ANALISIS BROMATOLOGICODEL AGUA

MVZ JULIO CESAR SOTO PALACIOSmv – 444

INSPECCION Y CONTROL VEYERINARIO DE LA CALIDAD DE LOS ALIMENTOSAyacucho, 2012

BROMATOLOGIA DEL AGUACALIDAD DEL AGUA

Cuando hablamos de la calidad del agua, la primera idea que nos viene a la cabeza es que al igual que algunos minerales tales como, el oro, la plata y el cobre, el agua también debe ser totalmente libre de impurezas. La palabra “calidad” cuando la aplicamos al agua, no se refiere normalmente a un estado de pureza química, si no a las características con que es encontrada en la naturaleza.

El agua pura solamente es encontrada en los laboratorios. Ella no contiene oxígeno disuelto, por lo tanto, no es adecuada para los peces y otros animales acuáticos; no posee substancias minerales en solución, lo que, además de impedir la vida de las plantas acuáticas, es impropia para beber; no contiene compuestos orgánicos, los cuales sirven de alimento para animales y microorganismos.

Es importante distinguir patrón de calidad de patrón de potabilidad.

El primero se refiere a todos los usos posibles del agua, mientras que el segundo se refiere solamente a su utilización para fines de ingestión humana.

Entre los posibles usos dentro de los modelos sanitarios pueden ser citados, además del abastecimiento doméstico de agua potable, los usos con animales de pasto, recreación, cría de peces, irrigación agrícola y procesos industriales.

ANALISIS DE AGUAS:• Los análisis solicitados para cada tipo de agua están relacionados con el uso o aprovechamiento de la misma. En

casos específicos, es necesario evaluar la calidad del agua, efectuar ensayos para su tratabilidad, así como evaluar la eficiencia de los tratamientos aplicados.

• A continuación se entra a mencionar los principales tipos de análisis de aguas.

ANÁLISIS DE AGUA PARA CONSUMO: Estos análisis permiten establecer si un agua es apta para el consumo, o si se requiere de algún tratamiento especial para potabilizarla.

Es así como estos análisis representan el punto de partida para el diseño y ejecución de obras de Ingeniería, tendientes a optimizar la calidad del agua de abastecimiento.

• A continuación se mencionan cada uno de los parámetros físicos y químicos que sirven para análisis de aguas para consumo:

• Olor • Acidez Total • Alcalinidad Total • Alcalinidad a la Fenolftaleína • Alcalinidad al Indicador mixto • Alcalinidad al Carbonato • Alcalinidad al Bicarbonato• Alcalinidad al Hidróxido • Ácidos Grasos Volátiles • Demanda de Cloro • Dureza Total • Dureza Carbonática • Dureza no Carbonática • Dureza Cálcica • Dureza Magnésica • Conductividad

• Color • Cloro residual • Temperatura • Ortofosfatos • Fósforo Soluble • Fósforo Particulado • Fósforo Total • Hierro Soluble • Hierro Total • Manganeso • Calcio • Nitrito • Nitrato • Cloruros • CO2 • Sulfatos • Oxígeno Disuelto • Sólidos Totales • Sólidos Disueltos • Sólidos Suspendidos • Sólidos Fijos • Sólidos Volátiles • Sólidos Sedimentables • Zinc • Turbiedad • pH

ENSAYOS DE TRATABILIDADLas pruebas que se ejecutan en el desarrollo de los dos ensayos en mención se resumen a

continuación:• • Dosis óptima de coagulante

• Concentración óptima de coagulante • pH óptimo de coagulación • Gradiente óptimo de floculación • Tiempo óptimo de floculación • Ensayo modificado de prueba de jarras • Ensayo de sedimentación para partículas discretas • Demanda de Cloro • Ensayo piloto para filtración lenta en arena • Aireación • Evaluación de remoción de microorganismos • Indicadores de calidad bacteriológica

ANÁLISIS DE AGUAS RESIDUALES: El laboratorio ejecuta ensayos de tipo Físico, Químico y Bacteriológico tendientes a

evaluar vertimientos de aguas residuales ya sean domésticas, industriales, crudas y/o tratadas.

