Los Medidores de Agua

Los medidores son un elemento escencial en todo sistema de abastecimiento de agua urbano o rural.

En los sistemas de abastecimiento, los equipos están condicionados a una serie de consideraciones propias del proyecto, que se relacionan con el tipo de sistema adoptado, la capacidad de la planta de tratamiento, las características del agua y de la fuente de abastecimiento, así como las condiciones del terreno en el que se va a instalar el sistema.

En un sistema de tratamiento de agua, los medidores funcionan para determinar caudales, velocidades, pérdidas de carga, expansión de arena, etcétera.

Medidores de caudal

Las aguas superficiales que arrastran gran cantidad de sólidos en su corriente generalmente no pueden medirse con instrumentos convencionales, debido a la fuerte erosión y al rápido atascamiento que sufren sus partes vitales, lo que motiva que estos instrumentos pronto queden inutilizados o fuera de servicio. Para medir con exactitud el caudal se utilizan la canaleta Parshall y la boquilla Kennison.

Canaleta Parshall

Utiliza el principio de Venturi, adaptado para medir con exactitud los caudales que fluyen en canales abiertos. Una sección del canal se construye de igual forma que el tubo de Venturi; es decir, con una reducción gradual de la sección del canal; a continuación de la garganta, hay un ensanchamiento.

Para la indicación y registro de datos de caudal, se emplean instrumentos conectados mecánicamente con un flotador a través de un cable o cinta flexible de acero inoxidable.

Boquillas Kennison.

Estos dispositivos se basan en la descarga de líquidos a través de orificios con chorro libre.

La boquilla Kennison está diseñada en forma tal que conduce la vena líquida hacia el punto de descarga, de manera que no perturbe el flujo del agua en la tubería principal. Estas boquillas se aplican para la medición de gastos de aguas industriales y desagües debido a su propiedad de “autolimpieza”, que impide la acumulación de los sólidos arrastrados por esas aguas.

Asociado a estas boquillas, se instala un sensor de nivel, que consigue accionar los instrumentos necesarios para la indicación, registro, integración, etcétera, tanto local como a distancia.

Medidores de pérdida de carga.

Son instrumentos de control usuales en las plantas de tratamiento mecanizadas o de tecnología importada.

Se utilizan para conocer el estado de funcionamiento de los filtros rápidos. Están diseñados y construidos para detectar con bastante precisión el grado de atascamiento del lecho filtrante y proceder oportunamente a su retrolavado, ya sea en forma automática o simplemente manual. El equipo más usual es el de caja de diafragma y péndulo (sistema BIF).

Medidor de expansión de arena.

Es un sistema que posee una boya que trabaja bajo el principio de empuje hidrostático. Está unido a una polea en cuyo extremo hay un mostrador con un puntero que señala, como un porcentaje, la expansión de arena del filtro durante el lavado.

Los tanques de preparación de la solución son equipos cuya finalidad es diluir los productos químicos utilizados en el tratamiento. Estos mezcladores producen una mezcla violenta del agua cruda con la solución del coagulante aplicada, de tal forma que se distribuyan de manera uniforme en toda la masa de agua para dar inicio al proceso de floculación.

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Estándares de calidad en agua grado reactivo

La calidad del agua de uso en el laboratorio o en aplicaciones donde se requiere de agua con un contenido mínimo de impurezas, puede ser establecida en base a diferentes normas o criterios, dependiendo de la institución u organismo que establece los estándares.

La industria de componentes electrónicos, las asociaciones medicas, la industria farmacéutica, etc., establecen sus propios criterios de calidad que aunque son muy similares, difieren entre si. La ASTM (American Society for Testing and Materials), es la institución más reconocida y que se dedica específicamente al establecimiento de estándares o valores guía para la calidad del agua con estas características.

Los estándares establecidos, determinan la calidad del agua por su conductividad que se expresa en micosiemens por centímetro (mS/cm) es una medida indirecta del contenido de sales que contiene el agua. La resistividad es lo inverso y sus unidades para el agua de alta pureza son megaohms (MW).

El agua químicamente pura tiene una conductividad de 0.056 mS/cm o 18 MW. Este es el máximo grado de pureza que se puede obtener y es el agua Tipo I de acuerdo a los estándares de la ASTM.

Otros parámetros que caracterizan el tipo de agua son el pH, el carbono orgánico total, sodio, cloruros y sílice.

De estos parámetros los que son más fáciles de medir y de controlar es la conductividad o la resistividad, los cuales se miden con un conductímetro.

El pH no es un parámetro de calidad del agua ya que medir el pH al agua de alta pureza no es fácil y se requiere de un electrodo especial o se debe agregar sales al agua para poder establecer una diferencia de potencial entre el electrodo y la solución.

