Propiedades y uso del agua (primera parte)
Introducción química
El agua es una sustancia muy sencilla, pero posee un conjunto de propiedades que la hacen única lo que, unido a su abundancia, le otorgan una gran importancia en el ciclo biológico del planeta.
Entre sus notables propiedades se encuentran:
- El agua puede encontrarse en la naturaleza en sus tres estados, sólido, líquido y vapor, pudiendo existir en un momento dado en equilibrio entre sus tres formas
- El hielo tiene una densidad inferior a la del agua líquida, (0,92 veces) y flota, lo que tiene gran importancia para la vida en mares, lagos, etc
- El calor específico del agua es muy alto (1 cal/g·°C)
- El calor latente de vaporización del agua es muy grande: a 20 °C hay que comunicar 585 calorías para evaporar un gramo de agua
- La conductividad térmica del agua es la mayor de todos los líquidos, con la única excepción del mercurio
- La estructura molecular del agua es un dipolo: su constante dieléctrica es muy alta, mayor que para cualquier otro líquido, lo que le confiere la propiedad de disolver cualquier sustancia aunque sea en cantidades extremadamente pequeñas. Ello hace que el agua no sea nunca químicamente pura, llevando siempre diversas sustancias, como gases, sales o grasas, disueltas
- El agua es débilmente ionizable, conteniendo siempre algunos iones hidrógeno, dando un pH próximo a 6. La concentración de iones en el agua es muy importante para los organismos
Este conjunto de propiedades, apenas esbozadas, hacen que el agua sea un excelente disolvente de sales y gases, y por ello es causa de problemas de incrustaciones, sedimentos, corrosiones y picaduras en las tuberías y calderas, cuya prevención exige tratamientos específicos para cada instalación en función del tipo de agua que se utiliza y del fin a que se destina.
La Filtración o la Decantación es indispensable si hay arrastres de barros o limos.
El Ablandamiento tiene como objeto evitar la presencia de sales de calcio y magnesio, responsables de las incrustaciones.
La Desmineralización evita un elevado contenido en sales disueltas. Algunos métodos tienen fines específicos, como evitar la presencia de sílice, hierro o manganeso, etc.
La Desgasificación elimina gases disueltos, generalmente oxígeno y anhídrido carbónico, que producirán corrosiones.
La Osmosis mediante membranas semipermeables está adquiriendo gran importancia en la desalinización de aguas con elevado contenido salino y estabilización de aguas problemáticas.
Proceso de Potabilización:
- A pesar de la definición química del agua como una sustancia constituida exclusivamente por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, en la naturaleza no se encuentra nunca en ese grado de pureza sino que está siempre impurificada con una serie de componentes inorgánicos y orgánicos
- Potentes bombas la impulsan a través de una cañería hasta el establecimiento, pasa por un canal transportador donde sé afora, se agrega los productos químicos y se produce el mezclado rápido. De allí es conducida a los decantadores, que son grandes piletas compuestas de dos partes, floculador y decantador
- El floculador posee paletas mecánicas que son las encargadas de mezclar íntimamente el agua con los productos químicos y formar así los flóculos, que al cobrar tamaño y peso precipitarán al fondo del decantador. Este tiene una tolva que es encargada de extraer el barro floculado, el cual se extrae diariamente
- El agua tarda dos horas en recorrer estas piletas donde al final es recogida por una canaleta donde cae en forma de lluvia para incorporarle oxígeno. Por esta canaleta el agua es conducida a filtros compuestos por mantos de arena de distintas granulometría, comenzando con arena fina hasta terminar con piedra
- De los filtros el agua pasa a la reserva, que es una cisterna subterránea de quinientos mil litros en donde se la agrega cloro para su desinfección, terminado aquí el proceso de potabilización ya que se encuentra en condiciones óptimas para el consumo humano
- Una vez cumplido este paso el agua es elevada por medio de bombas comandadas con un tablero eléctrico por el personal de guardia al tanque de distribución, con una capacidad de un millón de litros, elevado del suelo 18,50 m para dar impulso a la salida del agua por gravedad y así llegar a toda la ciudad
- El agua es controlada siguiendo todos los pasos de la purificación por un Laboratorio donde se efectúan los análisis químicos y bacteriológicos
- Todo este proceso, desde que entra el agua al Establecimiento hasta que sale en condiciones óptimas para el consumo, transcurre en cinco horas, este tiempo ha sido empleado para que nadie se quede sin agua
Planeta agua
Más De Mil Millones Tienen Sed
La Tierra contiene aproximadamente 1,4 millones de kilómetros cúbicos de agua, pero alrededor del 97,4 por ciento de ella es agua de mar o agua salada. Alrededor de tres cuartas partes del 2,6 por ciento restante están encerradas en casquetes polares y glaciares. El agua dulce disponible se reduce al 0,001 por ciento del total.
