Tipos de Agua: Características, Clasificación y Métodos de Tratamiento

Características Generales de los Diferentes Tipos de Agua

El agua dulce es la que tiene un índice de sales disueltas muy bajo, de tal manera que al sabor no se aprecian. Es la que aparece, mayoritariamente, sobre las tierras emergidas y en los hielos. También es dulce el agua atmosférica. Pero existen muchos tipos de agua dulce, dependiendo de sus características.

Dentro del agua dulce y dependiendo de la cantidad de sales e iones que haya disueltos en el agua, tendremos dos tipos de agua: el agua dura y el agua blanda. El agua dura es aquella que tiene gran cantidad de iones positivos, principalmente de calcio y magnesio. Estos iones se depositan fácilmente al final de los tubos estrechos, provocando calcificaciones. Dificultan la disolución de otras sustancias como el azúcar, la sal o los jabones, con lo que el lavado con ellas es más difícil. Son muy comunes en las regiones con grandes cantidades de caliza y en los climas secos. El agua blanda, por el contrario, carece de esos iones positivos, por lo que no presenta dificultades a la disolución de otras sustancias. Todas las aguas naturales tienen disueltos algún tipo de iones y sales. Estas son las que menos tienen. Es posible quitar al agua prácticamente todos sus iones y sales, por medio de la ebullición y la destilación del vapor de agua en un circuito controlado. Obtenemos así el agua destilada.

El agua bruta es la que no ha recibido ningún tipo de tratamiento y se recoge con las características con las que aparece en la naturaleza. Puede ser apta para el consumo humano o no.

El agua potable es aquella que puede ser consumida por los seres humanos y los animales con total seguridad de salubridad. Es un agua dulce, que puede ser tanto dura como blanda. La condición de seguridad de no contraer enfermedades la garantizan las autoridades sanitarias, tras realizar análisis y tratar el agua bruta para asegurar la potabilidad.

Una vez usada, el agua regresa a la naturaleza, con distintos grados de contaminación. Se llaman aguas grises a las aguas que han servido para usos domésticos y tienen un índice de contaminación moderado: detergentes, excrementos humanos, grasas, polvo y barro, etc. Cuando se unen todas las aguas grises de una comunidad, tras haber mezclado varios usos, aparecen las aguas negras, mucho más contaminadas. Cuando las aguas negras y grises se encuentran canalizadas a través de un sistema de alcantarillado, se denominan aguas residuales. Las aguas residuales han de ser canalizadas hacia un sistema de depuración donde se les quita todos los contaminantes posibles y se devuelve a la naturaleza en condiciones de ser usada por otros seres vivos. Si las aguas residuales no son tratadas de esta manera, se convierten en un agente contaminante muy poderoso que afecta a todos los ciclos naturales del lugar en donde se liberan.

En la naturaleza podemos encontrar el agua circulando por la superficie (agua superficial), pero también infiltrada en el suelo (agua subterránea). Cuando esta agua llega a un punto bajo del terreno y se acumula en superficie sin posibilidad de desagüe, se forma el agua estancada. Cuando esta agua tiene grandes cantidades de nutrientes y falta de oxígeno, hasta el punto de que solo permite la vida anaeróbica, se llaman aguas muertas.

El agua subterránea circulante termina saliendo en unos puntos concretos llamados manantiales; es el agua de manantial. Si en su recorrido atraviesa una zona próxima al manto o a una intrusión volcánica, se calienta y aparece en superficie a altas temperaturas. Son las aguas termales, muy utilizadas como aguas medicinales. Las aguas medicinales son aquellas que tienen una utilidad para la salud. Parte del agua infiltrada queda retenida en un depósito subterráneo. Son los acuíferos. Cuando un acuífero lleva cerrado muchos siglos (en ocasiones cientos de miles de años), tenemos el agua fósil.

Las rocas procedentes de volcanes y las rocas sometidas a grandes presiones también contienen un agua que exudan al cambiar de estado. Son, respectivamente, el agua magmática y el agua metamórfica, pero es muy escasa sobre la Tierra.

Clasificación Según su Uso y su Origen

Clasificación del agua según su origen:

• Agua superficial
• Agua de río
• Agua de pozo
• Agua de lagos y lagunas
• Agua de mar
• Agua de lluvia
• Agua destilada
• Agua purificada

Cada una de ellas tiene en forma disuelta, suspendida o coloidal, diversas sales minerales y gases en cantidades variables dependiendo de donde procedan.

El agua se clasifica también según el uso que se le vaya a dar:

• Agua de uso doméstico
• Agua para limpieza y lavado
• Agua para uso industrial
• Agua para generadores de vapor de alta y baja presión
• Agua para enfriamiento
• Agua para análisis químicos
• Agua para aplicaciones biológicas (libre de pirógenos)

Métodos de Tratamiento del Agua

Tamizado: Es una técnica que se utiliza para separar dos sólidos de distintos tamaños. Es una técnica de separación mecánica que se hace utilizando una malla o tamiz para lograr la separación de partículas de diferentes tamaños.

