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Aguas Duras

Aguas duras

Diciembre de 2013

Definición. Historia
Inconvenientes que puede originar su uso. Precauciones en su utilización en productos Covidex.
Autor: Nicolás Antonio Di Lalla, Lic. en Cs. Químicas (UBA) MN 9833, Responsable de Control de Calidad e Investigación y Desarrollo.

 

1- Definición.

Las aguas de origen natural, ya sean de napas subterráneas, de cursos como arroyos o ríos, de lagos, etc., contienen material inorgánico disuelto (sales) y material orgánico que puede estar disuelto o suspendido. Cuando se realiza el tratamiento en plantas potabilizadoras, mediante el agregado de floculantes, se separa todo el material orgánico por sedimentación, este proceso arrastra algunos iones inorgánicos presentes originalmente, luego se procede a filtrado por arenas y decolorantes. Se obtiene finalmente un agua sin color ni olor perceptible, ya que estos caracteres los generan las sustancias orgánicas, las cuales a su vez favorecen el crecimiento de bacterias y algas especialmente. En el caso de aguas de napas, el proceso de filtración, para hacerlas potables, se realiza naturalmente; siempre y cuando no existan fuentes de contaminación química o bacteriológica en las cercanías de la napa, que pudieran resultar en la aparición de arsénico, plomo o bacterias coliformes, por ejemplo, en el agua extraída. El análisis fisico-químico del agua tratada da como resultado una composición mineral más o menos normalizada: entre los cationes, abunda el sodio y aparecen otros como magnesio, calcio, etc.; entre los aniones están: cloruro, sulfato y bicarbonato, este último es el regulador de pH en equilibrio con el dióxido de carbono atmosférico. Un agua con muy bajo contenido de bicarbonato tendrá un pH cercano a 7 o aún menor, por el contrario un agua con alto contenido de bicarbonato será netamente alcalina: pH 7,5 a 8,5. En el primer ejemplo se habla de agua corrosiva, tendrá capacidad de oxidar contenedores y conductos metálicos, no es apta par su uso en calderas por ejemplo. En el otro extremo está el agua incrustante, o sea que tiende a generar depósitos de sarro, convenientemente tratada puede utilizarse sin riesgos en calderas. Debido a la abundancia relativa de los respectivos elementos en la superficie terrestre, la composición catiónica de aguas naturales siempre muestra alto contenido de sodio, muy poco potasio, algo de magnesio y de calcio. Una medida rápida, precisa, pero no específica (no da composición) es la conductividad, en la escala comúnmente usada una medida de hasta 300 unidades se considera de bajo contenido de sales, más de 1000 se considera agua “salobre” que generalmente es salada por el cloruro de sodio que contiene. Necesariamente un agua que contiene altos niveles de cationes, tendrá los aniones que ya mencionamos también elevados. En el caso particular de las aguas que contienen mucho magnesio y calcio, generalmente siempre más del primero, se observa un comportamiento químico característico. Por razones históricas reciben el nombre de “aguas duras”.

2- Historia

En la primera mitad del siglo XX se empezaron a desarrollar tensioactivos; y se comprendieron los mecanismos por los cuales emulsionan la suciedad y las grasas, facilitan su solubilidad y el posterior arrastre por enjuague. Los primeros tensioactivos que se estudiaron fueron los aniónicos, dentro de este grupo se encuentran los jabones, que ya desde siglos se conocían y se preparaban a partir de grasa animal o vegetal que se “saponificaba” con soda cáustica, soda Solvay o, más antiguamente, cenizas. Rápidamente aparecieron los primeros tensioactivos aniónicos sintéticos como  sales sódicas de sulfonatos de derivados del petróleo: alquil sulfonatos, alquilaril sulfonatos, etc. El más importante sin duda el dodecil benceno sulfonato de sodio, hoy es todavía irreemplazable en lavavajillas, detergente para lavar ropas, etc. Una buena medida de la capacidad tensioactiva es la determinación de altura y estabilidad de espuma. Se idearon métodos para esta medición. En el caso de los jabones se observó una resistencia a la formación de la espuma cuando el agua de solución tenía altos niveles de magnesio y calcio. Esto también ocurría con los primeros alquilaril sulfonatos de sodio, cuando todavía la refinación del petróleo no se entendía y por lo tanto no se realizaba correctamente. La explicación es muy sencilla: los jabones de magnesio y calcio, así como algunos alquil aril sulfonatos de los mismos cationes son muy poco solubles en agua; entonces no se dan las condiciones fisico-químicas para la formación de espuma y su estabilidad. Se hablaba de resistencia o dificultad por parte del agua a formar espuma, finalmente se adoptó el término “dureza” del inglés hardness; aguas “duras” y aguas “blandas” las que generan fácilmente espuma; en inglés: hard water, soft water. Una traducción más acertada hubiera sido “agua difícil” o “agua fácil” y en vez de dureza, “dificultad”. Se estableció una escala de dureza de aguas que se mide en ppm de CaCO3 (carbonato de calcio). 0-50 ppm agua blanda, 50–150 ppm agua semi-dura, >150ppm agua dura. La dureza es la concentración de calcio y magnesio en el agua expresada como CaCO3 en partes por millón.

3- Inconvenientes que puede originar su uso.

