CONOZCA LOS PROBLEMAS DEL AGUA

LAS RESPUESTAS

6. Filtración y sistemas de tratamiento del agua

Una vez conocidos los síntomas de los problemas del agua y sus causas, es el momento de decidir como remediarlos. La industria de tratamiento de agua enfocó su tecnología y equipos en dos categorías principales:
- Punto de Entrada (POE) (Point of Entry)
- Punto de Uso (POU) (Point of Use)
La tecnología de punto de entrada (POE) filtra o trata el agua en el punto en que ella entra al edificio. A partir de este punto, el agua fluye a través del sistema normal de cañería.
La tecnología de punto de uso (POU) por otro lado, es colocada específicamente en el punto donde el agua sale del sistema, o donde ella es usada. La tecnología de POU es aplicada principalmente para agua de beber y cocinar.
Los productos y tecnologías de la industria de tratamiento de agua están apoyados en 10 procesos básicos, que pueden ser aplicados individualmente o en combinación entre ellos.

Estos 10 procesos son:
1- Filtración de partículas
2- Adsorción (Carbón Activado)
3- Inhibición de incrustación y corrosión (secuestro)
4- Intercambio iónico (ablandador de agua)
5- Oxidación
6- Neutralización
7- Desinfección
8- Separación con membranas (Osmosis Inversa)
9- Desmineralización (desionización)
10- Destilación

Dentro de cada uno de estos procesos existen disponibles diversos métodos y técnicas.
Debemos aclarar que no existe un único proceso o combinación de ellos que pueda resolver todos los problemas que puedan presentar las diferentes aguas.

Leyenda:
X: Puede ser utilizado como método de tratamiento
0 : No presenta remoción
1 : Remoción parcial
2 : Remoción hasta bajos niveles
3 : Remoción hasta niveles inferiores a la detección analítica
* : Los organismos vivos pueden ser muertos, en tanto el material celular permanece en el flujo


6.1- Filtración de partículas

Como todos saben, el objetivo del filtro es el de tamizar las partículas indeseables. El concepto para la filtración de agua no es diferente. Un "lecho filtrante" o "medio filtrante" es colocado en el camino del agua fluyente. Así como el agua pasa a través del filtro, las partículas indeseables son mecánicamente removidas, y el agua limpia fluye para fuera por el otro extremo del filtro. Según el tamaño crítico de las partículas a ser removidas, hay un tipo de medio filtrante más adecuado.

Existen dos tipos básicos de sistemas de filtración para remover material particulado: filtros retro-lavables y cartuchos filtrantes descartables. Cuando el agua presenta condiciones con niveles excesivos de suciedad y particulados, podrán ser empleados filtros retro-lavables. El "medio filtrante" puede ser compuesto de diversos materiales, incluyendo arena, calcita, y arena verde de manganeso, dependiendo del problema específico del agua. Estos tipos de filtros pueden ser periódicamente "regenerados" haciendo el retro-lavado a través de ellos (circular agua en sentido inverso).

En tanto, bajo la mayoría de las circunstancias, los filtros descartables ofrecen l medio más conveniente y económico de tratar problemas de suciedad, herrumbre y arena. Los filtros de cartucho son disponibles tanto sea para sistemas de punto de entrada como de punto de uso. Para que estos filtros trabajen efectivamente, ellos requieren su substitución en los intervalos recomendados por sus fabricantes (por ej., a una determinada pérdida de presión) o con base en la experiencia de campo.Los cartuchos filtrantes descartables en general son clasificados en cinco grupos:

- filtro bobinado
- filtro de fibras de celulosa unidas con resina
- filtro de polipropileno hilado ("spun")
- filtro "melt-blown" de polipropileno
- filtro de papel plisado (celulosa, polipropileno, etc.)

Los filtros de "porosidad graduada", una variación mejorada de los filtros de profundidad de fibras unidas con resina, son construidos de tal manera que los espacios entre las fibras se hacen cada vez menores cuanto más próximo de la pared interna del núcleo del filtro. Con este proyecto, las partículas mayores son capturadas en las camadas externas y las menores en las camadas internas. Los filtros de profundidad se muestran más eficientes en la remoción de partículas cuanto mayor sea el espesor de la pared.

La eficiencia de un cartucho filtrante descartable es basada en el tamaño (micra) de las partículas que el puede filtrar del agua. Por ejemplo, un filtro que captura partículas de 5 micra puede remover del agua partículas de 5 micra o mayores.

Actualmente los filtros descartables de punto de entrada son proyectados en la forma de elementos filtrantes de cartucho que son instalados en la línea de alimentación de agua a su entrada al edifício. Cuando el filtro fue saturado, un nuevo cartucho filtrante descartable es fácilmente inserido en la unidad de la carcasa del filtro. Una buena regla para dimensionar apropiadamente el filtro es la de planear la substitución de los elementos filtrantes dos veces por año (cada seis meses).

