magnesio precipita los jabones de resina que se emplean en la industria formando jabones de calcio y magnesio insolubles. - Industria del Teido: en general el agua de las tintoreras debe ser incolora, libre de sustancias en suspensin y hierro; y adems deben tener poca dureza para evitar la formacin de lacas insolubles que producen tintes menos puros y a veces manchan. - Industria Textil: en el trabajo de los capullos y de la seda, se considera que un agua poco dura disuelve demasiadas substancias gomosas y da un producto menos brillante y menos resistente. Porotra parte hay grandes dificultades para teir seda elaborada con aguas muy duras y resultan colores menos brillantes. El lavado de las fibras brutas de lana, y elaboradas de lana y algodn, requieren aguas blandas, para evitar que se gaste una cantidad indebida de jabn. Las plantas de seda viscosa deben usar agua libre de cobre. - Industria del Jabn: el jabn forma compuestos insolubles con todas las sales de calcio y magnesio, por lo tanto, es indispensable el empleo de aguas blandas en esta industria. - Industria del Azcar: las aguas ricas en sulfatos o carbonatos alcalinos, y especialmente en nitratos, dificultan la cristalizacin del azcar; el azcar con el tiempo se hace delicuescente. Las aguas ricas en microorganismos descomponen el azcar parcialmente en almacenaje. - Panaderas: se requiere agua potable y con el mnimo de materia orgnica que pueda afectar la accin de la levadura. -Industria del Alcohol: las aguas que se emplean deben ser puras y frescas, con pocos microorganismos que puedan afectar la fermentacin. Los constituyentes minerales del agua, no aparecen en el producto elaborado, puesto que es destilado. -Industria de la Cerveza: los usos varios del agua en la industria de la cerveza requieren exigencias diversas sobre su calidad biolgica y qumica. No debe contener mucho hierro, porque colorea la malta y da a la cerveza sabor desagradable. Para remojar la cebada no hay tanta exigencia; solo debe estar libre de materia orgnica; exenta de NO3H y NH3. En el agua para laborar la cerveza se exige una cierta cantidad de materiales salinos, adems de otras propiedades. Agua Destilada Es bastante difcil encontrar definiciones claras de estndares para agua destilada, desmineralizada y desionizada. Probablemente el modo ms fcil de familiarizarse con el tpico de produccin de agua (ultra) pura es empezar por el mtodo ms antiguo y ms conocido: la destilacin. El agua destilada es agua que ha sido hervida en un aparato llamado alambique, y luego recondensada en una unidad enfriadora (condensadora) para devolver el agua al estado lquido. La destilacin se usa para purificar el agua. Los contaminantes disueltos tales como sales se quedan en el tanque donde el agua hierve mientras que el vapor de agua se eleva hacia fuera. Puede no funcionar si los contaminantes son voltiles de forma que tambin hierven y recondensen, como si se tiene algo de alcohol disuelto. Algunos alambiques pueden condensar selectivamente (por licuefaccin) el agua y no otras sustancias voltiles, pero la mayora de los procesos de destilacin permiten el arrastre de al menos algunas de las sustancias voltiles, una parte muy pequea del material no voltil que fue arrastrado dentro del flujo de vapor de agua cuando las burbujas estallan en la superficie del agua hirviendo. El uso del agua en la industria La industria precisa el agua para mltiples aplicaciones, para calentar y para enfriar, para producir vapor de agua o como disolvente, como materia prima o para limpiar. La mayor parte, despus de su uso, se elimina devolvindola nuevamente a la naturaleza. Estos vertidos, a veces se tratan, pero otras veces el agua residual industrial vuelve al ciclo del agua sin tratarla adecuadamente. La calidad del agua de muchos ros del mundo se est deteriorando y est afectando negativamente al medio ambiente acutico por los vertidos industriales de metales pesados, sustancias qumicas o materia orgnica. Tambin se puede producir una contaminacin indirecta: residuos slidos pueden llevar agua contaminada u otros lquidos, el lixiviado, que se acaban filtrando al terreno y contaminando acuferos si los residuos no se aslan adecuadamente. Los mayores consumidores de agua para la industria en el ao 2000 fueron: EE.UU. 220,7 km; China 162 km; Federacin Rusa 48,7 km; India 35,2 km; Alemania 32 km; Canad 31,6 km y Francia 29,8 km. En los pases de habla hispana, Espaa 6,6 km; Mxico 4,3 km; Chile 3,2 km y Argentina 2,8 km. En algunos pases desarrollados y sobre todo en Asia Oriental y en el frica subsahariana, el consumo industrial de agua puede superar ampliamente al domstico.El agua es fundamental para varios procesos industriales y maquinarias, como la turbina de vapor, el intercambiador de calor, y tambin su uso como disolvente qumico. El vertido de aguas residuales procedentes de procesos industriales causan varios tipos de contaminacin como: la contaminacin hdrica causada por descargas de solutos y la contaminacin trmica causada por la descarga del refrigerante. Otra de las aplicaciones industriales es el agua presurizada, la cual se emplea en equipos de hidrodemolicin, en mquinas de corte con chorro de agua, y tambin se utiliza en pistolas de agua con alta presin para cortar de forma eficaz y precisa varios materiales como acero, hormign, hormign armado, cermica, etc. El agua a presin tambin se usa para evitar el recalentamiento de maquinaria como las sierras elctricas o entre elementos sometidos a un intenso rozamiento. El agua como transmisor de calor 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 calorfica, y tambin por su facultad de enfriar y calentar. El vapor condensado es un calentador eficiente debido a su elevado calor de vaporizacin. Una desventaja del agua y el vapor es que en cierta manera son corrosivos. En la mayora de centrales elctricas, el agua es utilizada como refrigerante, la cual posteriormente se evapora y en las turbinas de vapor se genera energa mecnica, permitiendo el funcionamiento de los generadores que producen electricidad. En la industria nuclear, el agua puede ser usada como moderador nuclear. En un reactor de agua a presin, el agua acta como refrigerante y moderador. Esto aumenta la eficacia del sistema de seguridad pasivo de la central nuclear, ya que el agua ralentiza la reaccin nuclear, manteniendo la reaccin en cadena. Procesamiento de alimentos El agua juega un papel crucial en la tecnologa de alimentos. El agua es bsica en el procesamiento de alimentos y las caractersticas de ella influyen en la calidad de los alimentos. Los solutos que se encuentran en el agua, tales como las sales y los azcares, afectan las propiedades fsicas del agua y tambin alteran el punto de ebullicin y de congelacin del agua. Un mol de sacarosa (azcar) aumenta el punto de ebullicin del agua a 0.52C, y un mol de cloruro de sodio aumenta el punto de ebullicin a 1.04C a la vez que disminuye del mismo modo el punto de congelamiento del agua. Los solutos del agua tambin afectan la actividad de esta, y a su vez afectan muchas reacciones qumicas y el crecimiento de microorganismos en los alimentos. Se denomina actividad del agua a la relacin que existe entre la presin de vapor de la solucin y la presin de vapor de agua pura. Los solutos en el agua disminuyen la actividad acuosa, y es importante conocer esta informacin debido a que la mayora del crecimiento bacteriano cesa cuando existen niveles bajos de actividad acuosa. El crecimiento de microbios no es el nico factor que afecta la seguridad de los alimentos, tambin existen otros factores como son la preservacin y el tiempo de expiracin de los alimentos. Otro factor crtico en el procesamiento de alimentos es la dureza del agua, ya que esta puede afectar drsticamente la calidad de un producto a la vez que ejerce un papel en las condiciones de