Un agua de alta dureza, además del calcio y magnesio, tendrá muy alta concentración de sodio, su conductividad será también elevada, no así a la inversa: no siempre un agua de alta conductividad será dura. Un agua de alta dureza, será salada o en algunos casos amarga, según predomine el sabor que infiere el sodio, o el magnesio, en la forma de cloruro; lo cual la hace poco adecuada para consumo directo. ¡No debe pensarse que el alto contenido de calcio y magnesio la hace saludable por el contenido de minerales nutrientes, que a veces indican médicos como suplemento dietario! Se debe tener en cuenta que, además de calcio y magnesio, puede haber cantidades de otros iones como

4- Precauciones en su utilización en productos Covidex.

Por todo lo expuesto hasta aquí, cuando la fuente de agua no es de distribución domiciliaria segura, se debe determinar si es agua de alta dureza. Para ello hay kits para determinar dureza de agua, tiritas reactivas de uso único, o si no enviar una muestra del agua a un laboratorio de análisis industriales o bromatológicos para determinar dureza. No sirve la determinación de conductividad; la medición del pH puede dar un indicio: generalmente pH > 7,5 va acompañado de dureza elevada. Una buena medida empírica, pero no tan concluyente como un análisis, es disolver jabón común, en pan, de lavar la ropa; si se disuelve fácilmente y hace una espuma razonable, la dureza del agua es baja; por el contrario, si notamos que no forma espuma, estaríamos frente a un agua dura.
Si efectivamente se demuestra que es agua dura, se puede tratar de la siguiente manera:
Un “ablandador” es el primer paso, consiste en un equipo que requiere instalación y mantenimiento. Funciona intercambiando iones calcio y magnesio por sodio; de esta manera, a la salida del equipo tenemos agua con muy alto contenido de sodio pero muy bajo calcio y magnesio. Este tipo de agua ya no será incrustante y no presentará problemas con los jabones. El equipo necesita que se lo regenere con salmuera (sal al 10%) cada tantos litros de agua tratada, según especifique el fabricante. Para consumo humano directo o de animales, aún no será apta por su excesivo contenido de sodio, generalmente acompañado de sabor salado. El paso siguiente sería tratar al agua “ablandada” con un equipo de ósmosis inversa o un lecho mixto de resinas de intercambio iónico; de esta manera podemos obtener agua de composición similar a la de red de distribución y constante, más allá de las variaciones a la entrada. El primero es un dispositivo con una membrana semipermeable sometida a una diferencia de presión, que genera una diferencia de concentración a ambos lados de la membrana; a partir de un caudal de entrada de concentración de sales de 100 (unidades arbitrarias) se obtienen dos salidas, una mayoritaria en volumen, que se descarta, tiene mayor concentración que la ingresada; y otra con una significativa reducción de hasta 95% en concentración de sales (aprox. 5 unidades), ésta es la que se aprovecha. Las resinas de intercambio iónico reemplazan cationes por hidrógeno y aniones por grupos oxidrilo, ajustando las condiciones se puede obtener agua de distinta conductividad, pudiéndose obtener agua desionizada de conductividad casi cero, como la que se utiliza en industria farmacéutica.
Estos equipos, además realizan una eliminación de otros iones responsables de sabores “metálicos” como el manganeso y de color como el hierro; por otro lado tienen la opción de agregar una lámpara UV que reduce la cantidad de bacterias, especialmente las patógenas. Por último, cuando se utilizan productos de higiene personal, sanitizantes o desinfectantes como los de Covidex SRL, de debe tener en cuenta el efecto de las aguas duras:

Jabones líquidos BT3 y PH6: contienen tensioactivos aniónicos, por lo tanto para que su aplicación sea efectiva y desarrolle un nivel alto de espuma, el agua deberá ser de baja dureza.

Jabón líquido JC4: contiene tensioactivo no-iónico, en principio su nivel de espuma no se ve afectado por la dureza del agua. Hay que tener en cuenta la presencia de clorhexidina cuya solubilidad, y por lo tanto disponibilidad a llegar a la superficie dérmica a pH neutro, está influenciada por ciertos aniones como: sulfato, fosfato, etc., presentes en aguas duras. Aunque no se pueda determinar con certeza, la solubilidad de la clorhexidina se verá afectada y por tanto no se recomienda su uso con aguas duras.

Detergente Tridex: contiene tensioactivo no-iónico, en principio su nivel de espuma no se ve afectado por la dureza del agua. Las enzimas tampoco se ven afectadas por presencia de calcio o magnesio ni aniones como sulfato. Para su uso se indica preparar la solución 0,25% a 35-40ºC, si el agua es de alta dureza, en tiempos prolongados esta temperatura puede originar sedimento de sarro en la batea, que se vería complicado por formación de biofilm bacteriano si no se remueve entre cada ciclo de lavado. Por tanto, no se recomienda agua dura para preparar Tridex.

Desinfectante Viodex: el producto contiene tensioactivo aniónico, en presencia de aguas duras puede verse disminuida la capacidad de formación de espuma. El desinfectante Viodex reconstituido al 1% tiene pH ácido y alta concentración de oxidante, en presencia de un gran exceso de cloruro como en el caso de aguas duras, o tratadas por ablandador, este anión actúa como reductor y acelera la descomposición del activo oxidante, monopersulfato de potasio. Se percibe olor fuerte e irritante a cloro, pudiendo ser afectada la eficacia bactericida del producto a las pocas horas de preparado. Para Viodex se requiere la utilización de agua de red segura, o en su defecto agua potable (mineral o de mesa).

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