AGUA "PROPIEDADES, CARACTERISTICAS Y DEMÁS"

AGUA

Proveniente del latín aqua, es el término que se usa para referirse al estado líquido del H₂O, y es el más útil. Al encontrarse por debajo de los 100°, el agua se mantiene intacta. Por esta razón existen los océanos, mares, ríos, lagos o lagunas dispersos sobre la Tierra.

CICLO HIDROLOGICO

El ciclo hidrológico o ciclo del agua es el proceso de circulación del agua entre los distintos compartimentos de la hidrósfera. Se trata de un ciclo biogeoquímico en el que hay una intervención de reacciones químicas, y el agua se traslada de unos lugares a otros o cambia de estado físico.

El agua de la hidrósfera procede de la desgasificación del manto, donde tiene una presencia significativa, por los procesos del vulcanismo. Una parte del agua puede reincorporarse al manto con los sedimentos oceánicos de los que forma parte cuando éstos acompañan a la litosfera en subducción.

La mayor parte de la masa del agua se encuentra en forma líquida, sobre todo en los océanos y mares y en menor medida en forma de agua subterránea o de agua superficial por ejemplo en los ríos y arroyos. El segundo compartimento por su importancia es el del agua acumulada como hielo sobre todo en los casquetes glaciares antártico y groenlandés, con una participación pequeña de los glaciares de montaña, sobre todo de las latitudes altas y medias, y de la banquisa. Por último, una fracción menor está presente en la atmósfera como vapor o, en estado gaseoso, como nubes. Esta fracción atmosférica es sin embargo muy importante para el intercambio entre compartimentos y para la circulación horizontal del agua, de manera que se asegura un suministro permanente a las regiones de la superficie continental alejadas de los depósitos principales.

http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_hidrol%C3%B3gic

PROPIEDADES DEL AGUA

Características físicas y químicas

El agua es inodora, incolora, e insípida, es decir, no tiene un olor propio, no tiene color ni sabor. Su importancia reside en que casi la totalidad de los procesos químicos que suceden en la naturaleza, no solo en organismos vivos sino también en la superficie no organizada de la tierra, así como los que se llevan a cabo en laboratorios y en la industria, tienen lugar entre sustancias disueltas en agua.

Henry Cavendish descubrió en 1781 que el agua era una sustancia que está compuesta y que no es un elemento, como en la antigüedad se creía. Los resultados de dicho descubrimiento fueron desarrollados por Antoine Laurent de Lavoisier (químico destacado en diferentes temas de la química) dando a conocer que el agua estaba formada por dos átomos de hidrógeno y una de oxígeno. En 1804, el químico francés Joseph Louis Gay-Lussac y el naturalista y geógrafo alemán Alexander von Humboldt publicaron un documento científico que demostraba que el agua estaba formada por dos volúmenes de hidrógeno por cada volumen de oxígeno (H₂O).

PROPIEDADES FÍSICAS

DISOLVENTE

El agua es descrita muchas veces como el solvente universal, porque disuelve muchos de los compuestos sólidos, acuosos y gaseosos conocidos. Sin embargo, no lo es (aunque es tal vez lo más cercano), porque no disuelve a todos los compuestos y, de hacerlo, no sería posible construir ningún recipiente para contenerla.

El agua es un disolvente polar, más polar, por ejemplo, que el etanol. Como tal, disuelve bien sustancias iónicas y polares, como la sal de mesa (cloruro de sodio). No disuelve, de manera apreciable, sustancias fuertemente apolares, como el azufre en la mayoría de sus formas alotrópicas, además, es inmiscible con disolventes apolares, como el hexano. Esta cualidad es de gran importancia para la vida.

Esta selectividad en la disolución de distintas clases de sustancias se debe a su capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras sustancias que pueden presentar grupos polares, o con carga iónica, como: alcoholes, azúcares con grupos R-OH, aminoácidos y proteínas con grupos que presentan cargas parciales + y − dentro de la molécula, lo que da lugar a disoluciones moleculares. También, las moléculas de agua pueden disolver sustancias salinas que se disocian formando disoluciones iónicas.

En las disoluciones iónicas, los iones de las sales orientan, debido al campo eléctrico que crean a su alrededor, a los dipolos del agua, quedando "atrapados" y recubiertos de moléculas 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 hidrofóbicas. Membranas celulares, compuestas de lípidos y proteínas, aprovechan esta propiedad para controlar las interacciones entre sus contenidos químicos y los externos, lo que se facilita, en parte, por la tensión superficial del agua.

La capacidad disolvente es responsable de:

·        Las funciones metabólicas.

·        Los sistemas de transporte de sustancias en los organismos.

Sin embargo, la disolución de sustancias en el agua es la causa de la contaminación de la misma: si se arrojan materiales sensibles al agua como plástico o madera, en años (que podrían ser más de 100) se desintegran y pasan a circular libre y peligrosamente por el agua. Esto es principalmente malo para los animales acuáticos. Los más peligrosos contaminantes son:

·        Arrojo de basura al agua (bolsas, botellas, maderas, restos de comida, sustancias líquidas ácidas, etc.), que con el tiempo se desintegra.

·        Derrames petroleros: grandes accidentes sobre una plataforma petrolera que derraman petróleo y toxinas en el mar/océano.