salubridad. La dureza del agua mide la concentracin de compuestos minerales que hay en una determinada cantidad de agua, especialmente carbonato de calcio y magnesio. La dureza del agua puede ser alterada o tratada mediante el uso de un sistema qumico de intercambio inico. El nivel de pH del agua se ve alterado por su dureza, jugando un papel crtico en el procesamiento de alimentos. Por ejemplo, el agua dura impide la produccin eficaz de bebidas cristalinas. La dureza del agua tambin afecta la salubridad; de hecho, cuando la dureza aumenta, el agua pierde su efectividad desinfectante. Aplicaciones qumicas Las reacciones orgnicas generalmente se templan con agua o con una solucin acuosa que puede estar compuesta por cido, por una base o por un tampn qumico. El agua es generalmente eficaz para eliminar sales inorgnicas. En las reacciones inorgnicas el agua es un solvente comn, debido a que no disuelve los reactivos en su totalidad, tambin es anftera (puede reaccionar en su estado cido y base) y nuclefila (es una especie que reacciona cediendo un par de electrones libres a otra especie, el electrfilo, combinndose y enlazndose covalentemente con ella). Sin embargo, estas propiedades a veces son deseadas. Tambin se ha observado que el agua causa una aceleracin en la reaccin de Diels-Alder. Los fluidos supercrticos estn siendo investigados en la actualidad, ya que el agua supercrtica (saturada en oxgeno) hace combustin en los contaminantes de manera eficiente. MTODOS FSICO- QUMICOS Separacin de la Materia en Suspensin El agua con materia en suspensin es inadecuada para la mayora de los fines. Las impurezas suspendidas son de distintos tipos; las ms comunes son limo, arcilla, productos vegetales finamente divididos, y sustancias de procedencia animal. Ladistribucin por tamaos de los slidos en suspensin puede ser amplia.Los slidos gruesos (detritos) se depositan rpidamente, dejando el agua en reposo. Las partculas finas, especialmente las coloidales, pueden permanecer en suspensin, enturbiando y coloreando el agua. Las aguas subterrneas casi siempre estn exentas de turbidez, excepto despusde periodos de fuertes lluvias, debido a la filtracin experimentada, a medida que el agua atraviesa los estratos permeables. El mtodo seleccionado para separar la materia en suspensin depende del volumen de agua a tratar y del tamao y naturaleza de los slidos suspendidos. Se usan la sedimentacin, la coagulacin y la filtracin. Coagulacin y Floculacin La coagulacin y floculacin son dos procesos dentro de la etapa de clarificacin del agua. Ambos procesos se pueden resumir como una etapa en la cual las partculas se aglutinan en pequeas masas llamadas flocs tal que su peso especfico supere a la del agua y puedan precipitar. Ilustracin del mecanismo de coagulacin-floculacin. Las partculas coloidales, en este caso con cargas negativas en la superficie, se rodean de iones con cargas positivas propias de algunos coagulantes (Al+++, Fe+++) o floculantes catinicos. El floculante polimrico hace adems de puente de unin entre distintas partculas. - Coagulacin Las partculas pequeas suspendidas en el agua suelen estar provistas de cargas hidrosttica negativas. Las cargas del mismo signo se repelen y, por tanto, tambin las partculas. Las fuerzas repulsivas son mayores que las de atraccin, lo que estabiliza la suspensin, por lo que las partculas no tienden a formar aglomerados. En la coagulacin, se modifica la superficie de las partculas y el entorno qumico, mediante la adicin de productos denominados agentes coagulantes. Para superar la repulsin, se neutralizan las partculas cargadas aadiendo iones de cargas opuesta. En el tratamiento de las aguas, se usan, con frecuencia, como agentes coagulantes las sales de aluminio, y hierro. Las utilizadas con frecuencia son el sulfato de aluminio, el aluminato de sodio y el sulfato ferroso.En la prctica, se aade una disolucin del agente coagulante, en cantidades medidas, a una zona del tanque de floculacin en el que la actividad de mezcla sea intensa. Contacta all con agua parcialmente tratada, procedente del tamizado, o con aguas no tratadas, si el contenido de slidos en suspensin inicial era bajo y las partculas suspendidas de tamao pequeo. Tras la etapa de coagulacin, el agua se somete a una agitacinpoco intensa, que induce la floculacin. - Floculacin Es la aglomeracin de partculas desestabilizadas en microflculos y despus en partculas ms grandes que pueden ser depositados llamados flculo. La adicin de otro reactivo llamado floculantepuede promover la formacin del flculo. Con este desarrollo de flculos groseros, llegan a ser fciles de separar en los recipientes de sedimentacin. El agitado del agua por mezclado hidrulico o mecnico causa gradientes de velocidad cuya intensidad controla el grado de floculacin producida. El nmero de colisiones entre partculas esta relacionado directamente con el gradiente de velocidad. El tiempo de retencin normal en los tanques de floculacin es de 30 a 45 minutos. Para la floculacin mecnica la profundidad del tanque es equivalente a 1

o 2 dimetros de paleta y el rea de las paletas es del 10% al 25% del rea transversal del tanque. Los floculadores mecnicos permiten tener mas control sobre el proceso que lo floculadores hidrulicos pero requieren ms mantenimiento. La floculacin y la sedimentacin se pueden combinar en una sola unidad. Estudios muy recientes sobre la sedimentacin y floculacin demuestran que pueden tomar parte, en la aglomeracin y separacin de las partculas ms pequeas, otros mecanismos, adems de la repulsin electrosttica, por ejemplo, el atrapamiento de un precipitado.Al2(SO4)3 + 3Ca(OH)22Al(OH)3+3CaSO4 El precipitado gelatinoso de hidrxido de aluminio atrapa las partculas coloidales finas y toda la masa cae al fondo del recipiente, arrastrando con ella la materia en suspensin, los microorganismos, etc. El agua pasa entonces a travs de una manta de lodos, de flculos previamente depositados. La velocidad de ascenso del agua es demasiado lenta para poder arrastrarlos y se obtiene un agua razonablemente clara. Las sales de hierro funcionan de un modo semejante. Estas sales son ms baratas que las de aluminio y producen flculos ms fuertes. Sin embargo, las sales de hierro pueden crear problemas: imparten color al agua, son corrosivas y catalizan reacciones bioqumicas perjudiciales. Los polielectrolitos se suelen usar en combinacin con agentes inorgnicos, como coadyuvantes de la coagulacin, pero hoy tienen inters como coagulantes propiamente dichos. Son ms caros que las sales inorgnicas, pero se necesitan en dosis ms reducidas y producen menos volumen de fango. Algunos polielectrolitos catinicos se comportan como las sales inorgnicas, es decir de un modo similar al Al3+y al Fe3+. Otros, incluso monovalentes, son ms eficaces como coagulantes y floculantes que el Al3+ y el Fe3+. Quiere esto decirque entran en juego otros mecanismos de desestabilizacin y formacin de flculos. Uno de estos mecanismos es la formacin de puentes polimricos. Tras la coagulacin/floculacin, los aglomerados de pequeas partculas se comportan como simples partculas de mayor tamao que sedimentan rpidamente y son eliminadas como corriente inferior de lodos, tras un tiempo de residencia relativamente corto, en un tanque de sedimentacin correctamente diseado. Utilizando un coagulante adecuado y un coadyuvante de coagulacin, como slice activado, se elimina la turbidez, la materia en suspensin, limo, arcilla, slice, productos vegetales finamente divididos, y sustancias de procedencia animal. La distribucin por tamaos de los slidos en suspensin puede ser amplia. Los slidos gruesos (detritos) se depositan rpidamente, dejando el agua en reposo. Las partculas finas, especialmente las coloidales, pueden permanecer en suspensin, entibiando coloreando el agua. Las aguas subterrneas casi siempre estn exentas