Aeración: La aeración puede lograrse agitando vigorosamente un recipiente con agua hasta la mitad o permitiendo al agua gotear a través de bandejas perforadas. Elimina las sustancias volátiles tales como el sulfuro de hidrógeno, que afectan al olor y el sabor, y oxida el hierro y el manganeso a fin de que formen precipitados que puedan eliminarse mediante sedimentación o filtración.

Almacenamiento y Sedimentación

Al almacenar el agua en condiciones no contaminantes por un día, se puede conseguir la eliminación de más del 50% de la mayoría de las bacterias. Los períodos más largos de almacenamiento conducirán a reducciones aún mayores. Durante el almacenamiento, los sólidos en suspensión y algunos de los patógenos se depositarán en el fondo del recipiente. El agua sacada de la parte superior del recipiente será relativamente clara (a menos que los sólidos sean muy pequeños, tales como partículas de arcilla) y tendrá menos patógenos.

Desinfección por ebullición: Una recomendación típica para desinfectar el agua mediante desinfección es hacer que el agua hierva vigorosamente por 10 a 12 minutos. En realidad, un minuto a 100 °C destruirá la mayoría de los patógenos, incluidos los del cólera, y muchos mueren a 70 °C. Las desventajas principales de hervir el agua son las de utilizar combustible y es una labor que consume mucho tiempo.

Desinfección química: La clorinación es el método más ampliamente utilizado para desinfectar el agua. La fuente de cloro puede ser el hipoclorito de sodio (tal como blanqueador casero o electrolíticamente generado a partir de una solución de sal y agua), la cal clorinada o el hipoclorito hiperconcentrado (comprimidos de cloro). El yodo es otro desinfectante químico excelente que se utiliza a veces. El yodo no debería utilizarse por períodos prolongados (más de unas cuantas semanas). Tanto el cloro como el yodo deben agregarse en cantidades suficientes para destruir todos los patógenos, pero no tanto que el sabor se vea adversamente afectado.

Filtración: La filtración incluye el tamizado mecánico, la absorción y, en particular, en filtros de arena lentos, los procesos bioquímicos. Según el tamaño, el tipo y la profundidad del filtro, y la tasa de flujo y las características físicas del agua sin tratar, los filtros pueden extraer los sólidos en suspensión, los patógenos y ciertos productos químicos, sabores y olores.

Coagulación y Floculación

Si el agua contiene sólidos en suspensión, la coagulación y la floculación pueden utilizarse para eliminar gran parte del material. En la coagulación, se agrega una sustancia al agua para cambiar el comportamiento de las partículas en suspensión. El proceso de floculación que sigue a la coagulación consiste de ordinario en una agitación suave y lenta. Durante la floculación, las partículas entran más en contacto recíproco, se unen unas a otras para formar partículas mayores que pueden separarse por sedimentación o filtración.

Desalinización: Las sales químicas excesivas en el agua le dan mal sabor. La desalinización mediante destilación produce agua sin sales químicas y pueden utilizarse varios métodos al nivel de familia, por ejemplo, para tratar el agua de mar. La desalinización también es eficaz para eliminar otros productos químicos tales como el fluoruro, el arsénico y el hierro.

Composición del Agua

Inorgánicos: Son aportados mediante el contacto con el ambiente: contacto con la atmósfera (gases), contacto con la tierra (minerales) y contacto con ambientes contaminados por el hombre. La lluvia disuelve los gases presentes en la atmósfera, entre ellos: nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono y dióxido de azufre.

Los constituyentes principales son muy importantes porque estabilizan la cantidad química de las aguas naturales. pH de las aguas naturales: 7 – 9; pH de océanos: 8 - 8,4. Concentración bajísima de metales pesados tóxicos. Resultado final: casi todas las aguas naturales contienen principalmente los cationes Calcio, Magnesio y Sodio y los aniones Bicarbonato, Sulfato y Cloruro. Además de los niveles naturales de iones inorgánicos, las aguas naturales pueden recibir altas concentraciones de ciertos iones inorgánicos como resultado de actividades industriales, agrícolas y domésticas.

Orgánicos: Son aportados por escurrimientos que han estado en contacto con vegetación decayente, con excremento de animales o con desechos de la vida acuática. La actividad humana también aporta elementos orgánicos al agua natural, ya sea por escurrimiento o por vertidos directos.

Parámetros físicos: Entre los que encontramos, la turbidez, el color, olor, sabor, conductividad y resistividad.