·        Degradación de los naufragios: El rescate de pecios es importante, ya que con el tiempo, los aviones y barcos sumergidos en el agua se degradan y contaminan el agua. Una idea muy buena para rescatar pecios sería destruyéndolos y llevarlos a la superficie de a pedazos (para que no sean tan pesados), pero es inaceptable dejarlos en el fondo.

·        Proceso de sustancias químicas: el arrojo de sustancias químicas muy complejas al agua. La única forma que existe para separar estas sustancias es con métodos científicos como la destilación.

 DENSIDAD 

Durante el proceso de enfriamiento del agua desde los 100 ºC, se produce una contracción de volumen (aumenta la densidad) hasta llegar a la temperatura de 3,98 ºC (casi 4 ºC) en que alcanza su máxima contracción (máxima densidad), ya que al continuar enfriando, vuelve a dilatar su volumen (disminuye su densidad) hasta que se solidifica. El paso de agua líquida al hielo (a 0 ºC) va acompañado de un aumento considerable de volumen, disminuyendo significativamente su densidad. Debido a lo anterior, el hielo flota en el agua y produce importamos fenómenos mecánicos de rotura y disgregación de las rocas. 

Además, el agua tiene otra propiedad importante: puede mantenerse muchos grados bajo cero sin solidificarse. Al contrario de los que sucede en la mayoría de los líquidos (que no se dilatan al molificarse)

Polaridad

Las moléculas de agua son muy polares, puesto que hay una gran diferencia electronegatividad entre el hidrógeno y el oxígeno. Los átomos de oxígeno son mucho más electronegativos (atraen más a los electrones) que los de hidrógeno, lo que dota a los dos enlaces de una fuerte polaridad eléctrica, con un exceso de carga negativa del lado del oxígeno, y de carga positiva del lado del hidrógeno. Los dos enlaces no están opuestos, sino que forman un ángulo de 104,45° debido a la hibridación del átomo de oxígeno así que, en conjunto, los tres átomos forman una molécula angular, cargado negativamente en el vértice del ángulo, donde se ubica el oxígeno y, positivamente, en los extremos de la molécula, donde se encuentran los hidrógenos. Este hecho tiene una importante consecuencia, y es que las moléculas de agua se atraen fuertemente, adhiriéndose por donde son opuestas las cargas. En la práctica, un átomo de hidrógeno sirve como puente entre el átomo de oxígeno al que está unido covalentemente y el oxígeno de otra molécula. La estructura anterior se denomina enlace de hidrógeno o puente de hidrógeno.

El hecho de que las moléculas de agua se adhieran electrostáticamente, a su vez modifica muchas propiedades importantes de la sustancia que llamamos agua, como la viscosidad dinámica, que es muy grande, o los puntos (temperaturas) de fusión y ebullición o los calores de fusión y vaporización, que se asemejan a los de sustancias de mayor masa molecular.

COHESIÓN

La cohesión es la propiedad por la que las moléculas de agua se atraen entre sí. Debido a esta interacción se forman cuerpos de agua por adhesión de moléculas de agua, las gotas.

Los puentes de hidrógeno mantienen las moléculas de agua fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un líquido casi incompresible. Al no poder comprimirse puede funcionar en algunos animales como un esqueleto hidrostático, como ocurre en algunos gusanos perforadores capaces de agujerear la roca mediante la presión generada por sus líquidos internos. Estos puentes se pueden romper fácilmente con la llegada de otra molécula con un polo negativo o positivo dependiendo de la molécula, o, con el calor.

La fuerza de cohesión permite que el agua se mantenga líquida a temperaturas no extremas.

ADHESIÓN 

El agua, por su gran potencial de polaridad, cuenta con la propiedad de la adhesión, es decir, el agua generalmente es atraída y se mantiene adherida a otras superficies.

TENSIÓN SUPERFICIAL

Por su misma propiedad de cohesión, el agua tiene una gran atracción entre las moléculas de su superficie, creando tensión superficial. La superficie del líquido se comporta como una película 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 aún siendo más densos que esta.

Debido a su elevada tensión superficial, algunos insectos pueden estar sobre ella sin sumergirse e, incluso, hay animales que corren sobre ella, como el basilisco. También es la causa de que se vea muy afectada por fenómenos de capilaridad.

Las gotas de agua son estables también debido a su alta tensión superficial. Esto se puede ver cuando pequeñas cantidades de agua se ponen en superficies no solubles, como el vidrio, donde el agua se agrupa en forma de gotas.

ACCIÓN CAPILAR

El agua cuenta con la propiedad de la capilaridad, que es la propiedad de ascenso, o descenso, de un líquido dentro de un tubo capilar. Esto se debe a sus propiedades de adhesión y cohesión.

Cuando se introduce un capilar en un recipiente con agua, ésta asciende espontáneamente por el capilar como si trepase "agarrándose" por las paredes, hasta alcanzar un nivel superior al del recipiente, donde la presión que ejerce la columna de agua se equilibra con la presión capilar. A este fenómeno se debe, en parte, la ascensión de la savia bruta, desde las raíces hasta las hojas, a través de los vasos leñosos.