de turbidez, excepto despus de periodos de fuertes lluvias, debido a la filtracin experimentada, a media que el agua atraviesa los estratos permeables. El mtodo seleccionado para separar la materia en suspensin depende del volumen de agua a tratar y del tamao y naturaleza de los slidos suspendidos. Se usan la sedimentacin, la coagulacin, y la filtracin. Decantacin En la sepacin por decantacin se aprovecha la fuerza de la gravedad que imprime a las partculas a un movimiento descendente, cuya velocidad depende de la densidady viscosidad del lquido, y del tamao, forma y densidad de la partcula. Para obtener una mxima eficacia en el proceso de sedimentacin conviene obtener partculas pesadas y grandes. Si esto no ocurre espontneamente se acude a una coagulacin-floculacin preliminar. Cuando la concentracin de slidos es importante, la densidad aparente del lquido aumenta y se produce una sedimentacin retardada. Las distintas fases de la sedimentacin pueden verse claramente haciendo ensayos de decantacin con una muestra de la suspensin introducida en una probeta. Con el tiempo se forma en la parte superior una superficie libre (semejante a la del agua lquida, caracterstica de la existencia de un campo de fuerzas gravitatorias y unas interacciones entre cierta clase de partculas), debajo de la cual sedimentan partculas libremente (excepto si la concentracin inicial era muy elevada) y por encima de la cual hay agua limpia. Ms hacia el fondo aparece una zona de sedimentacin retardada, y en el fondo una zona de alta concentracin donde tiene lugar la compresin y compactacin del fango. La superficie libre desciende con el tiempo hasta contactar con la zona de compresin. Con el tiempo la velocidad de descenso es cada vez ms lenta. Descenso de nivel de la superficie da separacin de la zona clarificada y zona de sedimentacin retardada con el tiempo. Hacia el final la superficie de separacin se confunde con la correspondiente a la zona de compresin adquiriendo una velocidad de descenso ms lenta. -Tipos de Decantadores: Los decantadores libres pueden ser rectangulares o circulares. En los rectangulares la velocidad de desplazamiento horizontal es constante pero no en los circulares. En todos los casos requieren de un mecanismo de recogida y extraccin de los fangos decantados. En los rectangulares la recogida de fangos se realiza con arrastre previo de los fangos mediante rasquetas montadas en un mecanismo de cadenas o un puente mvil de vaivn. En los circulares lasrasquetas estnsujetas a un brazo rotativo. Con slidos relativamente pesados es importante que el pozo de recogida est cerca de la vertical de alimentacin que es donde se deposita mayor cantidad. Normalmente operan en continuo, y la disposicin de las entradas y salidas debe evitar el cortocircuito de agua alimentada. Para volmenes de tratamiento pequeos a medios, los decantadores circulares son ms econmicos, pero para caudales importantes los rectangulares aprovechan mejor el espacio por su forma geomtrica y reducen la obra necesaria mediante paredes comunes. Los sedimentadores de cono tienen una mayor profundidad y mediante una alimentacin por el fondo utilizan el manto de fangos como una especie de filtro para la suspensin entrante. Por las ventajas que aportan, actualmente en las instalaciones industriales, se emplean cada vez ms los decantadores de lamelas, los cuales permiten reducir el espacio necesario y conseguir directamente una buena concentracin de los fangos decantados. Cuando existe un pretratamiento por precipitacin qumica, los decantadores pueden reincorporar una recirculacin de fangos para mejorar el crecimiento de las partculas y utilizar el manto de fangos del fondo para crear un efecto filtrante, agregar las partculas y mejorar la sedimentacin. Flotacin

Es una tcnica alterna de clarificacin, que es especialmente atractiva cuando se trata de partculas pequeas y partculas con una densidad cercana al agua. Con esa tcnica las tazas de carga no estn directamente relacionadas con las caractersticas de la suspensin; por esta razn es posible que los tiempos de retencin sean relativamente cortos y an as obtener una buena clarificacin. El proceso requiere que se aada un agente de flotacin, que normalmente son finas burbujas de aire muy pequeas en la base de la unidad; de esta manera se logra saturar una porcin de flujo tratado (el reciclado) con aire de alta presin atmosfrica, el exceso de aire sale de la solucin en la forma de finas burbujas. Las burbujas de aire se adhieren o se entretejen con las partculas suspendidas, que suben as a la superficie debido a su baja densidad. Filtracin - Tamizado Si el agua contiene partculas en suspensin de tamao superior a 1 mm, puede ser necesario un tamizado preliminar, tambin si contiene detritos flotantes, vegetacin, etc. y adems de limo, puede ser necesario emplear diversos tamices de distintos tipos y diferentes aperturas. Para el tamizado grosero, se suelen utilizar enrejados constituidos por barras metlicas verticales de unos 25 mm de grosor, distanciados de 25 a 100 mm. En las instalaciones de tratamiento de agua de gran capacidad estos tamices suelen estar equipados y con dispositivos de limpieza automticos. Si los materiales en suspensin de gran tamao son escasos, el agua puede fluir directamente a un tamiz intermedio y, si se trata de aguas superficiales, incluso a un tamiz fino. Las tamizas intermediassuelen ser tamices de cinta, este tipo de tamiz esta constituido por una cintaque se mueve en direccin vertical a travs de la que fluye el agua. Estos tamices se tapan congran facilidad y suelen estar equipados con chorros de aguas limpiadores que arrastran los detritos que cegaran el tamiz.Los tamices finos suelen ser tamices de cilindro rotatorio. Su superficie est, con frecuencia, constituida por una malla de acero inoxidable. La superficie del tamiz se ciega con facilidad, de manera que es preciso incorporar chorros de agua para lavar y retirar automticamente los detritos retenidos. La apertura de la malla seleccionada depende del tamao del material particulado a eliminar y, suelen hallarse en el rango de 20 - 5.000 m. Los tamices de tambor, para retirar material particulado del menor tamao del rango antes citado, se conocen en la industria del tratamiento de agua como microcoladores. La tasa de filtrado en uso normal son de 750 a 2500 m3/m2D. El diseo de instalaciones de microtamizado se apoya en ladeterminacin hecha en el laboratorio de una caracterstica emprica de la suspensin que se conoce como ndice de filtrabilidad. Este parmetro mide el comportamiento de la suspensin con referencia a sus propiedades de obstruccin y se puede usar para determinar la obstruccin excesiva y as evitar que la malla se dae. Filtros de Presin y de Gravedad: Los tipos de filtros usados para la filtracin de agua, son casi todos del diseo que emplea material granular como medio filtrante, tales como arena fina o antrafilt, a travs de los cuales el agua se filtra en flujo descendente. A este tipo de filtros se los llama filtros de arena. Estos filtros se pueden dividir en dos clases: de presin y de gravedad. En las instalaciones industriales se usan casi siempre del tipo de presin pero cuando se manejan grandes volmenes de agua se usa el tipo de gravedad. Filtros de presin: se fabrican en el tipo vertical y horizontal. Los dos tipos estn formados por una carcasa metlica cilndrica con tapas abombadas que contienen una capa de medio filtrante (arena o antrafilt) soportado por capas de arena o antrafilt equipados con los accesorios necesarios para llevar a cabo las operaciones de filtracin, retrolavado y enjuague. Los filtros verticales varan de 30 cm a 3 m. de dimetro y la altura es usualmente de 1.60 m. en la parte cilndrica, aunque a veces se utilizan de 1.20 En estas unidades la filtracin se lleva a cabo pasando el agua en