• Los análisis ofrecidos son:• Ácidos Grasos Volátiles • Cromo • Cianuros • Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5) • Demanda Química de Oxígeno (DQO) • Fenoles • Fósforo Total • Grasas y/o Aceites • Nitrógeno Total • Nitratos • Nitrito • Nitrógeno Amoniacal • Nitrógeno Orgánico • Oxígeno Disuelto • pH • Potencial Rédox • Sólidos Totales • Sólidos Totales Fijos • Sólidos Totales Volátiles • Sólidos Suspendidos Totales • Sólidos Suspendidos Fijos • Sólidos Suspendidos Volátiles • Sólidos Disueltos Totales • Sólidos Disueltos Fijos • Sólidos Disueltos Volátiles • Sólidos Sedimentables

ANÁLISIS DE ELEMENTOS POR ABSORCIÓN ATÓMICA• Las tecnologías de punta para mediciones por Espectrometría de Absorción Atómica, utilizan técnicas

de llama y de generación de hidruros.• Los elementos analizados mediante esta técnica se mencionan a continuación:• • Aluminio

• Cromo • Fósforo • Magnesio • Sodio • Calcio • Litio • Mercurio • Potasio • Silicio• Cadmio • Hierro • Manganeso • Plomo

ANALISIS CROMATOGRAFICOS:• El equipo HPLC (High Performance Liquid Chromatography) que consta de Bomba; Detector UV/VIS y

automuestreador. Este equipo permite realizar análisis que impliquen separación de mezclas y caracterización de sus componentes. Se utiliza especialmente para el estudio de muestras de interés bioquímico.

CARACTERÍSTICAS ORGANOLÉPTICAS DEL AGUACOLOR

• Aguas naturales presencia de sustancias orgánicas disueltas o coloidales, de origen vegetal y, a veces, sustancias minerales (sales de hierro, manganeso, etc.). Como el color se aprecia sobre agua filtrada, el dato analítico no corresponde a la coloración comunicada por cierta materia en suspensión.

• El color de las aguas se determina por comparación con una escala de patrones preparada con una solución de cloruro de platino y cloruro de cobalto. El número que expresa el color de un agua es igual al número de miligramos de platino que contiene un litro patrón cuyo color es igual al del agua examinada.

• Se acepta como mínimo 0,2 y como máximo 12 mg de platino por litro de agua.

OLORDiversas causas. Los casos más frecuentes son:• Desarrollo de microorganismos,• Descomposición de restos vegetales,• Contaminación con líquidos cloacales industriales, • Formación de compuestos resultantes del tratamiento químico del agua.• Aguas destinadas a la bebida no deben tener olor perceptible.• Valor umbral de olor a la dilución máxima que es necesario efectuar con agua libre de olor para que el

olor del agua original sea apenas perceptible.• Se aceptan como valores máximos para un agua óptima 2 a 10 unidades.

SABOR• Por sales disueltas en ella. • Sulfatos de hierro y manganeso dan sabor amargo.• En calificaciones del agua desempeña un papel importante. agradable u objetable.

DETERMINACION DEL PH• El pH óptimo 6,5 - 8,5 entre neutra y ligeramente alcalina. Máximo 9.• Menor de 6,5 corrosivas, por el anhídrido carbónico, ácidos o sales ácidas que tienen en

disolución. • Se determina usando métodos colorimétricos o potenciométricos y cinta reactiva.

CARACTERÍSTICAS FISICAS DEL AGUA:• No tiene olor, sabor, ni color. • Agua químicamente pura necesario realizar diversos procesos físicos de purificación.• Potabilidad del agua : se requiere el control de un número elevado de parámetros

químicos y determinados parámetros bacteriológicos. Dentro de los primeros cobra especial importancia el amonio, los nitratos y nitritos,

indicadores de contaminación por excelencia.

Agua destilada evaporada y posteriormente condensada. Es prácticamente la sustancia química pura H2O.

• Punto de ebullición a la presión de una atmósfera, (igual al nivel del mar) 100 ºC,

• Punto de congelación 0ºC.• Densidad máxima del agua líquida es 1 g/cm3 a una temperatura de 3,8 ºC; • Densidad del agua sólida es menor que la del agua líquida a la misma temperatura, 0,917

g/ml.• Tensión superficial muy elevada. • Calor específico 1 cal/ºC·g.• Es disolvente universal, por que más sustancias disuelve. una molécula

polar . Las moléculas de agua están unidas por lo que se llama puentes de hidrógeno.• Es molécula polar porque presenta polaridad eléctrica, con un exceso de carga negativa

junto al oxígeno compensado por otra positiva repartida entre los dos átomos de hidrógeno.

• Es termorregulador del clima, gracias a su elevada capacidad calorífica. • Su elevada tensión superficial hace que se vea muy afectada por fenómenos de

capilaridad.