Parámetros químicos: Alcalinidad, coloides, acidez mineral, sólidos, cloruros, sulfatos, nitratos, fluoruros, bicarbonatos y carbonatos. Metales tóxicos: Los más comunes son el arsénico, el cadmio, el plomo, el cromo, el bario y el selenio. Todos ellos deben ser estrictamente controlados en el origen. Las mediciones se realizan por espectrofotometría de absorción atómica.

La determinación de cenizas es referida como el análisis de residuos inorgánicos que quedan después de la ignición u oxidación completa de la materia orgánica de un alimento. Es esencial el conocimiento básico de las características de varios métodos para analizar cenizas, así como el equipo para llevarlo a cabo para garantizar resultados confiables.

Existen tres tipos de análisis de cenizas: cenizas en seco para la mayoría de las muestras de alimentos; cenizas húmedas (por oxidación) para muestras con alto contenido de grasa (carnes y productos cárnicos) como método de preparación de la muestra para análisis elemental y análisis simple de cenizas de plasma en seco a baja temperatura para la preparación de muestras cuando se llevan a cabo análisis de volátiles elementales.

La técnica que se utilizará en esta sesión de laboratorio será la de cenizas en seco, la cual consiste en quemar la muestra en una mufla para eliminar todo el material orgánico. La ceniza remanente es el residuo inorgánico y la medición de la ceniza total es útil en el análisis de alimentos, ya que se pueden determinar diversos minerales contenidos en la muestra. Algunos errores y dificultades involucrados en la determinación de las cenizas en seco son: la pérdida de ceniza debido a la intensidad con que arde la flama en el momento de quemar la muestra al aire y el cambio gradual en las sales minerales con el calor, como el cambio de carbonatos a óxidos; adhesión de las muestras con un contenido alto de azúcares, lo cual puede ocasionar pérdida de la muestra y fusión del carbón a partes no oxidadas atrapadas de la muestra.

El contenido de humedad es un factor de calidad en la conservación de algunos productos, ya que afecta la estabilidad de: frutas y vegetales deshidratados, leches deshidratadas, huevo en polvo, papas deshidratadas y especias.

La determinación de humedad se utiliza como factor de calidad de: jaleas y ates, para evitar la cristalización del azúcar; jarabes azucarados, cereales preparados - convencionales (4-8%); inflados (7-8%).

Se utiliza una reducción de humedad por conveniencia en el empaque y/o embarque de: leches concentradas, endulzantes; productos deshidratados (éstos son muy difíciles de empacar si poseen un alto contenido de humedad); jugos de frutas concentradas.

El contenido de humedad se especifica a menudo en estándares de identidad, así, el queso cheddar debe tener <39% de humedad; para harinas enriquecidas el contenido de humedad deberá ser <39%><15%; en las carnes procesadas por lo común se especifica el porcentaje de agua <15%;>

Todos los cálculos de valor nutricional requieren del conocimiento previo del contenido de humedad.

Los datos sobre contenido de humedad se utilizan para expresar los resultados de otras determinaciones analíticas en una base uniforme (por ejemplo, con base en el peso seco).

Es importante el control de pH en los alimentos para evitar problemas o enfermedades, ya que ingerir un alimento demasiado ácido puede hacer daño al estómago, ocasionando diarrea, etc. O como hay ácidos que corroen proteínas y el cuerpo, que está formado de proteínas, sufre daños muy graves.

¿Qué es un Potenciómetro o pH Meter?

El pH de una disolución puede medirse mediante una valoración, que consiste en la neutralización del ácido (o base) con una cantidad determinada de base (o ácido) de concentración conocida, en presencia de un indicador (un compuesto cuyo color varía con el pH). También se puede determinar midiendo el potencial eléctrico que se origina en ciertos electrodos especiales sumergidos en la disolución.

Potenciómetro: instrumentos que miden magnitudes eléctricas, como intensidad de corriente, carga, potencial, energía, resistencia eléctrica, capacidad e inductancia. El resultado de estas medidas se expresa normalmente en una unidad eléctrica estándar.

pHmetro: instrumento empleado para medir el pH de una disolución. Aunque el diseño y la sensibilidad de los pHmetros es variable, sus componentes esenciales son un electrodo de vidrio, un electrodo de referencia y un voltímetro calibrado para poder leer directamente en unidades de pH.

El electrodo de vidrio se basa en una propiedad singular de una fina membrana de un vidrio especial, que hace que se establezca un potencial a través de la membrana cuando ambos lados de la misma se hallan en contacto con disoluciones en las que las concentraciones de iones hidrógeno son diferentes. Durante su utilización, todo el electrodo se sumerge en la disolución de pH desconocido y así la membrana se halla en contacto con dos disoluciones, una de pH conocido y otra desconocido.

La disposición es tal que la diferencia de potencial medida por el voltímetro se debe solamente a la diferencia de las concentraciones de ion hidrógeno en las dos disoluciones.