Los filtros de cartucho son la solución más económica, más directa, y más eficaz para muchos de los problemas más comunes del agua.

6.2- Adsorción (Carbón Activado)

La adsorción es un proceso por el cual moléculas de impurezas seadhieren a la superficie del carbón activado. La adherencia es gobernada por una atracción electro-química. El carbón activado es preparado a partir de diversos materiales, tales como, carbón, madera, cáscaras de nueces, turba y petróleo. El carbón se transforma en "activado" cuando es calentado a altas temperaturas (800 a 100oC) en la ausencia de oxigeno. El resultado es la creación de millones de poros microscópicos en la superficie del carbón. Esta enorme cantidad de área superficial proporciona grandes oportunidades para que tenga lugar el proceso de adsorción. El carbón activado tiene una fuerte atracción adsortiva para otras moléculas (orgánicas) basadas en el carbono, y es excelente en retener firmemente moléculas más pesadas tales como compuestos orgánicos aromáticos (aquellos que pueden ser olidos).

El proceso de adsorción trabaja como un imán para mantener las impurezas en la superficie del carbón activado. Esto es una acción diferente de aquella que actúa como una esponja en el proceso de absorción, en el cual un gas o líquido es succionado hasta el centro del cuerpo poroso y allí mantenido.

El carbón activado también es conocido por su extraordinaria habilidad en eliminar el cloro y su gusto y olor relacionados por la reducción química para una forma no detectable por los sentidos (por ej.: cloruros).

La eficacia de un filtro de carbón activado es determinada por tres factores principales:

1- El tiempo durante el cual el agua está en contacto con el carbón.
2- El nivel de contaminación.
3- La cantidad de carbón en cada cartucho.

Eventualmente y dependiendo de estos factores y de la cantidad empleada, el carbón activado puede quedar agotado y podrá ser necesario cambiarlo.

La adsorción por el carbón activado es en general referida como un proceso de filtración mismo que los mecanismos de actuación sean procesos electro-químicos y no mecánicos. Los cartuchos conteniendo carbón activado son llamados de filtros, en tanto es importante conocer la diferencia entre ambos los procesos.

Existen diversas configuraciones de los filtros de carbón activado.

1- Carbón granular - Es la forma más comúnmente usada en los filtros actuales. Hecha con diversas variedades de carbón basada en materiales tales como carbón, petróleo, cáscaras de nueces y carozos de frutas.

2- Carbón impregnado con plata - También conocido como carbón "bacterostático" o "oligodinámico". Algunos fabricantes recubren la superficie de los granos de carbón con compuestos de plata que, se supone, inhibe el crecimiento de bacterias dentro del lecho de carbón. Existen opiniones científicas divergentes a este respecto.

3- Carbón comprimido o filtros de bloques de carbón - Esta es una nueva configuración de los filtros básicos de carbón y ofrece algunas ventajas. Un polvo fino de carbón es comprimido y unido por un medio adhesivo. Los intrincados poros formados dentro del bloque aseguran el contacto con las impurezas orgánicas. Algunos filtros de bloque de carbón son comprimidos hasta tal punto que la estructura porosa obtenida proporciona la capacidad de remover prácticamente todas las bacterias patogénicas (> 0,4 mm) y la Giardia lamblia (>2 mm).

Los filtros de carbón activado CUNO Aqua-Pure son fabricados con un lecho profundo de carbón. Un lecho profundo de carbón es una gran cantidad de carbón activado, a través del cual el agua es obligada a pasar. El objetivo es el de permitir la exposición del agua en el carbón activado el mayor tiempo posible, y así obtener el máximo beneficio del proceso de adsorción. Los filtros CUNO Aqua-Pure de carbón activado también incorporan pré-filtros de celulosa de porosidad graduada para proteger el lecho de carbón de la suciedad, herrumbre y sedimentos.

¿Cuales son los problemas que el proceso de adsorción/reducción química puede curar?
Principalmente el proceso es utilizado para tratar gustos y olores debidos a impurezas orgánicas y cloro en el agua. El exceso de cloro también afecta el gusto de las bebidas preparadas con el agua. El carbón activado puede tener algún suceso en la remoción de pequeñas cantidades del olor de "huevo podrido" causado por la presencia de gas de anhídrido sulfuroso, pero el no es eficaz para presencia en niveles moderados o elevados. En tales casos, el agua puede necesitar inicialmente de una fuerte cloración, para precipitar el gas de anhídrido sulfuroso, y después ser tratada con carbón activado para remover el exceso de gusto y olor de cloro.

