Conceptos técnicos

El agua es el solvente universal

Es importante conocer la fuente de agua para cada aplicación. La razón es que el agua es el solvente universal. Esto significa que la mayoría de las substancias en la Tierra son, más o menos, solubles en agua. El tipo y cantidad de impurezas en el agua determina cual tipo de tratamiento es necesario, si es fácil o difícil controlar el programa, y qué es lo que usted, como operador, debe hacer para mantener el programa operando eficazmente. El tipo y cantidad de impurezas en el agua puede ser rastreado hasta su fuente. El uso de agua marina, por ejemplo, en un sistema de enfriamiento es muy difícil. Ella contiene un nivel muy elevado de minerales disueltos, incluso la sal doméstica común, de la cual recibió el nombre de “agua salada”. Estas sales son muy corrosivas para la mayor parte de los metales menos caros que posiblemente deseamos usar en un sistema de enfriamiento. Esto significa que, para emplear el agua de mar como refrigerante, tenemos que usar aleaciones metálicas muy caras y especiales, resistentes a la corrosión por agua de mar. Realmente es una lástima, ya que el agua de mar es abundante. Sería ideal para aplicaciones en enfriamiento, pues gran parte de ella es fría, incluso en climas tropicales.

 Existen otros problemas respecto al agua de mar. Algunas veces el contenido mineral del agua de mar forma cristales incrustantes sobre los intercambiadores de calor. Los depósitos incrustantes son formados por precipitación y crecimiento de cristales sobre una superficie en contacto con el agua. Ellos se acumulan e interfieren con la operación del intercambiador de calor. Además, distintos tipos de seres, que viven en el mar, a veces interfieren con las operaciones de la planta.

Fuente: GE


pH

Para comprender el pH, tenemos que hacer un corto desvío a través de la química. Primero, aunque el agua sea absolutamente pura, presenta vestigios de ácido y de base.

Ácido quiere decir que el agua contiene iones H+ y base significa que el agua contiene iones OH- . Si usted agrega H+ a OH- obtiene H2O, agua. Si la concentración de H+ es igual a la concentración de OH-, decimos que el agua es neutra, ni ácida ni básica.
Algunas substancias químicas pueden cambiar el equilibrio ácido-base en el agua. Existen ácidos débiles, como por ejemplo el ácido acético (vinagre), que producen una pequeña concentración de ácido (H+) en el agua. Muchas personas consideran ese gusto agradable, como salsa para ensalada, aunque sea acre y “agrio”. Otro material ácido, por lo general suave, es el agua carbonatada, también conocida como soda. También tiene sabor acre o agrio, lo que le gusta a muchas personas.
También existen ácidos fuertes, como los ácidos sulfúrico o clorhídrico. Ellos producen una concentración muy elevada de ácido (altos niveles de H+) y no son usados en alimentos. Tienen muchas aplicaciones industriales, por supuesto.
 En el lado básico, existen compuestos que producen un exceso de OH- comparados a H+. La soda cáustica es hidróxido de sodio, NaOH. Cuando es disuelta en agua, libera muchos iones OH-, haciendo que el agua se vuelva bastante básica. Otra palabra para básico es alcalino.
Necesitamos de un método para medir y expresar la concentración relativa de H+ y OH-, para saber si el agua es ácida o básica. El método debe ser cuantitativo para que sea posible expresar el nivel de acidez o basicidad en forma numérica y hacer cálculos con esos valores. El nombre para esta medida es pH. Es una medida de la concentración de H+ en el agua. El rango de valores de concentración es muy amplio. Pueden ir desde tantos por ciento hasta 0,00000000000001 gramos/litro, con todos los valores posibles entre ellos.
Los científicos desarrollaron un método práctico de expresar números muy grandes o muy pequeños. En lugar de contar los dígitos directamente, contamos el número de lugares que el punto decimal debe ser desplazado para alcanzar 1. Si la concentración de H+ es 0,001, debemos mover tres lugares decimales para llegar a 1, entonces el pH es 3. Si la concentración de H+ es 0,00001 necesitamos mover cinco espacios decimales, entonces el pH es 5. En el punto neutro del agua, en donde ácido y base son iguales, la concentración de H+ es 0,0000001.
Entonces, el pH de una solución de agua neutra es +7. Tenga en mente que el pH puede ser ligeramente afectado por la temperatura. En consecuencia, siempre ajuste su medidor de pH para compensar la temperatura de la muestra.