• Punto de ebullición de 373 K (100 °C) a presión de 1 atm. • Punto de fusión de 273 K (0 °C) a presión de 1 atm. • El agua destilada no conduce la electricidad (agua pura quiere decir agua destilada libre de

sales y minerales) • Líquido inodoro e insípido. • En la naturaleza de tres formas: sólido, líquido o gas. • Posee capilaridad, que es la propiedad de ascenso o descenso de un líquido dentro de un

tubo capilar. • La capacidad calorífica es mayor que la de otros líquidos. • El calor latente de fusión del hielo es la cantidad de calor que necesita un gramo de hielo

para pasar del estado sólido al líquido, manteniendo la temperatura constante en el punto de fusión (273 k).

• Calor latente de fusión del hielo a 0 °C: 80 cal/g (ó 335 J/g) • Calor latente de evaporación del agua a 100 °C: 540 cal/g (ó 2260 J/g) • Se cristaliza esponjosa (nieve) • Estado de sobre enfriado, es decir, líquido a -25ºC • Ayuda a regular el calor de los animales • Tiene un elevado calor de vaporización, y una elevada constante dieléctrica. • Proporciona flexibilidad a los tejidos. • Tiene una gran fuerza de cohesión entre sus moléculas, y la fuerza de adhesión por los

puentes de hidrógeno que son muy termolábiles.

CARACTERÍSTICAS QUIMICAS DEL AGUAa) Acción disolvente:• Es el líquido que más sustancias disuelve (disolvente universal)• Por su capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras sustancias, ya que estas se disuelven

cuando interaccionan con las moléculas polares del agua.La capacidad disolvente es la responsable de dos funciones importantes para los seres vivos: a)Es el medio en que transcurren las mayorías de las reacciones del metabolismo, b)y el aporte de nutrientes y la eliminación de desechos se realizan a través de sistemas de transporte

acuosos.

b) Fuerza de cohesión entre sus moléculas:• Los puentes de hidrógeno mantienen a las moléculas fuertemente unidas, formando una estructura

compacta que la convierte en un liquido casi incompresible.

c) Elevada fuerza de adhesión:• De nuevo los puentes de hidrógeno del agua son los responsables, al establecerse entre estos y otras

moléculas polares, y es responsable, junto con la cohesión de la capilaridad, al cual se debe, en parte, la ascensión de la sabia bruta desde las raíces hasta las hojas.

d) Gran calor específico: • El agua absorbe grandes cantidades de calor que utiliza en romper los puentes de hidrógeno. Su

temperatura desciende más lentamente que la de otros líquidos a medida que va liberando energía al enfriarse.

• Esta propiedad permite al citoplasma acuoso servir de protección para las moléculas orgánicas en los cambios bruscos de temperatura.

e) Elevado calor de vaporización:• A 20ºC se precisan 540 calorías para evaporar un gramo de agua, lo que da idea de la

energía necesaria para romper los puentes de hidrógeno establecidos entre las moléculas del agua líquida y, posteriormente, para dotar a estas moléculas de la energía cinética suficiente para abandonar la fase líquida y pasar al estado de vapor.

f) Elevada constante dieléctrica: • Por tener moléculas dipolares, el agua es un gran medio disolvente de compuestos iónicos,

como las sales minerales, y de compuestos covalentes polares como los glúcidos.• Las moléculas de agua, al ser polares, se disponen alrededor de los grupos polares del

soluto, llegando a desdoblar los compuestos iónicos en aniones y cationes, que quedan así rodeados por moléculas de agua. Este fenómeno se llama solvatación iónica.

g) Bajo grado de ionización:• De cada 107 de moléculas de agua, sólo una se encuentra ionizada. H2O H3O+ + OH-

• Esto explica que la concentración de iones hidronio (H3O+) y de los iones hidroxilo (OH-) sea muy baja.

• Dado los bajos niveles de H3O+ y de OH-, si al agua se le añade un ácido o una base, aunque sea en poca cantidad, estos niveles varían bruscamente.

ANÁLISIS QUÍMICO DEL AGUA: POTABILIDAD Y POSIBLE PRESENCIA DE PCBs

• Para establecer la potabilidad del agua se realizan ensayos en forma periódica y de carácter obligatorio que determinan el color, olor, turbiedad, pH, residuo fijo, conductividad, dureza, calcio, magnesio, alcalinidad, sulfato, nitrato, nitrito, amonio, cloro residual y oxidabilidad.