flujo descendente a travs de un lecho de arena fina soportado por gravas graduadas. El material ms usado y el ms antiguo tambin es la arena; en segundo lugar la antracita (antrafilt) lavada y graduada .La ventaja de usar un medio filtrante granular es que en la operacin de lavado, el lecho se expande provocando que la materia insoluble retenida en el filtrado sea liberada. Sistema de drenado, consiste de una placa deflectora cuya arista inferior se coloca a fracciones de pulgadas sobre la superficie abombada del fondo del filtro. En los filtros de tipo vertical a presin el flujo del agua en la entrada se amortigua por medio de un deflector colocado en la parte superior del filtro; el propsito de este deflector es evitar que el agua golpee directamente la superficie del lecho de arena, evitando rugosidades; y durante el retrolavado el agua se colecta en la parte superior de este deflector. En los filtros horizontales se usa un distribuidor preparado para dispersar el agua que entra al filtro durante la filtracin y retirar el agua de retrolavado. En los filtros horizontales se usa un distribuidor perforado para dispersar el agua que entra al filtro durante la filtracin y retirar el agua de retrolavado. Durante el retrolavado, se alimenta agua a alta presin la cual desprende el material adherido a los granos de arena de manera que el agua de retrolavado puede suspender la materia desintegrada y arrastrarla hacia el drenaje. Cuando el filtro se pone en hoja de filtrado por algunos minutos el agua que se filtra se manda al drenaje porque una buena accin filtrante no se asegura sino hasta que despus de que el lecho filtrante se haya compactado y se acumule en su superficie una pequea cantidad floculos. La experiencia de la filtracin se chequea fcilmente tomando muestras y viendo su claridad. Cuando el efluente se ve claro se deja de mandar agua al drenaje y el filtro se pasa en funcionamiento normal. Esta operacin se continua hasta que los indicadores de prdida de carga muestran que se deben retrolavar los filtros y estos se ponen fuera de servicio, se retrolavan, luego se ponen en funcin mandando el agua al drenaje y por ltimo se pone en servicio; estas operaciones duran 15 minutos aproximadamente. Los filtros se operan a menudo en bateras de 2 o ms unidades, diseadas de tal manera que mientras una unidad esta lavndose la otra puede absorber el flujo total. Si se usan bateras de 4 o ms filtros, se retrolavan escalonadamente, lavando cada unidad con el efluente de las otras; en otros casos, los filtros se retrolavan con agua filtrada que viene de un tanque elevado o cisterna, agua sedimentada de un tanque sedimentador, agua cruda (esta se usa nicamente cuando la fuente de abastecimiento tiene poca materia en suspensin). La operacin de retrolavado solamente dura de 8 a 10 min. Una alta concentracin de materia suspendida, altos niveles de filtracin y bajos flujos de retrolavado son factores que pueden influir a que un filtro falle, conduciendo a la necesidad de cambiar el lecho filtrante. Est claro que el ciclo de filtrado depende tanto de la naturaleza como de la cantidad de materia insoluble presente. Una buena coagulacin y decantacin preliminar remover la mayor parte de las materias insolubles, aumentando los ciclos de filtrado. Los filtros de gravedad no se emplean en la industria tan extensamente como los filtros de presin. Sin embargo tambin se usan. Estos filtros pueden construirse de concreto, acero o madera, pero el cemento es el material que ms se utiliza. Este tipo de filtros se montan sobre una cisterna sobre la cual se toma el agua para el servicio generar el retrolavado. Las canaletas de lavado, situadas en la parte superior del filtro, tienen 2 propsitos 1 distribuir el agua de la filtracin y 2 colectar el agua de retrolavado, cuando se efecta cada operacin. En el fondo del filtro esta el sistema colector que sirve para recoger el agua durante la filtracin y distribuirla durante la operacin de retrolavado. Filtros Automticos sin Vlvulas: Este tipo se introdujo hace ms de 5 aos. Este tipo de filtros efecta automticamente todas las operaciones del ciclo, sin usar vlvulas nanmetros, indicadores, u otros controles elctricos. Como se nota en la figura, el sistema recolector consiste de un falso fondo; con este tipo de sistema recolector no es necesario usar capas de grava y arena gruesa, solamente se emplea una capa de arena filtrante o antrafilt. El agua coagulada y decantada entra al filtro a travs de una tubera hasta la parte superior del compartimiento filtrante y se filtra hacia abajo a travs de la arena. El agua filtrada se colecta en la parte inferior del filtro y luego asciende hacia el exterior. Durante el ciclo de filtrado, los floculos que se acumulan en el lecho filtrante originan una contra presin ocasionando una gradual elevacin del agua en la tubera de retrolavado, cuando alcanza un nivel determinado (entre 4 y 5 pies) sobre la salida del agua filtrada, un sistema automtico (no mostrado) rpidamente desaloja el aire del tubo de retrolavado empezando la accin de vacio (sifn) que retrolava el filtro. Filtros de Carbn Activado: Estos se usan ampliamente para eliminar olores y sabores del agua. En las industrias que usan coagulacin, asentamiento y filtracin, el carbn activado pulverizado se aplica para estos propsitos, en la forma de dosificacin cuidadosa en el equipo de decantacin y coagulacin. Los filtros de carbn activado tienen una construccin similar a los filtros de arena; contienen una capa de carbn activado cuyo espesor es de entre 24 y 36 pulgadas, soportado por capas de grava y arena. Es necesario hacer retrolavados peridicos para mantener el lecho filtrante en buenas condiciones. La capacidad del carbn activado es elevada y en condiciones normales una carga es suficiente para un ao de servicio. En algunas instalaciones grandes se ha practicado la reactivacin, pero los anlisis econmicos muestran que esto no es aconsejable; debido a que la naturaleza de estos compuestos y su cantidad varia con el tiempo, es muy difcil calcular el ciclo de duracin o capacidad de un filtro de carbn activado. Los filtros de carbn activado solo se usan para eliminar calor y sabor. - Microfiltracin: Los microfiltros trabajan a baja carga, con muy poco desnivel, y estn basados en una pantalla giratoria de malla de acero o material plstico a travs de la cual circula el agua. Las partculas slidas quedan retenidas en la superficie interior del microfiltro que dispone de un sistema de lavado continuo para mantener las mallas limpias. Se han utilizado eficazmente para separar algas de aguas superficiales y como tratamiento terciario en la depuracin de aguas residuales. Segn la aplicacin se selecciona el tamao de malla indicado. Con mallas de acero pueden tener luces de orden de 30 micras y con mallas de polister se consiguen buenos rendimientos con tamao de hasta 6 micras. Microfiltro. El agua circula desde el interior al exterior del cilindro filtrante mientras los slidos retenidos en el interior, al llegar a la parte alta por el giro del cilindro, se lavan y recogen en un canal de evacuacin que los devuelve a la zona de tratamiento. - Ultrafiltracin: Esta tecnologa de membranas representa la forma ms absoluta de retener slidos en suspensin. El tamao de los poros de las membranas puede ser tan pequeo como de 0,001 a 0,02 micras y pueden procesar aguas de concentracin de slidos relativamente importantes. Consigue retener materia coloidal y grandes molculas orgnicas. A travs de la membrana se realiza un flujo poroso y viscoso de forma que su estructura fsica determinar el caudal de paso y el rechazo de partculas. Comparadas con las membranas de smosis inversa, son demasiado porosas para poder desalinizar y tampoco soportan una presin osmtica importante. El tamao de poro se caracteriza por el corte de peso