CALOR ESPECIFICO

Esta propiedad también se encuentra en relación directa con la capacidad del agua para formar puentes de hidrógeno intermoleculares. El agua puede absorber grandes cantidades de calor que es utilizado para romper los puentes de hidrógeno, por lo que la temperatura se eleva muy lentamente. El calor específico del agua se define como la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura, en un grado Celsius, a un gramo de agua en condiciones estándar y es de 1 cal/°C•g, que es igual a 4,1840 J/K•g.

Esta propiedad es fundamental para los seres vivos (y la Biosfera en general) ya que gracias a esto, el agua reduce los cambios bruscos de temperatura, siendo un regulador térmico muy bueno. Un ejemplo de esto son las temperaturas tan suaves que hay en las zonas costeras, que son consecuencias de estas propiedad. También ayuda a regular la temperatura de los animales y las células permitiendo que el citoplasma acuoso sirva de protección ante los cambios de temperatura. Así se mantiene la temperatura constante.

La capacidad calorífica del agua es mayor que la de otros líquidos.

Para evaporar el agua se necesita mucha energía. Primero hay que romper los puentes y posteriormente dotar a las moléculas de agua de la suficiente energía cinética para pasar de la fase líquida a la gaseosa. Para evaporar un gramo de agua se precisan 540 calorías, a una temperatura de 20 °C.

TEMPERATURA DE FUSIÓN Y EVAPORACIÓN 

Presenta un punto de ebullición de 100 °C (373,15 K) a presión de 1 atmósfera (se considera como estándar para la presión de una atmósfera la presión promedio existente al nivel del mar). El calor latente de evaporación del agua a 100 °C es 540 cal/g (ó 2260 J/g).

Tiene un punto de fusión de 0 °C (273,15 K) a presión de 1 atm, sin embargo, nuevos estudios por parte de un equipo de químicos de la Universidad de Utah (EE UU), han demostrado que el agua no se fusiona completamente a 0 °C sino que es a -13 °C que el hielo se solidifica por completo.⁴ El calor latente de fusión del hielo a 0 °C es 80 cal/g (ó 335 J/g). Tiene un estado de sobre enfriado líquido a −25 °C.

La temperatura crítica del agua, es decir, aquella a partir de la cual no puede estar en estado líquido independientemente de la presión a la que esté sometida, es de 374 °C y se corresponde con una presión de 217,5 atmósferas.

PROPIEDADES QUÍMICAS

 1)Reacciona con los óxidos ácidos

 2)Reacciona con los óxidos básicos

 3)Reacciona con los metales

 4)Reacciona con los no metales

 5)Se une en las sales formando hidratos:

 1)Los anhídridos u óxidos ácidos reaccionan con el agua y forman ácidos oxácidos.

 2) Los óxidos de los metales u óxidos básicos reaccionan con el agua para formar hidróxidos. Muchos óxidos no se disuelven en el agua, pero los óxidos de los metales activos se combinan con gran facilidad.

3) Algunos metales descomponen el agua en frío y otros lo hacían a temperatura elevada.

4)El agua reacciona con los no metales, sobre todo con los halógenos, por ej: Haciendo pasar carbón al rojo sobre el agua se descompone y se forma una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno (gas de agua).

5)El agua forma combinaciones complejas con algunas sales, denominándose hidratos.En algunos casos los hidratos pierden agua de cristalización cambiando de aspecto, y se dice que son eflorescentes, como le sucede al sulfato cúprico, que cuando está hidratado es de color azul, pero por pérdida de agua se transforma en sulfato cúprico anhidro de color blanco.

Por otra parte, hay sustancias que tienden a tomar el vapor de agua de la atmósfera y se llaman hidrófilas y también higroscópicas; la sal se dice entonces que delicuesce, tal es el caso del cloruro cálcico.

El agua como compuesto quimico:Habitualmente se piensa que el agua natural que conocemos es un compuesto químico de fórmula H2O, pero no es así, debido a su gran capacidad disolvente toda el agua que se encuentra en la naturaleza contiene diferentes cantidades de diversas sustancias en solución y hasta en suspensión, lo que corresponde a una mezcla.

El agua químicamente pura es un compuesto de fórmula molecular H2O. Como el átomo de oxígeno tiene sólo 2 electrones no apareados, para explicar la formación de la molécula H2O se considera que de la hibridación de los orbitales atómicos 2s y 2p resulta la formación de 2 orbitales híbridos sp3. El traslape de cada uno de los 2 orbitales atómicos híbridos con el orbital 1s1 de un átomo de hidrógeno se forman dos enlaces covalentes que generan la formación de la molécula H2O, y se orientan los 2 orbitales sp3 hacia los vértices de un tetraedro triangular regular y los otros vértices son ocupados por los pares de electrones no compartidos del oxígeno.

ESTADOS DE EL AGUA

NORMATIVIDAD PARA AGUA POTABLE 

DECRETO 475 DE 1998

Derogado por el art. 35, Decreto Nacional 1575 de 2007 

por el cual se expiden normas técnicas de calidad del agua potable.

El Presidente de la República de Colombia, en ejercicio de las facultades conferidas por el numeral 11 del artículo 189 de la Constitución Política y, en desarrollo de las Leyes 09 de 1979 y 142 de 1994.