La sílice si es muy importante como parámetro de calidad del agua, ya que adicionalmente a la conductividad, la presencia de sílice, no afecta la calidad del agua, sino que la sílice se encuentran en solución como ácido silícico que se disocia de la siguiente manera:

H2SiO4   Þ H+ + HSiO3-

El ácido silícico tiene una constante de disociación muy pequeña, por lo que no se disocia fácilmente,

Si el agua se trata con una resina catiónica/aniónica, el HSiO3- se adhiere a la resina y es removido. La ausencia o presencia mínima de ácido silícico, es evidencia de que el agua es de alta pureza ya que este ión es el más persistente.

Clasificación del agua de acuerdo a su calidad fisicoquímica

NL: No hay límite establecido

Clasificación del agua de acuerdo a su calidad microbiológica

También el agua es clasificada de acuerdo a su calidad microbiológica, como agua tipo A, B y C

¿Qué calidad de agua requiero?

El agua que se debe emplear en laboratorio esta en función de los criterios de calidad del usuario, Para preparación de soluciones de laboratorios como: soluciones de titulación, soluciones buffer, para lavado de material de vidrio, etc. el agua empleada puede ser tipo IV y en lo referente a calidad microbiológica Tipo C.

Para trabajos de determinación de metales traza el agua Tipo I, con calidad microbiológica Tipo B, cumpliría las expectativas.

Para biología celular y cultivo de tejidos, pudiese requerirse agua Tipo I, con calidad microbiológica Tipo A.

¿Qué procesos de tratamiento de agua deben implementarse para obtener agua de alta pureza?

La obtención de agua ultrapura no puede obtenerse con un solo proceso, se requiere la combinación de más de uno de ellos para lograr la calidad deseada tanto en lo fisicoquímico como en lo microbiológico. Como complemento se requiere de un tratamiento continuo y reiterativo para preservar e incrementar su calidad.

Una forma de lograrlo, es filtrando el agua de la red de suministro en filtros de sedimentos y de carbón activado, para eliminar partículas y el cloro residual. Esta agua pasa a una unidad de osmosis inversa donde se eliminan las sales disueltas con una eficiencia de 95-98%.

La remoción de sales por una membrana de osmosis inversa no es suficiente si el agua que se pretende producir es de calidad I, II o III, por lo que el producto de la osmosis pasa a un lecho mixto de resinas catiónicas/aniónicas, mezcladas entre si en forma tal que los equivalentes de cada resina son los mismos.

El agua que sale de este lecho de resinas mixtas no necesariamente cumple con los estándares de calidad y es conveniente reciclar y pasar continuamente el agua a través de la resina mixta. Esto no solo incrementa en cada paso su calidad, sino que también, el agua almacenada pierde sus cualidades, por lo que el reciclado continuo es muy conveniente.

Eventualmente la resina de pulido se satura y es necesario su cambio por resina nueva. Este cambio de resina se debe hacer a criterio del usuario, estableciendo el mismo sus límites de calidad en el agua de consumo.

Si el agua producto no se emplea continuamente y se almacena por periodos, no solo disminuye su calidad fisicoquímica, sino también microbiológica.

Cuando el agua circula, se intercala una lámpara UV de 254 nm para desinfección del agua y una segunda lámpara UV de 185 nm para destrucción de la materia orgánica al nivel de trazas que siempre se genera cuando el agua está en contacto con la resina mixta y demás componentes del equipo.

Esta configuración produce agua de optima calidad en sus parámetros fisicoquímicos y microbiológicos, agua de calidad tanto para determinación de metales a niveles ultratraza, y libre de carbono orgánico residual y otros componentes químicos que causan señales no deseadas en sus equipos de cromatografía o en sus pruebas bioquímicas

Proveedores de sistemas para obtención de agua ultrapura

A continuación le presentamos a Festa-Hidrogel, proveedor de sistemas para obtención de agua ultrapura:

Festa-Hidrogel es una empresa cuyo giro principal es en el tratamiento y acondicionamiento de aguas potables y residuales. Dentro de sus principales divisiones se encuentra el de sistemas para obtención de agua ultrapura, que es necesario cuando se demanda agua con un mínimo de sales y compuestos similares que disminuyen su grado de pureza.

Diagrama de flujo en sistema de producción de agua ultrapura HIDROGEL

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O bien, haga contacto directo con Fesra-Hidrogel para solicitar mayor información sobre sus sistemas para obtención de agua ultra pura.

La calidad del agua en los procesos de limpieza

Dependiendo de la fase del proceso de limpieza, se puede requerir un agua de mayor o menor calidad. Un agua de alta calidad en este contexto significa un agua con la mínima cantidad de partículas y materiales disueltos.