• Los estudios de potabilidad del agua y la posible presencia de Bifenilos Policlorados (PCBs) son exigidos por el Servicio Nacional de Sanidad Agroalimentaria (SENASA) a la industria frigorífica cárnica, además de realizarse para particulares que lo soliciten.

• Un interés particular reviste la determinación de nitratos, nitritos, amonio y cloro residual. Una excesiva exposición a nitratos y nitritos trae como consecuencia la formación de compuestos que impiden la liberación de oxígeno en los tejidos. Los nitratos agravan el problema por su acción vasodilatadora. Si bien el organismo tiene un mecanismo de defensa, éste no está completamente desarrollado en lactantes de hasta tres meses de edad, para quienes la presencia de estos elementos en el agua pueden ser altamente peligrosos. Además, es preciso tener en cuenta que los lactantes ingieren una mayor cantidad de líquido en relación con su peso que los adultos. En otro orden, la aparición de amonio es un indicador de probable materia orgánica en descomposición: presencia de microorganismos. En cuanto al cloro activo, siendo un poderoso desinfectante, se requiere una cantidad mínima (y máxima) para asegurar la calidad.

• Por último, los PCBs son conocidos por su probable acción cancerígena y por provocar otros importantes trastornos para la salud en animales y humanos.

TIPOS DE AGUA• Agua potable. Es agua que puede ser consumida por personas y animales sin riesgo de contraer enfermedades.• Agua salada. Agua en la que la concentración de sales es relativamente alta (más de 10 000 mg/l). • Agua salobre. Agua que contiene sal en una proporción significativamente menor que el agua marina. La

concentración del total de sales disueltas está generalmente comprendida entre 1000 - 10 000 mg/l. Este tipo de agua no está contenida entre las categorías de agua salada y agua dulce.

• Agua dulce. Agua natural con una baja concentración de sales, o generalmente considerada adecuada, previo tratamiento, para producir agua potable.

• Agua dura. Agua que contiene un gran número de iones positivos. La dureza está determinada por el número de átomos de calcio y magnesio presentes. El jabón generalmente se disuelve malamente en las aguas duras.

• Agua blanda. Agua sin dureza significativa. • Aguas negras. Agua de abastecimiento de una comunidad después de haber sido contaminada por diversos usos.

Puede ser una combinación de residuos, líquidos o en suspensión, de tipo doméstico, municipal e industrial, junto con las aguas subterráneas, superficiales y de lluvia que puedan estar presentes.

• Aguas grises. Aguas domésticas residuales compuestas por agua de lavar procedente de la cocina, cuarto de baño, aguas de los fregaderos, y lavaderos.

• Aguas residuales. Fluidos residuales en un sistema de alcantarillado. El gasto o agua usada por una casa, una comunidad, una granja, o industria que contiene materia orgánica disuelta o suspendida.

• Aguas residuales municipales. Residuos líquidos, originados por una comunidad, formados posiblemente aguas residuales domésticas o descargas industriales.

• Agua bruta. Agua que no ha recibido tratamiento de ningún tipo, o agua que entra en una planta para su ulterior tratamiento.

• Aguas muertas. Aguas en estado de escasa o nula circulación, generalmente con déficit de oxígeno. • Agua alcalina. Agua cuyo pH es superior a 7.• Agua capilar. Agua que se mantiene en el suelo por encima del nivel freático debido a la capilaridad.• Agua de adhesión. Agua retenida en el suelo por atracción molecular, formando una película en las paredes de la

roca o en las partículas del suelo.

• Agua de desborde. Agua que se inyecta a través de una fisura en una capa de hielo. • Agua de formación. Agua retenida en los intersticios de una roca sedimentaria en la época en que ésta se

formó. • Agua de gravedad. Agua en la zona no saturada que se mueve bajo la influencia de la fuerza de gravedad. • Agua de suelo. Agua que se encuentra en la zona superior del suelo o en la zona de aireación cerca de la

superficie del terreno, de forma que puede ser cedida a la atmósfera por evapotranspiración. • Agua disfórica. Agua pobre en nutrientes y que contiene altas concentraciones de ácido húmico. • Agua estancada. Agua inmóvil en determinadas zonas de un río, lago, estanque o acuífero. • Agua fósil. Agua infiltrada en un acuífero durante una antigua época geológica bajo condiciones climáticas

y morfológicas diferentes de las actuales y almacenada desde entonces.• Agua freática. Agua subterránea que se presenta en la zona de saturación y que tiene una superficie libre. • Agua funicular. Agua presente en los mayores poros que rodea las partículas del suelo formando, en los