Los filtros de carbón activado también son eficaces para la remoción en los puntos de uso (POU) de compuestos orgánicos prejudiciales a la salud. Estos compuestos incluyen Compuestos químicos orgánicos sintéticos usados en aplicaciones industriales (por ej., solventes, tintas, desengrazantes) y subproductos de desinfección (DBP - Disinfection By-Products) tales como los trihalometanos (THM). Los filtros CUNO Aqua-Pure para remoción de compuestos químicos difieren de nuestros filtros para remoción de gusto y olor, en el hecho que son proyectados para exponer el agua a mayor cantidad de carbón activado, y durante períodos de contacto más largos (en general más de 6 veces más largos).

Nota: Los filtros de carbón activado no deberán ser utilizados con aguas que sean microbiologicamente inseguras sin una adecuada desinfección antes y después de la unidad. Existe una preocupación en el sentido de que el carbón puede actuar como un refugio para crecimiento y multiplicación de microorganismos, a pesar que el carbón activado no se mostró fomentador del crecimiento de bacterias patogénicas (causadoras de enfermedades).

6.3- Inhibición de incrustación y corrosión (secuestro)


El agua que contiene altos niveles de minerales de dureza puede causar daños por la formación de incrustaciones y corrosión de accesorios y utensilios valiosos. El secuestro es un proceso proyectado para inhibir esa formación de incrustación y la corrosión por la disolución de un agente inhibidor (aditivos de grado alimenticio) en el agua. Estos minerales de grado alimenticio consisten de compuestos de polifosfatos y silicato de sodio. Los polifosfatos se desempeñan relativamente bien bajo condiciones de dureza moderada. El silicato de sodio difiere del polifosfato por el hecho de proporcionar una buena protección bajo condiciones de corrosividad liviana. CUNO utiliza el "Siliphos‘", una mezcla que tiene los dos compuestos, y consecuentemente proporciona un mejor desempeño general como anti-incrustante y como inhibidor anti-corrosión, con baja tasa de disolución.

El secuestro evita que el calcio y magnesio formen incrustaciones, haciéndolos precipitar fuera del agua. El Siliphos se une a ellos con suceso, o los "secuestra", de tal forma que ellos permanecen en el agua. Adicionalmente, el Siliphos actúa para recubrir todas las superficies internas de la cañería, así como todo lo que es mojado por el agua, con una película fina de material similar al vidrio, llamada de silicato. Este film, que no puede formarse sin ayuda, suministra una protección directa adicional contra cualquier incrustación o corrosión.
Es importante destacar que el secuestro no "ablanda" el agua. El secuestro es un proceso que minimiza los daños y algunos problemas asociados con aguas duras, pero no las ablanda, y consecuentemente no mejora su reacción con el jabón.

6.4- Intercambio Iónico (ablandador de agua)

Este termino es empleado para describir el proceso de remoción de calcio y magnesio del agua. El agua que contiene más de 52 mg/L de calcio y/o magnesio como CaCO3 es considerada como "agua dura". El agua dura presenta diversos problemas para el usuario. El primero es que el agua dura reacciona con los detergentes y jabones para formar películas anti-espumantes que se acumulan en vuelta de las piletas y bañeras, decanta en las ropas, dándoles una apariencia gris opaco. El agua dura simplemente no limpia bien, sean ellos platos, pisos o gente. Posiblemente el aspecto más dispendioso del agua dura es que ella puede damnificar los accesorios de la cañería, especialmente aquellos que conducen agua caliente.

Lo que ocurre es que cuando el agua es calentada, algo del calcio y magnesio disuelto en el agua dura, precipita y se deposita en las cañerías y elementos calentadores. Este precipitado de calcio y magnesio es llamado de "incrustación". Las investigaciones muestran que una camada de incrustación de 3 mm sobre los elementos calentadores puede aumentar la energía consumida por la unidad en hasta 25%. Una camada de incrustación de 9 mm sobre el elemento calentador puede aumentar la energía consumida por la unidad en hasta 55%! Así siendo, la incrustación no solamente daña los accesorios de las cañerías, como también los hace energéticamente menos eficaces, y ambos estos factores pueden ser sentidos directamente en dinero perdido por el usuario.

¿Como opera el ablandador? El proceso trabaja bajo el principio químico del "intercambio iónico". Los iones son átomos que cargan una carga eléctrica, que puede ser tanto positiva como negativa. Los iones con carga positiva son llamados "cationes", en tanto que las partículas con carga negativa son llamados "aniones". En el proceso de ablandamiento del agua, el agua dura pasa a través de un medio de intercambio ionico (en general de resina y en la forma de pequeñas perlas). Así como el agua pasa a través del lecho de resina, los cationes de calcio y magnesio en el agua intercambian sus lugares con cationes (en general de sodio) que se encuentran en el lecho de resina. En el proceso, dos iones de sodio del lecho de resina son liberados por cada ion de calcio o magnesio que es intercambiado en el lecho de resina.