MINISTERIO DE LA PROTECCIÓN SOCIAL

DECRETO 1575 DE 2007

DIARIO OFICIAL Edición 46.623, 9 de mayo de 2007

por el cual se establece el Sistema para la Protección y Control de la Calidad del Agua para Consumo Humano

El Presidente de la República de Colombia,

en ejercicio de las facultades constitucionales y en especial las conferidas por el numeral 11 del artículo 189 de la Constitución Política y en desarrollo de lo previsto en las Leyes 09 de 1979,142 de 1994 y 715 de 2001

DECRETO 2115 DE 2007

Por medio del cual se señalan características, instrumentos básicos y frecuencia del control y vigilancia para la calidad del agua para consumo humano.   

AGUA POTABLE Y SUS CARACTERISTICAS

¿Qué es? El agua potable es la que es apta para el consumo humano. Es decir, puede ser ingerida en cantidades normales sin que sea causa de enfermedad. Para ello debe tener características propias que las distinguen de otros tipos de agua.

GENERALIDADES DE LAS CARACTERISTICAS

El agua contiene diversas substancias químicas y biológicas disueltas o suspendidas en ella. Desde el momento que se condensa en forma de lluvia, el agua disuelve los componentes químicos de sus alrededores, corre sobre la superficie del suelo y se filtra a través del mismo.

Además el agua contiene organismos vivos que reaccionan con sus elementos físicos y químicos. Por estas razones suele ser necesario tratarla para hacerla adecuada para su uso como provisión a la población. El agua que contiene ciertas substancias químicas u organismos microscópicos puede ser perjudicial para ciertos procesos industriales, y al mismo tiempo perfectamente idónea para otros. Los microorganismos causantes de enfermedades que se transmiten por el agua la hacen peligrosa para el consumo humano. Las aguas subterráneas de áreas con piedra caliza pueden tener un alto contenido de bicarbonatos de calcio (dureza) y requieren procesos de ablandamiento previo a su uso.

De acuerdo al uso que se le dará al agua, son los requisitos de calidad de la misma. Por lo común la calidad se juzga como el grado en el cual se ajusta a los estándares físicos, químicos y biológicos fijados por normas nacionales e internacionales. Es importante conocer los requisitos de calidad para casa uso a fin de determinar si se requiere tratamiento y qué procesos se deben aplicar para alcanzar la calidad deseada. Los estándares de calidad también se usan para vigilar los procesos de tratamiento y corregirlos de ser necesario.

El agua se evaluará en cuanto a su calidad ensayando sus propiedades físicas, químicas y microbiológicas. Es necesario que los ensayos que evalúan dichos parámetros de calidad, deban tener aceptación universal a fin de que sean posibles las comparaciones con los estándares de calidad

En la tabla 3-1 se presenta una lista de parámetros y límites permitidos en EEUU y la OMS (Organización Mundial de la Salud). Las substancias químicas que se enumeran bajo el título de estéticas, se han limitado, porque causan sabores, olores o colores indeseables y a menos que se encuentren en gran exceso, no causan inconvenientes en la salud. De las características que se enumeran bajo la categoría salud se sabe que afecta de forma importante a los humanos, el hecho de que se excedan los límites especificados es razón suficiente para rechazar el consumo del agua.

 Tabla 3-1 Estándares para Agua Potable

CONTAMINANTES	EPA (EEUU)	OMS
Coliformes Totales	< 5% muestras positivas	0
Turbidez	0.5 – 1.0 NTU	1.0 NTU
Antimonio	6	--
Arsénico	50	50
Asbesto	7 x 10	--
Bario	2000	--
Berilio	4	--
Cadmio	5	5
Cromo	100	5
Flúor	4000	1500
Mercurio	2	1
Níquel	100	--
Nitrato + Nitrito	10.000	10.000
Selenio	50	10
Talio	2	--
Endrín	2	--
Lindano	0.2	3
Metoxiclor	40	30
Toxafeno	3	--
Trihalometano	100	--
Aluminio	0.5 – 0.20	0.2
Cloruro	250	250
Color	15 unidades de color	15 unidades de color
Cobre	1.0	1.0
Flúor	2.0	--
Hierro	0.3	0.3
Manganeso	0.05	0.1
pH	6.5 – 8.5	6.5 – 8.5
Sulfato	250	400
Zinc	5.0	5.0
Sólidos disueltos totales	500	1000

 

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

En la provisión de agua se debe tener especial cuidado con los sabores, olores, colores y la turbidez del agua que se brinda, en parte porque dan mal sabor, pero también a causa de su uso en la elaboración de bebidas, preparación de alimentos y fabricación de textiles.

Los sabores y olores se deben a la presencia de substancias químicas volátiles y a la materia orgánica en descomposición. Las mediciones de los mismso se hacen con base en la dilución necesaria para reducirlos a un nivel apenas detectable por observación humana.

El color del agua se debe a la presencia de minerales como hierro y manganeso, materia orgánica y residuos coloridos de las industrias. El color en el agua doméstica puede manchar los accesorios sanitarios y opacar la ropa. Las pruebas se llevan a cabo por comparación con un conjunto estándar de concentraciones de una sustancia química que produce un color similar al que presenta el agua.

La turbidez además de que es objetable desde el punto de vista estético, puede contener agentes patógenos adheridos a las partículas en suspensión. El agua con suficientes partículas de arcilla en suspensión (10 unidades de turbidez), se aprecia a simple vista. Las fuentes de agua superficial varían desde 10 hasta 1.000 unidades de turbidez, y los ríos muy opacos pueden llegar a 10.000 unidades. Las mediciones de turbidez se basan en las propiedades ópticas de la suspensión que causan que la luz se disperse o se absorba. Los resultados se comparan luego con los que se obtienen de una suspensión estándar.