Si dividimos esta cantidad por el número total de habitantes del planeta puede parecer que se trata de una cantidad suficiente para cubrir todas las necesidades fundamentales para la supervivencia humana. De hecho, se estima que, hay agua dulce suficiente para abastecer a unos 20.000 millones de habitantes. Desgraciadamente, no está distribuida de forma pareja, como lo demuestran las extensas regiones áridas y semiáridas existentes. De acuerdo a las estimaciones del Banco Mundial, más de mil millones de habitantes en el mundo no tienen acceso a suministros de agua apta para el consumo y 1.700 carecen de saneamiento adecuado. Garantizar el suministro a esos mil millones de personas requeriría una inversión cinco veces superior a la que se destina a este fin actualmente, es decir unos 50.000 millones de dólares al año. El abastecimiento de agua urbano cuesta unos 105 dólares por persona y una media de 50 dólares en el medio rural, según la OMS.
El consumo de agua se ha triplicado en el mundo desde 1.950. La respuesta a este aumento de la demanda ha consistido, en la construcción de más y mayores obras hidráulicas, sobre todo embalses y canalizaciones de desvío de ríos. El número de grandes embalses, es decir, aquellos que tienen una presa de más de 15 metros de altura, se ha incrementado vertiginosamente en todo el mundo, pasando de poco más de 5.000 en 1.950 a cerca de 38.000 en la actualidad. Más del 85 por ciento de los grandes embalses que existen en la actualidad se han construido durante los últimos 35 años. La ingeniería moderna ha permitido garantizar el suministro de zonas urbanas y rurales pero, según los ecologistas, ha favorecido la degradación de los deltas fluviales y ha propiciado la inminente extinción de especies y humedades.
26 Países Andan Escasos
Durante el Decenio Internacional del Agua Potable y del Saneamiento Ambiental (1.981-1.990) se planificaron programas que permitieron el acceso al agua potable de cientos de millones de personas. En las zonas rurales, la disponibilidad de agua apta para el consumo aumentó a más del doble, y en las zonas urbanas aumentó una vez y media. Pero los progresos obtenidos se vieron socavados por el vertiginoso crecimiento de la población en los países en vías de desarrollo.
En 1.990, 20 países sufrían escasez de agua. En 1.996, ya eran 26 (230 millones de personas), según la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (F.A.O.). El número de países con problemas de agua puede elevarse a 41 en el año 2.020. El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) calcula que de aquí al año 2.027, aproximadamente un tercio de los habitantes del mundo sufrirá escasez de agua seria. Las razones para ello son evidentes: La mayor demanda sobre los recursos de agua dulce provocada por las crecientes poblaciones humanas; el empeoramiento de la calidad de los recursos acuíferos existentes debido a la contaminación y las necesidades creadas por la dinámica expansión industrial y agrícola.
Las consecuencias de esta escasez se harán sentir sobre todo en las regiones áridas y semiáridas del planeta, pero también se experimentarán en las regiones costeras en rápido crecimiento así como en las megalópolis del mundo en desarrollo. Muchas de estas ciudades son ya incapaces, o lo serán de proveer agua potable y salubre y servicios de saneamiento adecuados a sus ciudadanos.
La escasez y mala calidad del agua ponen en peligro la salud, el bienestar social y económico, la seguridad alimentaria y la diversidad biológica. Además, agrava las tensiones y conflictos, tanto dentro como entre las naciones. La escasez de agua podría llegar a ser además, en el futuro, la limitación más importante para asegurar una agricultura sostenible.