El enjuague inicial puede ser con agua normal de red. Sin embargo, el agua del enjuague final debería ser un agua de alta calidad con el mínimo contenido de minerales disueltos. Para mejorar la calidad del agua utilizada para las acciones de limpieza y desinfección existen diferentes métodos que se explican a continuación:

Filtrado
Con la intención de extraer la mayor cantidad de partículas de polvo y suciedad que flotan sobre el agua, ésta es pasada a través de un tamiz o elemento filtrante que recoge todas las pequeñas partículas. A pesar de todo, el tamaño de la malla del filtro permite que pequeñas partículas puedan pasar a través del mismo. Por tanto, el filtrado no es suficiente para purificar el agua completamente, pero con frecuencia, es necesario como primer paso, ya que estas partículas pueden interferir con otros métodos de purificación ó atascarlos rápidamente. Por esta razón, normalmente se instala un sistema de prefiltros.
 
Destilación
La destilación supone la ebullición del agua para producir vapor. El vapor de agua contacta con una superficie fría, con lo que se condensa de nuevo en un líquido que es recogido. Como los solutos no son normalmente vaporizados, permanecen en la solución que está en ebullición. Sin embargo, la destilación no purifica completamente el agua, ya que contaminantes con puntos de ebullición similares puedan quedar contenidos en las gotitas del líquido vaporizado. A pesar de ello, se puede obtener un 99.9% de agua pura por destilación. Por tanto, la destilación genera un agua de alta calidad; sin embargo, se requiere una gran cantidad de energía para este proceso. En situaciones donde se necesita gran cantidad de agua de alta calidad, (como por ejemplo en los procesos de lavado y esterilización), se utilizan otros métodos, como la descalcificación del agua, la desionización y la osmosis inversa.
 
Descalcificación del agua por intercambio iónico
Las sales que provocan la dureza del agua, como el bicarbonato de calcio (CaHCO3) y el cloruro de Magnesio (MgCl2) y que tienden a depositarse, se intercambian con sales de Sodio. Estas sales se disuelven muy bien en agua y por tanto, no se depositan. En un agua descalcificada, los iones duros son intercambiados con los iones Sodio. Esto se efectúa haciendo pasar el agua a través de una columna de resina que posee cadenas que atrapan el calcio, magnesio y otros iones de metales pesados y los reemplazan por iones Sodio. Las sales de sodio son solubles en agua y por tanto, no crearán depósitos. En lugar de resinas, también pueden utilizarse zeolitos (aluminio-silicatos cristalinos).

Cuando la resina se satura de iones duros, puede ser regenerada con iones Sodio mediante el añadido de salmuera (agua con sal), lo que permitirá de nuevo su uso como descalcificador.
 

Desionización en dos pasos mediante intercambio iónico
En este proceso, todos los iones presentes en el agua son extraídos mediante un proceso en dos pasos. En la primera fase, los iones metálicos (cationes cargados positivamente) son intercambiados por iones H+. En una segunda fase, los ácidos y sales remanentes (aniones cargados negativamente), son intercambiados con iones OH-. El enlace entre H+ and OH+ forma H2O: agua. De esta forma, todos los minerales son extraídos.

En muchos laboratorios, este método de purificación ha reemplazado a la destilación, ya que proporciona un mayor volumen de agua muy pura. Así mismo, el agua del enjuague final de los procesos de limpieza normalmente se trata de esta manera. El agua purificada conseguida a través de este método recibe el nombre de agua desionizada o desmineralizada.

Debido a su debilidad de enlace con las resinas, los silicatos causan una capa opaca o azulada sobre los instrumentos de acero inoxidable, y pueden pasar a través de los intercambiadores iónicos, especialmente si las resinas están casi saturadas. Como los silicatos no incrementan la conductividad del agua, la presencia de los mismos puede ser pasada por alto fácilmente.
 

Osmósis inversa
También llamada hiperfiltración. En este caso, se crea una presión mecánica aplicada a la solución que contiene impurezas, forzada a través de una membrana semipermeable. El tamaño de los poros de esta membrana es aproximadamente de 0.0005 micrones (si comparamos con una bacteria, ésta normalmente posee un tamaño entre 0,2-1 micrones). Por tanto, el término aplicado es osmosis inversa, ya que la osmosis normal generaría agua pura si se dirigiera en la otra dirección para diluir las impurezas. La osmosis inversa es teóricamente el método disponible a gran escala más riguroso para la purificación de agua. Como la membrana es muy propensa a ser dañada por las clorinas, los iones metálicos y otras impurezas, normalmente este sistema se combina con filtros de agua y dispositivos descalcificadores.