CARACTERISTICAS QUIMICAS

Los múltiples compuestos químicos disueltos en el agua pueden ser de origen natural o industrial y serán benéficos o dañinos de acuerdo a su composición y concentración. Por ejemplo el hierro y el manganeso en pequeñas cantidades no solo causan color, también se oxidan para formar depósitos de hidróxido férrico y óxido de manganeso dentro de las tuberías de agua.

Las aguas duras son aquellas que requieren cantidades considerables de jabón para producir espuma y también forma incrustaciones en tuberías de agua caliente y calderas. La dureza del agua se expresa en miligramos equivalentes de carbonato de calcio por litro.

Recordemos que el agua químicamente pura es la combinación de oxígeno e hidrógeno y puede obtenerse en laboratorios por el fenómeno de electrólisis y en la naturaleza durante las tormentas eléctricas.

Veremos ahora los elementos químicos que se encuentran en el agua natural y que producen alcalinidad, dureza y salinidad y se divide en cuatro grupos:

Grupo 1: Producen solo alcalinidad

·       Carbonato de potasio - K2CO3

·       Bicarbonato de Potasio - KHCO3

·       Bicarbonato de Sodio - NaHCO3

·       Carbonato de Sodio - Na2CO3

Grupo 2: Producen dureza carbonatada y alcalinidad

·       Carbonato de Calcio - CaCO3

·       Carbonato de Magnesio - MgCO3

·       Bicarbonato de Calcio – Ca(HCO3)2

·       Bicarbonato de Magnesio – Mg(HCO3)2

Grupo 3: Producen salinidad y dureza no carbonatada

·       Sulfato de Calcio – CaSO4

·       Cloruro de Calcio – CaCl2

·       Nitrato de Calcio – Ca(NO3)2

·       Sulfato de Magnesio – MgSO4

·       Cloruro de Magnesio – MgCl2

·       Nitrato de Magnesio – Mg(NO3)2

Grupo 4: Producen salinidad, pero no dureza

·       Sulfato de Potasio – K2SO4

·       Cloruro de Potasio – KCl

·       Nitrato de Potasio – KNO3

·       Sulfato de Sodio – Na2SO4

·       Cloruro de Sodio – NaCl

·       Nitrato de Sodio – NaNO3

Las substancias que producen acidez al agua, pueden provenir de volcamientos, pero también son frecuentes en el tratamiento de aguas y son:

·       Ácido Sulfúrico – H2SO4

·       Sulfato Ferroso – FeSO4

·       Sulfato de Aluminio – Al2(SO4)2

Las aguas pueden contener además otras substancias que generan molestias o trastornos al organismo, dichas substancias son:

·       Fenol: en las fuentes de abastecimiento de agua solo se lo encuentra como proveniente de residuos industriales vertidos al agua. Una pequeña concentración en presencia de cloro produce un gusto muy desagradable

·       Arsénico: suele encontrarse en pequeñas cantidades salvo alguna excepción y se aumenta cuando existen vertidos de residuos industriales o por arrastre con aguas de lluvia del arseniato de plomo que se usa en desinfección de árboles frutales.

·       Selenio: Normalmente se presencia no es significativa en los servicios de agua superficiales, pero suele encontrarse con mayor frecuencia en los abastecimiento de aguas subterráneas, y depende naturalmente de la composición del suelo de donde se extrae el agua.

·        Cromo hexavalente: No está presente en las aguas naturales, se agrega como consecuencia de los vertidos industriales y en dosis importantes puede irritar las mucosas del sistema digestivo

·        Plomo: Prácticamente no existe en las aguas naturales superficiales, pudiendo detectarse su presencia en aguas subterráneas que proceden de suelos que contengan el mineral galeno. Su presencia en aguas superficiales generalmente proviene es consecuencia de vertidos industriales. El aumento de sales de plomo en el agua puede producir envenenamiento crónico o agudo.

·        Hierro: No produce trastornos en la salud en las proporciones en que se lo encuentra en las aguas naturales. Mayores concentraciones originan coloración rojiza en el agua y mancha la ropa blanca. También puede provenir de residuos industriales en forma de sales ferrosas y férricas.

·        Manganeso: De forma similar al hierro no es problema para la salud. En combinación con el plomo puede colorear la ropa blanca. En las plantas de agua potable y en especial en los filtros de agua y conductos de distribución favorece el desarrollo de ciertos microorganismos.

·        Flúor: Procede de cenizas y rocas de formación ígnea. Se demostró que en concentraciones excesivas produce fluorosis, sin embargo en pequeñas cantidades favorece y fortalece la dentición de los niños hasta los 9 años, la dosis que produce ese efecto benéfico está entre los 1,5 y 6 ppm, los efectos tóxicos ocurren con grandes concentraciones. Una dosis de 230 mg es muy tóxica y es mortal en los 4.000 mg por litro.

·       Cobre: En forma natural solo se encuentran indicios de la presencia del cobre y en el agua potable puede existir debido a la corrosión de las cañerías o accesorios de cobre o bronce, también el sulfato de cobre (CuSO4) que se aplica para controlas las algas en las plantas de potabilización. La presencia de cobre en aguas naturales no acarrea problemas de salud y en las concentraciones que pueden ser tóxicas, adquiere un sabor muy desagradable que la hacen imbebible.