molecular que puede cruzar o no la membrana. Van desde 1.000 a 80.000 aunque influye la forma de la partcula.El fenmeno de polarizacin, que dificulta el paso, se debe a la concentracin de micromolculas y colides sobre la superficie de la membrana, formado una capa de gel que aumenta la resistencia al flujo. La circulacin del lquido a filtrar a grandes velocidades a lo largo de la membrana, tiende a disminuir la capa de polarizacin y aumenta la productividad, pero representa un mayor coste de bombeo. Las membranas se pueden fabricar con materiales diversos, siempre que sean compatibles con la solucin alimentada y los agentes de limpieza que peridicamente se utilizan. Se fabrican con acetato de celulosa, PVC, poliacrilontrilo, policarbonato y polifusona. La polifusona tiene especial inters porque resiste hasta 93 C, pH desde 0,5 a 13 y muchos agentes qumicos.Por la forma de la membrana puede ser tubular, espiral o de fibra hueca. Los diseos son muy parecidos a los de smosis inversa. Tiene mltiples aplicaciones que se aprovechan antes o despus de otros equipos. Puede emplearse para separar cidos hmico y flvico de un agua destinada a alimentar una smosis inversa. Separa la materia coloidal, la materia de alto peso molecular y los microorganismos que no son separados por el intercambio inico. Su aplicacin no permite separar materia disuelta. Slice La slice se presenta de tres formas: suspendida (arena), coloidal (no reactiva), y disuelta (reactiva). La slice disuelta se denomina reactiva porque responde al test colorimtrico con Molibdato, adquiriendo un tpico color azul.La remocin de slice no reactiva es similar a la de cualquier coloide. Tal como ocurre en las potabilizaciones, el agua se flocula, decanta y filtra con arena u otros medios. Una regla que generalmente se cumple es que la slice coloidal se encuentra en aguas superficiales (por ejemplo ros y diques), al igual que otros contaminantes orgnicos o sustancias que forman coloides. Por el contrario, las aguas de pozo rara vez contienen slice en forma coloidal. Ello es as porque el suelo acta como medio filtrante y, si bien los silicatos son poco solubles, es frecuente encontrar acuferos que contienen 50 o ms partes por milln de slice disuelta; especialmente en aquellas napas que se encuentran bajo suelos arenosos. Dicho en trminos ms ilustrativos: las aguas del ro Paran o La Plata presentan un contenido de slice disuelta del orden de 15 partes por milln. Las aguas de pozo de las principales regiones productivas de Argentina rara vez bajan de 50 ppm.Al generar vapor en una caldera o al evaporar agua en una torre de enfriamiento se concentran las impurezas disueltas, alcanzando rpidamente en caso de aguas de pozo- la saturacin del nivel de slice, que es de 120 ppm a pH neutro. Debido a ello debe removerse la slice disuelta en forma previa a estas aplicaciones. La tabla de solubilidad de slice (mg/L a 25C) vs. pH habla por s sola: 6 a 8............... 1209..................... 13810.................... 31010.6................. 876As, trabajando con pH 10.6 en una caldera, una torre de enfriamiento o en membranas de smosis, la slice se mantendr solubilizada aun con una concentracin 7 veces mayor comparada con la precipitacin que se produce a pH neutro.La slice no parece ser tan maldita pese, el problema es que se debe trabajar con pH muy elevado, lo cual implica atender otro inconveniente: evitar la precipitacin de iones duros. Es decir que, para evitar una "avalancha" de carbonato de calcio, ser necesario ablandar el agua antes de incrementar su pH. MTODO QUMICO CAL-SODA Tratamiento con Cal y Soda Este mtodo est basado en la precipitacin de los componentes del agua, que originan la dureza, separacin de la mayor parte del precipitado formado, seguido de una filtracin a los efectos de una completa clarificacin. Este mtodo es el ms simple y el ms comnmente usado; donde la soda y la cal precipitan las sales de calcio y magnesio del agua. La cal que se emplea en forma de lechada, acta para eliminar la dureza temporaria debida a los bicarbonatos, y el carbonato de sodio se emplea para separar la dureza de los no carbonatos. Se emplea la cal y la soda en la cantidad correspondiente, siendo estas las fuentes ms econmicas del ion OH- y CO3-- y la separacin subsiguiente del precipitado. Del anlisis de iones Ca, Mg, H, CO3H-, y CO2 libre, se puede determinar la cantidad de cal y de soda necesarios. Separacin de la dureza temporaria o de carbonatos por la cal (HCO3)2Ca + Ca(OH)2 2CaCo3 + 2H2O (HCO3)3Mg + 2Ca(OH)2Mg(OH)2 + 2CaCo3 + 2H2O Como el hidrxido de magnesio es menos soluble que el carbonato, se agrega cal en exceso como se indica en la segunda ecuacin, para formar el hidrxido de magnesio. El hidrxido de magnesio precipita junto con el carbonato de calcio. El PH para la solubilidad mnima del CaCo3 es 9,4 mientras que para el Mg(OH)2 es 10,6; controlando este factor se puede obtener mejores resultados para aguas que contengan excesos ya sea de calcio o de magnesio. El hidrxido de magnesio es ms difcil de separar que el carbonato de calcio, porque tiende a quedar en suspensin. La eliminacin de esta dificultad de este material en suspensin se puede conseguir agregando coagulantes, emplendose tal fin los de hierro y aluminio, especialmente de este ltimo tipo. Se entiende que a cantidad de cal a agregar se determina de acuerdo al anlisis del agua. Tambin si hay cloruro de magnesio se tiene la siguiente reaccin: Cl2Mg + Ca(OH)2 y queda una cantidad equivalente de cloruro de calcio en la solucin, de modo que luego debe agregarse la cantidad suficiente de carbonato de sodio para precipitar el cloruro de calcio, como se va a ver en dureza permanente o de no carbonatos. Separacin de la dureza permanente o de no carbonatos, con soda Como ya hemos dicho, con excepcin de los bicarbonatos, las sales de calcio y magnesio solubles dan esta dureza. Luego corresponde a sulfuros, cloruros y nitratos. La ceniza de soda empleada es carbonato de sodio comercial, de gran pureza, conteniendo como mnimo 98% de carbonato de sodio. La cantidad requerida depende de la reduccin que se desea efectuar en la dureza del agua tratada. Se entiende que la cantidad de soda a emplear se determina de acuerdo al anlisis qumico. SO4Ca + Co3Na2 Co3Ca + SO4Na2 SO4Mg + Co3Na2 + Ca(OH)2SO4Na2 + Mg(OH)2 + Co3Ca Cl2Ca + Co3Na2 2ClNa + Co3Ca El carbonato de sodio reacciona con la dureza permanente por precipitacin de carbonatos, dejando en el agua una cantidad equivalentes de sulfatos, cloruro o nitrato de sodio. Para asegurar que se eliminan las sales de magnesio en frio se agrega cal para precipitar el magnesio como hidrxido. Recarbonatacin En el ablandamiento de agua con cal, y particularmente en frio, queda siempre en el agua decantada una pequea cantidad de carbonato de calcio e hidrxido de magnesio. Estas sales en suspensin producen incrustaciones de carbonato de calcio en las caeras, especialmente en los sistemas de agua caliente. Esto se evita por recarbonatacion del agua ablandada con cal, por un tratamiento de anhdrido carbnico. Este tratamiento se hace antes que pase a los filtros o sino despus de la filtracin para evitar los depsitos en las caeras. Adems este tratamiento tiene por objeto neutralizar el exceso de cal agregado al agua. La recarbonatacion solubiliza el carbonato de calcio e hidrxido de magnesio que estaban en suspensin e bicarbonatos. Co3Ca + CO2 + H2O (CO3H)2Ca Mg(OH)2 + 2 CO2 (CO3H)2Mg Si el tratamiento se efecta en dos etapas de decantacin, puede evitarse la solubilizacin del carbonato, efectuando la recarbonatacion a la entrada del segundo decantador, donde se neutraliza el exceso de cal y precipitacin del decantador. Ca(OH)2 + CO2 Co3Ca + H2O El anhdrido carbnico empleado en la recarbonatacion se obtiene de los gases de la combustin o quemando combustibles en hornos especiales. En