Como puede verse, el agua que sale del lecho de resina será exenta de la "dureza" mineral, pero el propio lecho de resina podrá, en algún momento, no tener más iones de sodio para continuar el proceso. Esto dependerá del grado de dureza del agua, así como también del volumen de agua utilizado. Los ablandadores modernos tienen un método de "regeneración" de la resina con una solución de salmuera (agua salada). La salmuera encharca la resina por tiempo suficiente para permitir la substitución por el sodio del calcio y magnesio fijados en el lecho de resina. El calcio y magnesio son lavados y removidos, dejando el lecho de resina regenerado y listo para ser nuevamente utilizado. Los ciclos de regeneración son establecidos en el momento de la instalación y son basados en la demanda de agua, la calidad del agua de alimentación (por ej.: dureza, hierro y manganeso, etc.), y el caudal máximo de servicio necesario para atender al usuario

Regeneración del ablandador

Los ablandadores de agua requieren un método de 6 etapas para la regeneración del lecho de resina:

a- Servicio: los minerales de la dureza, calcio y magnesio son removidos por el intercambio catiónico.
b- Retro-lavado: la primer etapa de la regeneración durante la cual el lecho de resina es retro-lavado para liberarlo de la turbidez y del hierro.
c- Aspiración de la salmuera: la solución de salmuera es aspirada del tanque de almacenamiento de la salmuera y entra en el lecho de resina.
d- Enjuague lento: el enjuague de salmuera es lentamente forzado a través del lecho de resina, permitiendo que el sodio forze los iones de calcio y magnesio para fuera del lecho de resina.
e- Enjuague rápido: es forzado el pasaje rápido de agua bruta a través del lecho de resina para retirar la salmuera residual y los iones de calcio y magnesio.
f- Completar el tanque de salmuera: el tanque de salmuera es completado con agua para quedar preparado para el próximo ciclo de regeneración.

La resina de intercambio catiónico empleada en los ablandadores, en general es hecha de un material sintético conocido como resina de poliestireno. Estas resinas tienen la tasa más alta de eficiencia de ablandamiento y ellas no son afectadas por las variaciones normales de niveles de cloro o pH.

El cloruro de sodio (sal de cocina) es el más común para criar la solución de salmuera para regenerar el lecho de resina de intercambio ionico. Puede ser utilizado el cloruro de potasio como una alternativa si el sodio es una preocupación. Cuando es utilizado el cloruro de potasio, la válvula de control de ajuste de la sal deberá ser aumentada en 50% para asegurar una regeneración completa del lecho de resina.

¿Como funciona un ablandador de agua?

¿Cuales son los problemas que el ablandador de agua puede curar?

Obviamente, el ablandador de agua elimina la formación de incrustaciones y las dificultades de limpieza relacionadas con el agua dura. Ellos también remueven bajos niveles de hierro y manganeso. Existen, en tanto, algunas limitaciones en los ablandadores de agua. El principal de estos límites es la presencia de niveles moderados para altos de hierro y/o manganeso en el agua bruta. El problema es que, al igual que el calcio y el magnesio, el hierro y el manganeso también hacen intercambio ionico con el lecho de resina. Con bajos niveles, el hierro y/o manganeso pueden ser enjuagados del lecho de resina en el retro-lavado. A niveles elevados, el hierro y el manganeso se transforman en un problema por el hecho de adherirse en las partes internas del lecho de resina, donde ellos son oxidados por el oxigeno disuelto en el agua. Cuando ocurre esto, el hierro y el manganeso precipitan sobre el lecho de resina y pueden hacerse persistentemente resistentes a los retro-lavados. Eventualmente, la capacidad de intercambio ionico del lecho puede ser seriamente damnificada y el no podrá ser regenerado. Cuando el agua es probada y muestra un elevado nivel de hierro y/o manganeso (más de 2 ppm), es recomendable que sea instalado un sistema de remoción de hierro antes de la unidad de ablandamiento de agua.
Otra precaución relacionada con los ablandadores de agua tiene que ver con los niveles de turbidez del agua. Partículas de tamaño grande y/o elevada turbidez pueden bloquear mecánicamente la superficie de intercambio del lecho de resina, y así reducir su capacidad de ablandamiento del agua que pasa a través de él. En tales casos, es recomendable la instalación de filtros removedores de partículas/sedimentos en la línea de agua antes de la unidad ablandadora de agua.

Instalación del ablandador