·       Zinc: De forma similar al cobre solo hay indicios en las aguas naturales. En el agua potable proviene de la corrosión de las tuberías de hierro galvanizado o bronce. El exceso produce rechazo por el sabor desagradable.

·       Magnesio: Es uno de los minerales que junto con el calcio produce la dureza del agua. En cantidades importantes puede producir efectos laxantes.

·       Cloruro: En el agua potable, su presencia se debe al agregado de cloro en las plantas potabilizadoras como desinfectante. En altas concentraciones y en combinación con otras sales producen sabores desagradables.

·       Sulfatos: El radical sulfato tiene importancia cuando va asociado a aguas muy mineralizadas ya que produce un efecto laxante.

·       Calcio: Junto con el magnesio son los principales causantes de la dureza. Representa más un problema económico por las incrustaciones en cañerías, que un problema de salud.

·       Yodo: El agua natural contiene cantidades insignificantes. Su ausencia tiene significación en la enfermedad llamada bocio. Se estima que normalmente se deben ingerir 0,05 a 0,10 mg de yodo por día.

·       Nitratos: Se ha comprobado que altas concentraciones de nitratos en el agua produce cianosis o metahemoglobinemia, que afecta especialmente a los niños menores de 6 años. Las concentraciones altas de nitratos generalmente se encuentran en el agua en zonas rurales por la descomposición de la materia orgánica y los fertilizantes utilizados.

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 CARACTERISTICAS BIOLÓGICAS

Las aguas poseen en su constitución una gran variedad de elementos biológicos desde los microorganismos hasta los peces.

El origen de los microorganismos puede ser natural, es decir constituyen su hábitat natural, pero también provenir de contaminación por vertidos cloacales y/o industriales, como también por arrastre de los existentes en el suelo por acción de la lluvia.

La calidad y cantidad de microorganismos va acompañando las características físicas y químicas del agua, ya que cuando el agua tiene temperaturas templadas y materia orgánica disponible, la población crece y se diversifica. De la misma manera los crustáceos se incrementas y por lo tanto los peces de idéntica manera.

La biodiversidad de un agua natural indica la poca probabilidad de que la misma se encuentre contaminada. Sin embargo para que el agua se destinada a la provisión de agua potable, debe ser tratada para eliminar los elementos biológicos que contiene.

De toda la población biológica de las aguas naturales vamos a indicar aquellas que tienen significación en la Ingeniería Sanitaria y en especial a la potabilización de aguas.

Del reino vegetal, los microorganismos mas importantes desde el punto de vista de la Ingeniería Sanitaria son las algas y bacterias aunque la presencia de hongos, mohos y levaduras es un índice de la existencia de materia orgánica en descomposición.

·       Algas: las algas contienen fundamentalmente clorofila necesaria para las actividades fotosintéticas y por lo tanto necesitan la luz solar para vivir y reproducirse. La mayor concentración se da en los lagos, lagunas, embalses, remansos de agua y con menor abundancia en las corrientes de agua superficiales. Las algas a menudo tienen pigmentos de colores que nos permite agruparlas en familias:

ü  Clorofíceas: como su nombre lo indica son de color verde. Algunas de ellas son de los géneros Eudorina, Pandorina y Volvox. Existen especies unicelulares y multicelulares y en grandes concentraciones, algunas de ellas generan olores ícticos (de pescado o pasto) al agua y toma una coloración verdosa.

ü  Cianofíceas: también son mono o multicelulares, son las algas azul verdosas. Algunas de ellas comunican al agua olores muy desagradables y suelen desarrollarse con tal abundancia que cubre los embalses con una nata, siendo la más característica de ella el género Anabaena.

ü  Bacilorofíceas o diatomeas: generalmente se presentan como monocelulares, son de color amarillo verdoso y a menudo dan olores aromáticos o ícticos. Son típicos los géneros Asterionella, Navículo, Sybedra y Fragilaria.

·       Bacterias: las llamadas bacterias son de los géneros Sphaerotilus y Crenothrix, relacionadas con el hierro y el manganeso del agua y del género Beggiatoa del grupo de las bacterias sulfurosas. Las bacterias que se pueden encontrar en el agua son de géneros muy numerosos, pero veremos aquí las que son patógenas para el hombre, las bacterias coliformes y los estreptococos que se utilizan como índice de contaminación fecal. Recordemos que según necesiten o no oxígeno libre para vivir se las llama aerobias o anaerobias, existe un tercer tipo que se desarrolla mejor en presencia de oxígeno pero pueden vivir en medios desprovistos del mismo y se las denomina anaerobias facultativas.

·       Bacterias propias del agua: son frecuentes las de género Pseudomonas,   Serratia, Flavobacterium y Achromobacterium, en general dan coloración al agua com por ejemplo, rojo, amarillo anaranjado, violeta, etc.

·       Bacterias del suelo: son arrastradas por el agua de lluvia a los cursos superficiales en gran mayoría son aerobias, pertenecientes al género Bacilus y otras que tienen un papel preponderante en la oxidación de materia orgánica y sales minerales.