un equipo de recarbonatacion los gases de combustin se hacen pasar a travs de un scrubber donde se enfra y se separan los productos no deseables. Arriba de los scrubbers hay una parrilla con caos perforados donde se inyecta agua, que va hacia abajo, en contracorriente con el gas. El gas purificado se recoge en la parte superior, y como esta hmedo se lo manda a un secador. Diluyndolo antes con aire necesario. El CO2 medido, se regula de modo que se suministra la dosis requerida a la cmara de recarbonatacion. Esta cmara es un recipiente provisto en el fondo de una parrilla con caos perforados, a travs de los cuales se inyecta CO2 a presin al agua que se trata. Se ha encontrado que debe agregarse un 25% ms de CO2 que el tericamente requerido. Planta para Ablandamiento: Proceso en caliente Se emplea este proceso principalmente para aguas de alimentacin 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 suspensin. La principal diferencia entre los dos procesos es la temperatura del agua a tratar, que en el de proceso en fros es la del agua que viene de la ciudad, lago o pozo, mientras que en el caliente se calienta el agua cruda a 95C- 100C, antes de entrar al tanque de tratamiento, utilizando de referencia vapor exhausto, suplementado de vapor vivo, si es necesario. A esta temperatura la reaccin tiene lugar rpidamente, disminuyendo la viscosidad del agua y permite la rpida decantacin del precipitado. Se requiere un pequeo exceso ms de productos qumicos que en el de tratamiento en frio y no se requiere coagulacin. Los tanques de reaccin necesitan tener solo suficiente capacidad para 1 hora de retencin, en lugar de cuatro horas que requiere el proceso en frio. Esto, es debido a la mayor rapidez de las reacciones y decantacin. El tanque de reaccin est revestido de material aislante y en la parte superior tiene una abertura para la entrada del agua y productos qumicos. Sobre la abertura hay un calentador, donde el agua cruda se pone en contacto con el vapor. Se emplean diversos tipos de calentadores. El calentamiento expulsa el CO2 y reduce la cal requerida y elimina casi la totalidad de oxgeno disuelto, como el agua alcalina caliente del ablandamiento tiende a disolver la arena, formando luego incrustaciones de silicato en los cilindros debido a que disuelve parte del slice de los filtros, se evita esto empleando materiales filtrantes que no sean de silicio. En el proceso de ablandamiento por agua caliente el agua desciende por la parte exterior del taque y sale por la parte superior del cono. Se evita as la corriente de conveccin. Procesos de ablandamiento en caliente: El procedimiento de ablandar el agua en caliente, difiere que es llevado a efecto a una temperatura cercana al punto de ebullicin de agua. Debido a estas elevadas temperaturas, los procesos enaliente usualmente se limitan a tratamientos de agua para calderas.Los procesos en caliente pueden clasificarse en tres divisiones principales. - Proceso cal sodada en caliente. - Proceso en dos pasos, cal sodada en caliente y fosfatos. - Proceso en dos pasos, cal en caliente e intercambio cationico ciclo sdico. Adems, la eliminacin de slice puede aadirse a cualquiera de estos. Con respecto a esto, cualquier cantidad de dureza de magnesio que se remueva en el proceso de ablandamiento eliminara cierta cantidad de slice. Si esta es insuficiente, una mayor reduccin puede llevarse a efectos usados cal dolomtica o magnesia activada. De acuerdo con la regla general de que la mayora de las reacciones qumicas aproximadamente doblan su velocidad por cada 10C de aumento en la temperatura, las reacciones en el proceso en caliente se efectan cientos de veces ms a prisa que en los procesos cal sodada en frio. Tambin, los precipitados formados en estas temperaturas son mayores y mas pesados, y puesto que el agua caliente es menos viscosa, el asentamiento toma lugar mas rpidamente, de manera que en estos procesos no es necesario usar coagulantes. Los procesos en caliente tambin difieren de los procesos en frio, en que no es necesario aadir cal para el contenido de bixido de carbono libre del agua cruda, ya que este se desprende por calentamiento del agua antes de que se aadan los reactivos. Proceso cal sodada en caliente: El proceso de cal sodada en caliente es un proceso continuo en el cual el agua (1) se calienta, (2) se trata con una cantidad dada de reactivos qumicos, (3) se asienta y (4) se filtra. Las sustancias qumicas usadas son cal hidratada y soda ash. En lugar de comprar cal hidratada se puede comprar cal viva y se apaga antes de usarse. Cuando se requiere para la eliminacin de slice, pueden usarse tambin cal dolomtica hidratada y/o magnesia activada. Los precipitados formados con carbono de calcio CaCO3 e hidrxido de magnesio Mg(OH)2 que se pueden eliminar por asentamiento y filtracin. El grado de ablandamiento que se puede llevar a efecto en este proceso directo cal sodada, con la cantidad usual de reactivos qumicos, es a una dureza residual de menos de 25 ppm. Diagrama de flujo de una planta de ablandamiento del agua por el proceso cal sodada en caliente y eliminacin del silce. De izquierda a derecha: (1) dosificador, (2) bomba y lnea de recirculacin, (3) reactor de lecho suspendido, (4) bomba de retrolavado de filtros, (5) filtros de presin de antacita, (6) bomba de calderas. El equipo usado como se muestra en la figura, consiste de los siguientes cuatro elementos: (1) dosificador, (2) calentador primario, (3) tanque de asentamiento, (4) filtros. Adems, se puede usar un desaereador como parte integral del tanque de asentamiento o como una unidad separada. Dosificadores qumicos:

Dosificador cal sodada: Los dosificadores usados en el proceso cal sodada en caliente, son, invariablemente, del tipo de operacin proporcional humados equipados con un agitador mecnico continuo. Cuando se emplea cal hidratada, es prctica usual mezclar la cal y la soda y alimentarlas con el mismo dosificador. Cuando se emplea cal viva (CaO), se usa un tanque separado equipado co agitador mecnico para apagar la cal, despus de lo cual se aade la cantidad indicada de sado ash y se alimentan juntos al reactor. Este tanque apagador usualmente se encuentra montado sobre el tanque alimentador, de manera que este ltimo puede llenarse por gravedad a partir del tanque superior. En ocasiones este tanque separado tambin se emplea cuando se usa cal hidratada. La cal hidratada y la soda ash reaccionan para formar sosa caustica y carbonato de calcio, los mismos resultados podran obtenerse alimentando sosa caustica sola al agua. Esta es una idea engaosa, ya que las dos sustancias qumicas se mezclan en proporciones muy variables para el tratamiento de aguas de diferente composicin, de manera que no estaran en la proporcin correcta para que toda la soda y toda la cal formaran sosa caustica. Ca(OH)2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaOH 74 partes 106 partes100 partes 80 partes hidrxido carbonatocarbonato hidrxidocalciode sodio de calciode sodio En el pasado, y nicamente raras veces, se usaron mezclas de soda ash y sosa caustica en lugar de soda ash y cal. Este procedimiento es ms caro que usar cal y soda ash, y tambin aumenta el total de slidos disueltos en el efluente. Por ejemplo, en la eliminacin de calcio y magnesio como bicarbonatos, la sosa caustica reaccionaria como sigue: Ca(HCO3)2 + 2NaOH CaCO3 + Na2CO3 + 2H2O bicarbonato hidrxidocarbonato carbonato agua de calciode sodiode calcio de sodio Mg(HCO3)2 + 4NaOH Mg(OH)2 + 2Na2CO3 + 2H2O bicarbonato hidrxidohidrxido de carbonato agua de magnesio de sodio magnesio de sodio As que se producen, por cada equivalente de bicarbonato de calcio, un equivalente de carbonato de sodio y por cada equivalente de bicarbonato de magnesio, dos equivalentes de carbonato de sodio; cuando se usa cal en lugar de sosa caustica, no se producen