Existen dos hechos críticos que usted no debe olvidar respecto al pH:

  1. Como expresa potencias de diez (lugares decimales), cuando el pH cambia de 1 unidad, la concentración real de H+ cambia diez. Cuando el pH cambia 2 unidades, la concentración ácida real cambia cien. Se llama a esto escala logarítmica.
  2. El pH actúa en retrocesión. A medida que la concentración de H+ disminuye, el valor decimal es más pequeño, con más ceros delante de 1. Más ceros producen un valor numérico más elevado de pH. En otras palabras, cuando el pH sube, la concentración real de ácido se reduce. Cuando el pH baja, la concentración real de H+ aumenta. 

 Fuente: GE


Dureza

La mayoría de los minerales presentes en el agua son solubles, hasta que el agua sea empleada para una aplicación industrial, como por ejemplo calentamiento o enfriamiento. Algunos minerales, como cloruro de sodio, permanecen muy solubles y no son clasificados como formadores de incrustación. Naturalmente, hasta las formaciones de cloruro de sodio forman cristales si toda el agua es removida. Pero, en condiciones normales, esto no es un problema.

Las sales de calcio y magnesio (Ca y Mg) son un problema. Están presentes en la mayor parte de las aguas subterráneas porque los acuíferos son frecuentemente hechos de piedra caliza, una mezcla de carbonato de calcio y magnesio. El agua disuelve lentamente la piedra caliza y recibe sales de calcio y magnesio como minerales disueltos, formando soluciones cristalinas.
Desgraciadamente, las sales de calcio y magnesio no son muy solubles, especialmente si el agua es calentada o si la concentración de minerales aumenta. Se vuelven insolubles, mediante un proceso llamado de precipitación. (La palabra precipitación también es usada para describir la formación de lluvia o nieve, sin duda usted ya escuchó esa palabra en los pronósticos del tiempo).
La precipitación de calcio y magnesio está fuertemente relacionada a la temperatura. El proceso de precipitación por lo general ocurre en intercambiadores de calor, en donde el agua de enfriamiento es calentada  como parte del proceso de enfriamiento. Las incrustaciones de cristal producidas por calcio y magnesio son físicamente bastante duras; por eso, se llama al contenido de calcio y magnesio del agua como dureza. La remoción o reducción de la dureza del agua mediante un proceso llamado ablandamiento produce agua blanda (ablandada o suavizada).
Es muy importante analizar la cantidad de dureza en el agua de reposición de un sistema y en el agua de recirculación. Esto determina hasta qué punto es posible calentar el agua sin formar cristales incrustantes y regula hasta qué punto se pueden concentrar los minerales antes de removerlos del sistema mediante purga.

Fuente: GE


Alcalinidad

La alcalinidad proviene de la interacción de agua líquida con gas dióxido de carbono (CO2). El CO2 se disuelve en el agua, después reacciona con ella formando ácido suave, el ácido carbónico. Es el ácido carbónico, en realidad, que le da al agua el gusto agradable del seltzer. Sin embargo, en el tratamiento de aguas, el ácido carbónico está muy lejos de ser agradable.Después que el ácido carbónico es formado, si fuéramos a aumentar el pH mediante el uso de soda cáustica o algún otro agente alcalino, el ácido carbónico sería convertido en ión bicarbonato, HCO3-. La conversión se completa cuando el pH alcanza 8.3. El bicarbonato con frecuencia aparece en la superficie de aguas subterráneas como resultado de la solubilización lenta de piedra caliza en el agua.
Otra reacción ocurre: si el pH sigue creciendo (esto significa MENOS H+), el H en el ión bicarbonato es retirado. Esto deja ión carbonato, CO3-2. Esta reacción no está completa hasta que el pH sea muy elevado, arriba de 10 o 11.

El problema, tanto con iones bicarbonato como con iones carbonato, es que son potencialmente formadores de incrustación en sistemas de enfriamiento. Ellos se asocian al calcio formando incrustaciones muy duras (el origen del término dureza).
Bicarbonato y carbonato son medidos colectivamente en el agua, por lo general a través de titulación con ácido. Los resultados son reportados como m- o alcalinidad total. Las unidades son ppm (mg/l) como carbonato de calcio. Otra unidad métrica frecuentemente usada es equivalentes por metro cúbico, epm, que es igual a miliequivalentes.

Fuente: GE

 

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