·       Bacterias intestinales: los organismos mas comunes que se encuentran en el tracto intestinal son de los géneros Clostridium, Estreptococos, Salmonella, Espirilos, Bacteriófagos, Coliformes, Shigelia y también merecen citarse las Vibrio cholerae y la Leptospira.

·       Hongos, mohos y levaduras: Pertenecen al grupo de bacterias pero no contienen clorofila y en general son incoloras. Todos estos organismos son heterótrofos y en consecuencia dependen de la materia orgánica para su nutrición. Del reino animal nos encontramos los siguientes, que tienen importancia significativa:

·       Protozoarios: de todos los que pueden encontrase en el agua, el más importante por su toxicidad es la Endamoeba histolytica que produce la disentería amibiana.

·       Moluscos: son importantes el género de caracoles ya que son huéspedes intermedios de los gusanos de la clase Trematoda del grupo Platelmintos.

·       Artrópodos: los que son importante son las clases Crustácea, Insecta y Arácnida y desde el punto de vista sanitario el crustáceo del agua Cyclops que es vector del hunazo Nematelminto. Platelmintos: el más importante es el Equinocuccus granulosus que produce la enfermedad llamada hidatidosis.

·       Helmintos: se incluyen los anélidos y los traquelmitos que comprenden los rotíferos y los Nematelmintos entre los cuales hay varias especies patógenas par ael hombre: Dracunculus mendinensis, Ascaris lumbricoides, Trichuris trichiura, Enterovius vermicularis, Necator americanus y Ancylostona duodenale. Por último un gran número de animales o vegetales microscópicos que flotan libremente en el agua y reciben el nombre genérico de plancton, el cual tiene importancia para juzgar la calidad sanitaria del agua.

http://www.frro.utn.edu.ar/repositorio/catedras/civil/ing_sanitaria/Ingenieria_Sanitaria_A4_Capitulo_03_Caracteristicas_del_Agua_Potable.pdf

CARACTERÍSTICAS DE LOS VERTIMIENTOS

Aguas residuales: Son aguas procedentes de los usos doméstico, comercial o industrial. Su grado de impureza es variable. Las aguas residuales llevan compuestos orgánicos e inorgánicos, ya sean disueltos o en suspensión, según su origen.La cantidad de agua residual varía según los hábitos de la población. En Colombia una persona genera un promedio de 100-400 litros/día. Las aguas cloacales también son conocidas como aguas residuales, aguas negras o aguas servidas.

Alcantarillado: Sistema de transporte (tuberías, canales, etc.) utilizado para evacuar las aguas residuales desde su fuente de origen (lluvias, viviendas, industria, etc.) hasta la planta de tratamiento o hasta una corriente receptora. Los alcantarillados se dividen en tres categorías.

Alcantarillado sanitario: Sistema de alcantarillado que transporta únicamente aguas residuales domésticas y algunos desechos líquidos industriales compatibles con las aguas domésticas o que han sido sometidos a tratamientos preliminares. También se transportan las aguas subterráneas que se filtran en el alcantarillado.

Alcantarillado de aguas lluvias: Sistema de alcantarillado que solamente recoge las aguas lluvias y las aguas subterráneas que se filtran en él.

Alcantarillado combinado: Sistema de alcantarillado que recoge las aguas residuales tanto domésticas como lluvias.

Acetogénesis Etapa básica del proceso anaerobio en la cual los productos de la acidogénesis son convertidos en ácido acético, hidrógeno y gas carbónico.

Afluente Agua residual u otro líquido que ingrese a un reservorio, o algún proceso de tratamiento.

Aireación Proceso de transferencia de masa, generalmente referido a la transferencia de oxígeno al agua por medios naturales (flujo natural, cascadas, etc.) o artificiales (agitación mecánica o difusión de aire comprimido).

Carga orgánica Producto de la concentración media de DBO por el caudal medio determinado en el mismo sitio; se expresa en kilogramos por día (kg/d).

Carga superficial Caudal o masa de un parámetro por unidad de área y por unidad de tiempo, que se emplea para dimensionar un proceso de tratamiento ( m³/(m² día), kg DBO/(ha día).

Coliformes Bacterias negativas de forma alargada capaces de fermentar lactosa con producción de gas a la temperatura de 35 o 37ºC (coliformes totales). Aquellas que tienen las mismas propiedades a la temperatura de 44 o 44.5ºC se denominan coliformes fecales. Se utilizan como indicadores de contaminación biológica.

Compensación y homogeneización Operación unitaria usada para evitar las descargas violentas, aplicables a descargas de origen industrial en el cual se almacena el desecho para aplanar el histograma diario de descarga y para homogeneizar la calidad del desecho...

Colmatación: Es la acumulación sucesiva de materiales orgánicos e inorgánicos en un lago natural o artificial, laguna o pantano. Este fenómeno también suele presentarse en ríos o quebradas con estructuras hidráulicas de muy poca pendiente por lo cual la sedimentación puede llegar a obstruir las coberturas y generar desbordamientos.

Contaminación: Es un cambio perjudicial en las características químicas, físicas o biológicas de un ambiente o entorno. Afecta o puede afectar la vida de los organismos y en especial la humana.

Desde un punto de vista general existen dos puntos contaminantes: los biodegradables, que se descomponen más o menos rápidamente por procesos naturales o con sistemas de ingeniería que refuerzan dichos procesos, y los no biodegradables, que se degradan muy lentamente en el medio natural, tales como detergentes y plásticos.

Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) ó Demanda de oxígeno  Cantidad de oxígeno usado en la estabilización de la materia orgánica carbonácea y nitrogenada por acción de los microorganismos en condiciones de tiempo y temperatura especificados (generalmente cinco días y 20 ºC). Mide indirectamente el contenido de materia orgánica biodegradable.

Demanda Química de Oxígeno (DQO) Medida de la cantidad de oxígeno requerido para oxidación química de la materia orgánica del agua residual, usando como oxidantes sales inorgánicas de permanganato o dicromato en un ambiente ácido y a altas temperaturas.

Descomposición anaerobia Degradación de la materia orgánica en ausencia de oxígeno molecular por efecto de microorganismos. Usualmente va acompañada de la generación de ácidos y gas metano.

Efluente: Corriente que drena un área dada, por ejemplo, en una ciudad se producen efluentes domésticos, industriales y comerciales.

Emisario Canal o tubería que recibe las aguas residuales de un sistema de alcantarillado y las lleva a una planta de tratamiento o de una planta de tratamiento y las lleva hasta el punto de disposición final.

Filtro Anaerobio Consiste en una columna llenada con varios tipos de medios sólidos usados para el tratamiento de la materia orgánica carbonácea en aguas residuales.

Filtro percolador Tanque que contiene un lecho de material grueso, compuesto en la gran mayoría de los casos de materiales sintéticos o piedras de diversas formas, de alta relación área/volumen, sobre el cual se aplican las aguas residuales por medio de brazos distribuidores fijos o móviles. Este es un sistema de tratamiento aerobio.

Sistemas de alcantarillados

En el presente capitulo se especifican las consideraciones ambientales que deben tenerse en cuenta para el diseño, operación y mantenimiento de sistemas de Alcantarillado Sanitario, Pluviales y Combinados en un todo de acuerdo con las condiciones de diseño especificadas el Titulo D del reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico RAS 2000.

Los alcantarillados convencionales son los sistemas tradicionales utilizados para la recolección y transporte de aguas residuales o lluvias hasta los sitios de disposición final. Los tipos de sistemas convencionales son el alcantarillado combinado y el alcantarillado separado. En el primero, tanto las aguas residuales como las pluviales son recolectadas y transportadas por el mismo sistema, mientras que en el tipo separado esto se hace mediante sistemas independientes; es decir, alcantarillado sanitario y alcantarillado pluvial.

El sistema de alcantarillado es un conjunto de conductos y estructuras destinados a recibir, evacuar, conducir y disponer las aguas servidas o aquellas que por una u otra razón representen un peligro para la localidad. Son de tres tipos : sanitario, combinado y pluvial.

El alcantarillado sanitario se diseña y construye para recibir, conducir y entregar a la planta de tratamiento las aguas residuales domésticas, de establecimientos comerciales y residuos industriales pretratados que cumplan con las disposiciones de vertimiento de la empresa prestadora del servicio. Por lo general las aguas negras sin fermentación son ligeramente alcalinas o neutras y bastante diluidas, por lo tanto un sistema bien proyectado, construido y con buen mantenimiento el problema de corrosión de las tuberías se reduce al mínimo, siempre que la velocidad le permita transportar los residuos hasta la PTAR antes que se inicie el proceso de degradación de la materia orgánica.

Por otra parte, cuando las condiciones climatológicas ( temperatura ) de la zona son muy altas y la concentración de las aguas residuales también se forman gases generados por el ácido sulfhídrico, el cual en concentraciones altas puede ser mortal para el hombre. Este gas entra en combinación con la humedad de los conductos generando ácidos sulfurosos o sulfhídricos que son bastante corrosivos, razón por la cual se proyectan los pozos de inspección en unas distancias más cortas. Desde el punto de vista ambiental es de vital importancia proyectar éste tipo de sistema con unas velocidades altas, que eviten la sedimentación de los sólidos y por ende la generación de condiciones anaeróbicas en los conductos.

El alcantarillado pluvial se diseña y construye para recibir , conducir y disponer las aguas lluvias generadas en el área, las cuales pueden provenir de las lluvias, granizo, etc. Ambientalmente hablando se debe tener cuidado al diseñar este tipo de sistemas en cuanto a las condiciones geotécnicas del sitio de la descarga y la posible interferencia de las aguas lluvias sobre el caudal normal de la fuente receptora y la carga de SST.

El alcantarillado combinado es diseñado para construir aguas negras, industriales y lluvias. En la actualidad es poca la tendencia a diseñar éste tipo de sistemas en nuestro país, pero fue una práctica común en las décadas anteriores, sin embargo hay que tener en cuenta que dadas las condiciones topográficas y socioeconómicas imperantes en gran parte de nuestro país, es posible que para algunos municipios sea ventajosa su implementación. La ventaja ambiental de éste tipo de conductos es que se produce un lavado automático de los conductos durante la lluvia, situación ésta que no permite la acumulación de sólidos en las tuberías. Sin embargo hay que implementar un sistema de control de caudales a la entrada de la planta que permita transcurridos unos minutos después de iniciado el evento lluvioso y en condiciones controladas de la calidad de la descarga, evacuar el caudal excedente directamente a la fuente receptora.

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