Africa disfruta en la actualidad de tan sólo un tercio del agua per cápita de la que disponía en 1.960. Este continente es, junto a Asia, aquel donde el agua escasea más y su calidad es peor. Para el año 2.000, los cinco países mediterráneos del norte de Africa (Argelia, Egipto, Libia, Marruecos y Túnez) tendrán problemas de escasez de agua, al igual que los subsaharianos Mauritania, Kenia, Burundi, Ruanda, Botswana, Malawi, Sudán y Somalia.
A la escasez de agua hay que sumar, como problema añadido, su contaminación. La F.A.O. (Food and Agriculture Organization) ha advertido en distintos informes de los efectos contaminantes de los plaguicidas y fertilizantes utilizados en la agricultura, que dañan las reservas de agua en superficie y subterránea. Aproximadamente un 80 por ciento de toda la contaminación marina tiene como origen las actividades humanas en tierra, tales como la urbanización, la agricultura, el turismo, el desarrollo industrial, el vertido de aguas residuales insuficientemente tratadas y desechos industriales, y la construcción de infraestructura costera.
Un derroche que sale caro
En la actualidad, entre el 40 y el 60 por ciento del agua utilizada por empresas de servicios públicos se pierde por causa de filtración o derrame, robo, y rendición de cuentas deficiente. Las redes de tuberías de las grandes ciudades europeas pueden perder hasta el 80 por ciento del agua que transportan a causa de su deterioro. La Comisión Económica para Europa de la ONU evalúa estas pérdidas en unos 10.000 millones de dólares anuales (1,2 billones de dólares).
Sin embargo, por otro lado el consumo se ha reducido, los agricultores que han pasado del riego por surcos o por aspersión a eficientes sistemas de goteo han reducido su consumo de agua entre un 30 y un 60 por ciento, incrementando a menudo simultáneamente la productividad de sus cultivos. Estos sistemas de goteo, pueden resultar demasiado caros para los campesinos más pobres, pero hay investigaciones en curso para lograr abaratarlos.
El Agua: No Tan Buena Como la Pintan
Alrededor del 80 por ciento de todas las enfermedades y más de una tercera parte de todas las muertes en los países en desarrollo están relacionadas con el agua. Cada ocho segundos muere un niño por una enfermedad relacionada con el agua. Cada año, más de cinco millones de personas fallecen por dolencias vinculadas a su consumo, la falta de higiene en el hogar o defectos en la canalización. Y la diarrea, originada en un 30 por ciento de los casos por el agua causando una grave deshidratación y malnutrición, mata cada año a casi 3 millones de niños menores de cinco años, lo que representa la cuarta parte de muertes en este grupo de edad.
Los riesgos para la salud asociados al consumo de agua serán especialmente severos en las zonas urbanas en rápida expansión, donde el crecimiento de la población y la construcción de grandes metrópolis limitará aún más la disponibilidad de agua, según los expertos.
La OMS calcula que la morbilidad (número de casos) y mortalidad (número de muertes) derivadas de las enfermedades más graves asociadas al agua se reduciría entre un 20 y un 80 por ciento garantizando su potabilidad y adecuada canalización.
Los patógenos que prosperan en los ambientes acuáticos pueden provocar cólera, fiebre tifoidea, disenterías, poliomielitis, hepatitis y salmonelosis. Se transmiten al beber agua infectada, comer pescado y marisco contaminado, bañarse, nadar o vadear en aguas contaminadas o por insectos y caracoles acuáticos.
La esquistomiasis mata cada año a unas 20.000 personas, según la OMS Se contrae al lavarse o bañarse en ríos, lagos o canales infectados. Un gusano denominado esquistosoma penetra por la piel, llega a la sangre y se instala en los vasos sanguíneos de los intestinos o la vejiga causando, por ejemplo, un tipo de cáncer de vejiga que es la principal causa de muerte para los hombres menores de 44 años en Egipto.