puntos de contacto con dichas partículas, anillos que se fusionan entre ellos. • Agua primitiva. Agua proveniente del interior de la tierra, que no ha existido antes en forma de agua

atmosférica o superficial. • Agua magmática. Agua impulsada hasta la superficie terrestre desde gran profundidad, por el movimiento

ascendente de rocas ígneas intrusivas. • Agua metamórfica. Agua expulsada de las rocas durante el proceso de metamorfismo. • Agua vadosa. Cualquier agua que aparece en la zona no saturada. • Agua subterránea. Agua que puede ser encontrada en la zona saturada del suelo, zona que consiste

principalmente en agua. Se mueve lentamente desde lugares con alta elevación y presión hacia lugares de baja elevación y presión, como los ríos y lagos.

• Agua superficial. Toda agua natural abierta a la atmósfera, concerniente a ríos, lagos, reservorios, charcas, corrientes, océanos, mares, estuarios y humedales.

Fuente: Centro del Agua del Trópico Húmedo para la América Latina y el Caribe (CATHALAC)

DUREZA DEL AGUA (agua dura)• En química, se denomina dureza del agua a la concentración de compuestos minerales, en particular sales de

magnesio y calcio. • Son éstas las causantes de la dureza del agua, y el grado de dureza es directamente proporcional a la

concentración de sales metálicas.

Dureza temporal • La dureza temporal se produce por carbonatos y puede ser eliminada al hervir el agua o por la adición de cal

(hidróxido de calcio).

Dureza permanente • Esta dureza no puede ser eliminada al hervir el agua, es usualmente causada por la presencia del sulfato de calcio

y magnesio y/o cloruros en el agua, que son más solubles mientras sube la temperatura.

Medidas de la dureza del agua Las medidas de dureza o grado hidrotimétrico del agua son:• mg CaCO3/l o ppm de CaCO3

Miligramos de carbonato cálcico (CaCO3) en un litro de agua; esto es equivalente a ppm de CaCO3. • grado alemán Equivale a 17,9 mg CaCO3/l de agua. • grado americano Equivale a 17,2 mg CaCO3/l de agua. • grado francés Equivale a 10,0 mg CaCO3/l de agua. • grado inglés o grado Clark Equivale a 14,3 mg CaCO3/l de agua. • La forma más común de medida de la dureza de las aguas es por titulación con EDTA. Este agente complejante

permite valorar tanto la concentración de Ca como la de Mg.

ESCALA HIDROMETRICA DEL AGUA SEGÚN SU DUREZA

DENOMINACION MINIMO

Blanda 50 ppm

Moderadamente blanda 50 - 100 ppm

Ligeramente dura 100 - 150 ppm

Moderadamente dura 150 - 200 ppm

Dura 200 - 300 ppm

Muy dura Mas de 300 ppm

Eliminación de la dureza • Un proceso para la eliminación de la dureza del agua, es la des ionización de esta mediante resinas des

ionizantes.• La dureza se puede determinar fácilmente mediante reactivos. La dureza también se puede percibir

por el sabor del agua.Es conveniente saber si el agua es agua dura, ya que la dureza puede provocar depósitos de carbonatos en conducciones de lavadoras, calentadores y calderas o en las planchas.

• Si ya se han formado hay productos antical, aunque un método muy válido para diluir los carbonatos es aplicar un ácido débil (acético, cítrico, etc.) en los depósitos.

Sales que ablandan Para ablandar el agua, tres tipos de sales se venden generalmente:

- sal de roca - sal solar - sal evaporada• La sal de roca: naturalmente en la tierra. Obtenida de depósitos subterráneos por métodos

tradicionales de minería. Contienen del 98 al 99 %de cloruro de sodio. Con nivel de insolubilidad en agua de cerca de 0,5-1,5% siendo principalmente el sulfato cálcico. Su componente más importante es sulfato de calcio.

• La sal solar se obtiene principalmente con la evaporación del agua de mar. Contiene cloruro de sodio al 85%. Tiene un nivel de insolubilidad en agua de menos de 0,03%. Se vende generalmente en forma cristalina. También se vende a veces en pelotillas.

• La sal evaporada se obtiene a través de procesos de minería de depósitos subterráneos que contienen la sal, esta sal se disuelve. La humedad se evapora, usando energía como es el gas natural o el carbón. La sal evaporada contiene cloruro de sodio entre un 99,6 y 99,99%.