constituyentes solubles como se muestra en las reacciones: Ca(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 2CaCO2 + 2H2O bicarbonato hidrxidocarbonato agua de calciode calciode calcio Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 Mg(OH)2 + 2CaCO3 + 2H2O bicarbonatohidrxido hidrxido de carbonato agua de magnesiode calciomagnesio de calcio Se emplean varios diseos o tipos de dosificadores para alimentar cal y soda ash a os procesos en caliente. Todos ellos deben de proveerse con un agitador mecnico para mantener la cal en suspensin y el alimentador debe ser del tipo proporcional para que dosifique el reactivo en razn directa al flujo de agua, segn la demanda de las calderas. Un diseo tipo es el alimentador electroqumico de la figura. Alimentador qumico de tipo electroqumico. Este alimentadorse conecta elctricamente a un medidor de flujo en la lnea de agua cruda, de manera que la dosificacin es proporcional al flujo de agua cruda al tanque asentador del reactor. Puesto que las sustancias qumicas deben alimentarse a la parte superior del reactor, se hace necesaria una bomba. Esta se conecta a tanque dosificador como se muestra en la figura del alimentador electroqumico, mediante una lnea de recirculacin que tiene como objeto prevenir la formacin de depsitos en la tubera que va del tanque al reactor. Se conecta por medio de una T a cierta altura de esta tubera y se estrangula precisamente arriba del embudo de descarga mediante una vlvula manual. Esta vlvula se cierra de manera que la cantidad recirculada es insuficiente para interferir con el gasto mximo de sustancias qumicas descargadas por el cabezal de salida del tanque dosificador. El tanque de reactivos tambin se provee, comnmente, con un indicador de nivel que se conecta a una segunda polea en la unidad de control de alimentacin. Otro accesorio, que es de valor en la prevencin de molestias causadas por el polvo es el eliminador de polvo, que consiste de una tubera conectada a la tapa y drenaje. Esta tubera contiene un eductor, de manera que chupa el aire que contiene polvo, eliminando este ultimo con agua a travs del drenaje. Muy raramente se usan dos tanques alimentadores separados, uno para cal y otro para soda. Con agua superficial de composicin muy variable, hay ciertas ventajas con este arreglo, ya que para aguas que cambian en su composicin, antes de usar una carga, las proporciones de soda ash y cal, as como las cantidades que se requieren, pueden cambiarse. Por ejemplo, si solamente la dureza ha tenido un marcado aumento o ha disminuido, nicamente se requiere un aumento o disminucin en la dosificacin de la misma mezcla de cal y soda. Sin embargo, si adems de la dureza total tambin varan las proporciones de dureza de no carbonato de calcio y de magnesio, habra ventaja al usar tanques alimentadores separados. Calentador primario, condensador de purga, y desaereador: El calentador primario, como se muestra en la figura, se monta en la parte superior del reactor. Calentador primario de tipo roci. El calentador de tipo de roci es ampliamente usado en estos procesos y prcticamente no presenta problemas de incrustacin, aun con aguas duras que tienen altos contenidos de durezas de bicarbonato. Las vlvulas de roci son de resortes calibrados, de manera que se obtienen buenas eficiencias en todo el rango de calibracin. En el calentamiento, usualmente se emplea vapor de desperdicio y la presin ms usual es de 4 a 10 lb/plg2g. El equipo usualmente se basa en una presin de trabajo de 10 lb/plg2g pero ocasionalmente se trabaja a 20. El vapor llena la parte superior del reactor arriba del nivel de agua, al se rociada el agua en este espacio se calienta, hasta de 2 a 3C la temperatura del vapor.A esta temperatura, se desprende el bixido de carbono libre y cualquier cantidad de aire que el agua contenga. Estos gases (nitrgeno, oxigeno y CO2) pueden purgarse directamente a la atmosfera a travs de la tubera de ventilacin, o, preferiblemente, se pasan primero a travs del condensador hmedo que esta a la cabeza de la tubera de ventilacin. Cuando el condensador de purga se usa en estos equipos, parte del agua de compensacin pasa por l recuperando as calor que de otra manera se desperdiciara. La tubera de purga se equipa con una vlvula estranguladora que se calibre de tal manera que los gases se purgan a la atmosfera desperdiciando solo una pequesima cantidad de vapor. Condensador de purga de contacto directo. El calentador primario desaireara a menos de 0,3 ml/lt de oxigeno disuelto por litro. Si el agua fra estuviera saturada con aire disuelto a 50F, esto representa, una remocin de mas del 96% del oxigeno disuelto. Para instalaciones con calderas de baja presin, que no estn equipadas con economizadores, este grado de desaeracion es por lo general suficiente. En la practica se encontrara que el contenido actual de oxigeno disuelto ser entre 0,1 y 0,2 ml/lt. Calentadores desaireadores:Para caderas de alta presin o para las equipadas con economizadores de tubos de acero, el contenido de oxigeno disuelto debe ser redujo bajo 0,005 ml/lt, usando calentadores desaireadores adems del calentador primario. Desaireador integral. Este tipo de equipo, usualmente es una parte integral del equipo de ablandamiento, pero en algunos casos, es una pieza aparte del equipo. En cualquier caso, el principio de operacin es el mismo: el volumen de vapor requerido para el calentador primario, primero se burbujea a travs del agua blanda en el desaireador, despus de lo cual pasa al calentador primario.El agua blanda caliente que entra al desaireador esta solo unos grados debajo de la temperatura del vapor, de manera que hay poca compensacin de vapor en este departamento y puesto que el contenido de oxigeno disuelto es de solo 0,1 a 0,3 ml/lt al entrar al desaireador, la presin parcial de esta traza de oxigeno en tan grande volumen de vapor es despreciable, por lo que su remocin es casi completa, siendo la cantidad residual el mnimo garantizado de 0,005 ml/lt. Tanques de asentamiento El diseo de los reactores para ablandamiento de cal sodada en caliente, varan de acuerdo con el grado de desaeracion requerida, de si se requiere o no desairear y calentar los condensados y de las proporciones relativas de condensado y agua de compensacin que se deba manejar; y si se requiere o no eliminar la slice. Por ejemplo, si la instalacin cuenta con calderas de baja presin y no usa economizadores, el grado de desaeracion efectuado por los calentadores primarios es suficiente, no necesitndose desaireador integral. Por otra parte, si una planta utiliza calderas de alta presin con recuperadores, entonces el grado de desaeracion debe ser casi completo, y usualmente se requiere el empleo de desaireadores integrales construidos en el tanque de asentamiento o de reaccin, tambin, cuando se manejan condensados, stos requieren un compartimiento separado, de manera que todos los condesados se resan y solamente la cantidad de agua blanda necesaria para los usos de compensacin se alimenta las calderas. Por otra parte, los condensados pueden requerir desaereacion completa o solamente parcial, como la que se logra con calentadores de esprea. El tanque de asentamiento de reaccin en el que se efecta el ablandamiento, es un tanque alto, vertical, construido de acero, con tapa abombada y fondo cnico invertido, montado en cuatro patas a suficiente elevacin para proporcionar una presin hidrosttica suficiente para la operacin adecuada de los filtros. El tamao del tanque se basa en una capacidad equivalente a aproximadamente un periodo de retencin de una hora a flujo mximo, usualmente se provee de una capa de aislante externo para disminuir las perdidas de calor. Las capacidades se basan en el volumen total del efluente caliente y en la prctica americana usualmente se indican en galones por hora. Un galn de agua