La incidencia de la dracunculosis ha decrecido un 97 por ciento desde 1.986 gracias a la adopción de medidas preventivas como el filtrado de agua, la desinfección de estanques, la instalación de bombas y la protección de fuentes. La dracunculosis la causa un parásito conocido como gusano de Guinea. La hembra adulta puede medir hasta un metro de largo y dos milímetros de ancho. El parásito recorre el cuerpo causando enormes dolores, sobre todo en las articulaciones. Finalmente, emerge por la piel, normalmente por los pies, causando edemas, ampollas y úlceras que suelen ir acompañadas de fiebre, náuseas y vómitos. Los afectados pueden infectar los estanques de los que se abastecen las aldeas sumergiendo la parte afectada en el agua.
La erradicación global de esta enfermedad parece próxima, con lo que, con la poliomielitis, se convertirá en una de las escasas enfermedades que pueden darse por eliminadas del Planeta, categoría en la que entra ya la viruela. Para ello se requiere que no se notifiquen casos en ninguna parte del mundo durante al menos tres años. La OMS certificó, el pasado mes de enero, su erradicación en Pakistán, Irán y otros 19 países, entre los que figuran Brasil y Papúa Nueva Guinea. Aunque continúa presente en 18 países, 16 de ellos subsaharianos, su retroceso es evidente: en 1.986 se contabilizaron tres millones y medio de casos frente a los 120.000 detectados en 1.995. La mitad de todos ellos se produce ahora en un sólo país, Sudán, cuya situación de conflicto dificulta la erradicación de una enfermedad para la que se precisaría una inversión de unos tres millones de dólares (13 y 16). La dracunculosis sigue siendo una dolencia endémica en el 44 por ciento de las aldeas del país.
Unos 200 millones de personas de Asia, Africa y Latinoamérica sufren giardiasis, una infección intestinal que se transmite sobre todo por el consumo de agua contaminada por heces. Causa diarrea, dolores abdominales y pérdida de peso. Cada año se registran unos 500.000 nuevos casos, la mayoría en niños.
En la actualidad, el cólera, el tifus y la disentería son raros en los países industrializados. No así en los países en vías de desarrollo, donde cada año se registran unos 16 millones de casos de cólera y 120.000 defunciones por esta enfermedad. Un 80 por ciento de los casos y muertes por cólera se registran en Asia. También tiene una alta incidencia en Africa y Latinoamérica.
En Estados Unidos, las enfermedades provocadas por microorganismos transmitidos por el agua disminuyeron a una milésima parte durante el último siglo. Aun así, la Agencia de Protección Ambiental de EE UU calcula que las enfermedades infecciosas transmitidas por el agua cuestan al país unos 9.700 millones de dólares al año. En 1.993, la contaminación del suministro de agua de Milwaukee hizo enfermar a más de 400.000 personas, de las que murieron 104. El desastre costó a la ciudad unos 150 millones de dólares.
En 1.991 se consideró que el agua vertida por un carguero chino era la culpable de haber introducido la estirpe asiática del cólera en aguas de Perú. Se cree que, después del vertido, las bacterias se propagaron rápidamente en el ecosistema marino, infectando al plancton y llegando hasta la población humana a través del consumo de agua, pescado y mariscos contaminados. Transcurridos dos años del vertido, se habían registrado más de 500.000 casos de cólera en toda América Latina, 200.000 de ellos en Perú.
La degradación del Mar de Aral ha provocado que cientos de miles de personas padezcan anemia y otras enfermedades debido al consumo de agua saturada de sales y contaminada de sustancias químicas procedentes de los campos de algodón.
De acuerdo a un estudio realizado por Medicus Mundi en Gugerat, un estado situado en el oeste de la India, el agua de los pozos analizados presentaba un alto grado de contaminación fecal, responsable de la alta prevalencia de parásitos en la zona. Se analizó a más de 200 personas y resultó que el 87,3 por ciento estaba infectado con parásitos intestinales. Un 85,3 portaba parásitos patógenos.
Autor: Pablo Correa Hernández. Uruguay.
Editor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet)
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¿Qué es un sistema de ablandamiento de agua? ¿Qué se hace en una planta de tratamiento de agua potable?