a 100C pesa 8 lb. El agua en la parte superior del reactor se alienta rocindola a travs de una cmara llena de vapor. Para prevenir la formacin de vacio si accidentalmente llegara a faltar el vapor, se proveen con una vlvula rompedora de vaco. Las sustancias qumicas se aaden al calentador de agua en la parte superior del tanque, donde rpidamente reaccionan con los constituyentes de la dureza, formando floculos grandes y fcilmente acentables. En los ltimos modelos de este tipo de quipo que usan el principio de lecho suspendido y que se muestra en la siguiente figura, el agua tratada fluye hacia abajo a travs del tubo central que llega casi hasta el fondo del tanque. Aqu, invierte su trayectoria subiendo y filtrndose a travs de un lecho suspendido formando por lodos cuya altura se controla cuidadosamente. Se obtiene un agua comparativamente clara. De la salida del efluente, si no se requiere otra desaeracion, el agua fluye directamente a los filtros. Si se requiere una desaeracion a menos de 0,005 ppm de oxigeno disuelto, entonces el agua fluye a travs de un desaireador integral o una unidad separada antes de ir a los filtros. En los tipos antiguos de reactores, en lugar del tubo interior de bajada se empleaba una seccin cnica o cilndrica, que estaba centralmente dispuesta cuyo fondo llegaba a corta distancia de la seccin recta del tanque. El agua trata fluye hacia abajo entre la pared del tanque y la de la seccin cilndrica. Cuando llega al fondo de la seccin cilndrica invierte su trayectoria subiendo hasta la salida, mientras que los lodos se asientan en el tanque asentador. Todos los tanques asentadores se proveen con entradas de agua y salidas de efluente vlvulas de vapor, vlvulas rompedoras de vacio reguladas, niveles de control y sellos para prevenir inundaciones; termmetros, ya sea del tipo indicador o registrador; y medios mecnicos manuales o automticos para eliminar exceso de lodos. Ablandador de agua de proceso en caliente, tipo lecho suspendido para eliminacin de slice y ablandamiento de agua. Filtros: Los filtros usados en este proceso son filtros de presin, que pueden ser de tipo vertical u horizontal. El medio filtrante mas usado en estos tipos de proceso, es antracita graduada y lavada; si se usa grava medios filtrantes que se han usado son la calcita y la magnetita. Estos filtros se instalan en bateras de dos o mas unidades, de tamao tal que cuando una se esta retrolavando la otra puede absorber la carga total del sistema. Estos filtros generalmente se retrolavan cuando la diferencia de presin en el filtro es mayor de 3 lb/plg2 y se efecta con agua asentada del tanque de asentamiento o reactor, mediante una bomba especial de retrolavado, como se muestra en la siguiente figura. Filtro de antracita. Unidad mostrando la construccin interior. El agua de retrolavado no se desperdicia, sino que regresa la parte superior del tanque de asentamiento o reactor a travs de la lnea correspondiente. Hay muchas ventajas en este mtodo de operacin, ya que si se usara agua fra se podran formar depsitos en el filtro causando taponamientos y cementacin. Tambin, se despreciara calor, especialmente si el retrolavado se hiciera con agua blanda que se tirara al drenaje. Este periodo de retrolavado no debe ser mayor de 6 a 8 min. Antiguamente, se instalaban sobre el sistema de distribucin de retrolavado en el fondo de los filtros, entradas de vapor por las que se inyectaba este a travs del medio filtrante, durante el retrolavado, para ayudar a la eliminacin de acumulaciones. Esto ha sido reemplazado por los limpiadores de superficie. Los filtros como el reactor, se aslan para evitar perdidas de calor. Adems de este aislamiento, el sistema de recuperacin de lavado y el hacho de que el medio filtrante nunca es grava y arena. La bomba de retrolavado y la bomba de servicio, usualmente se montan a nivel del piso para que operen con precisin hidrosttica positiva. La altura requerida del agua en el tanque de asentamiento se determina de antemano a partir del numero de pies o tirante de agua que la bomba deba tener y que se especifica por la casa manufacturera, mas de 13 a 15 pies de cabeza para compensar las perdidas de presin a travs del filtro y de la tubera. Dosis de reactivos: Cal y soda ash: estas son las dos sustancias principales que se usan en el proceso en caliente. La cal hidratada de buena calidad contiene aproximadamente 93% de Ca(OH)2. La cal viva de buena calidad aproximadamente 90% del CaO; debe apagarse antes de usarse. La soda ash de calidad promedio contendr 99% de Na2CO3, al hacer los clculos supngase una pureza de 98%. En la prctica, las dosis de reactivos se calculan a partir de estos datos y los ajustes finales e hacen de acuerdo con las determinaciones de alcalinidad al anaranjado de metilo y la fenolftalena. Las dosis aproximadas de reactivos se calculan como sigue: DondeA = Alcalinidad como CaCO3 ppm. Mg = Dureza de magnesio como CaCO3 ppm. H = Dureza total CaCO3 ppm. Cal hidratada ( 93% Ca(OH)2 ) lb/1000 gal de agua = + Mg

Si se usa cal viva ( 90% de CaO ) lb/1000 gal de agua = + Mg

Lb/1000 gal 0,120 = kg/m3. Soda ash ( 98% Na2CO3 ) lb/1000 gal de agua = H -

+ exceso requerido ( usualmente 0,25 lb ), ver la siguiente figura, para los efectos del exceso de soda ash en la eliminacin de dureza. Efluentes de cal sodada el caliente. Lneas punteadas muestran los resultados garantizados. La lnea solida, los resultados prcticos. Si el agua no se tratara despus con fosfatos, como se describir luego bajo el rubro de Tratamiento en Dos Pasos, Cal Sodada en Caliente y Fosfatos, los ajustes finales de la cantidad de reactivos se hacen de manera que la variacin de alcalinidad al anaranjado de metilo en el efluente sea de 20 a 30 ppm expresados como CaCO3, y que la alcalinidad caustica vare de 0 a 10 ppm, expresados como CaCO3. Si la alcalinidad al anaranjado de metilo es menor de 20 ppm, la dosis de soda ash debe aumentarse; si es mayor de 30 ppm deber disminuir. Si la llamada alcalinidad caustica negativa es menor de 10 ppm, la cantidad de cal deber aumentarse, y si esta arriba de 0 deber disminuirse. Ablandadores para procesos en caliente; tipos y diseo: Bsicamente, los ablandadores para procesos en caliente se dividen en dos tipos principales: (1) tipo de lecho suspendido, (2) tipo convencional. Ambos estn disponibles en un variado numero de diseos, dependiendo del grado de desaeracion requerido, de si se deben manejar condensados y agua de compensacin, de si se requiere o no tratamiento con fosfatos y si va incluida la eliminacin de slice. El tipo de lecho suspendido se diseo primeramente para la eliminacin de slice, ya que la filtracin a travs del lecho de lodos usa las propiedades de remocin de slice de la magnesia de una manera ms eficiente que el tipo convencional. Tambin, igual que en el proceso cal sodada en frio, hay una mejor utilizacin de los reactivos y produce un efluente mas claro. Las varias formas o diseos de cada uno de estos tipos disponibles se pueden agrupar como sigue: (1) para 100% de compensacin y reduccin del oxigeno disuelto a menos de o,3 ml/lt; (2) 100% de compensacin y desaeracion completa (menos de 0,005 ml/lt); (3) para compensacin, condensados y reduccin de oxigeno disuelto en cada uno de ellos a menos de 0,3 ml/lt; (4) para compensacin y condensados que juntos constituyen menos del 70% del agua alimentada, con desaeracion completa de ambos; (5) similar a (4) excepto porque los condensados constituyen mas del 70% del agua de las calderas. Como las operaciones de ablandamiento son las mismas para todos, nicamente se detalla para el primer grupo y los sistemas de lecho suspendido, de amplia difusin; se darn breves descripciones de los otros grupos. + Grupo (1): Este tipo de ablandador de agua por el proceso cal sodada en caliente, se usa ampliamente en el tratamiento de agu