Control de Calidad de Aguas Potables (página 2)

Cloro residual. Las muestras para el control de cloro residual se recolectan a la salida de plantas de tratamiento, fuentes subterráneas, reservorios y redes de distribución, tal como lo establece la Resolución de Superintendencia Nº190-97-SUNASS.

Las muestras en la red de distribución deben ser recolectadas siguiendo un plan de muestreo que incluya puntos críticos, notables, sospechosos y genéricos, en cada zona de abastecimiento.

Control bacteriológico, físico y químico. Las muestras para el control de la calidad microbiológica, física y química del agua se recolectan a la salida de plantas de tratamiento, fuentes subterráneas, reservorios y redes de distribución.

La frecuencia de muestreo que las EPS deben aplicar para el control de la calidad bacteriológica, física y química del agua, se indica en el cuadro N°2 – anexos. El cuadro es referencial, la asignación de las frecuencias de muestreo toma en cuenta las características de las fuentes de producción de agua (fuentes subterráneas y plantas de tratamiento), de los reservorios y la población abastecida, así como la variación del parámetro en todo el sistema de abastecimiento. Es necesario precisar que estas frecuencias están referidas para el control de calidad del agua que entra al sistema de distribución, por lo que el control de los procesos de tratamiento, que incluye la desinfección, en las plantas de tratamiento y fuentes subterráneas debe ser realizado con las frecuencias adecuadas para el objetivo de cada proceso.

De acuerdo a la Directiva N°1121-99-SUNASS, la Superintendencia determinará de acuerdo a la problemática de calidad de agua y a las características del sistema de abastecimiento de cada EPS, y para cada localidad, los parámetros y las frecuencias respectivas con que deben ser controlados.

Para planificar la toma de muestras para análisis bacteriológico, la EPS de acuerdo a las características de su(s) sistema(s) de abastecimiento, podrá considerar lo siguiente:

1) Si el agua que sale de la planta de tratamiento va directamente a uno o más reservorios (siempre y cuando el reservorio no reciba agua de otra fuente), el muestreo en la planta puede ser omitido, de manera que se podrían tomar las muestras correspondientes sólo en el reservorio (si hay uno) o los reservorios (si hay varios).

2) Si el agua que proviene de una fuente subterránea va directamente a uno o más reservorios (siempre y cuando el reservorio no reciba agua de otra fuente), el muestreo en la fuente subterránea puede ser omitido, de manera que se podrían tomar las muestras correspondientes sólo en el reservorio (si hay uno) o los reservorios (si hay varios).

3) Si el agua de la fuente subterránea no es clorada, sino en el reservorio, las muestras para el control se tomarán sólo en el reservorio correspondiente. Si se tratara de varias fuentes no cloradas que van a un solo reservorio, se tomarán las muestras sólo en el reservorio. (Esta situación no elimina la realización de análisis bacteriológico de dichas fuentes como parte del proceso de tratamiento).

4) En todos los otros casos, el muestreo en las fuentes subterráneas, a la salida de plantas de tratamiento y en los reservorios deberá realizarse con la frecuencia establecida.

5) Antes de la toma de muestras para el análisis bacteriológico, se debe determinar siempre el contenido de cloro residual. Si el agua en algún punto tuviera un contenido menor de 0,5 mg/L de cloro libre residual, se debe proceder a tomar una muestra adicional al número de muestras ya establecido.

Para planificar la toma de muestras para análisis físico y químico, considerar lo siguiente:

6) Si el agua que sale de la planta de tratamiento va directamente a un solo reservorio (siempre y cuando el reservorio no reciba agua de otra fuente), el muestreo en la planta debe realizarse con la frecuencia correspondiente, y omitirse el muestreo en el reservorio o viceversa.

7) Si el agua que sale de la planta de tratamiento va directamente a varios reservorios (siempre y cuando el reservorio no reciba agua de otra fuente), el muestreo en la planta debe realizarse con la frecuencia correspondiente, y el muestreo en los reservorios por lo menos una vez al año.

8) Si el agua que proviene de una fuente subterránea va directamente a uno o más reservorios (siempre y cuando el reservorio no reciba agua de otra fuente), el muestreo en la fuente subterránea debe realizarse con la frecuencia correspondiente, y omitirse el muestreo en el reservorio o viceversa.

9) En todos los otros casos, el muestreo en las fuentes subterráneas, a la salida de plantas de tratamiento y en los reservorios deberá realizarse con la frecuencia establecida.

Las muestras de agua deben ser recolectadas siguiendo los procedimientos de recolección y preservación descrita en las normas técnicas peruanas, a falta de éstos se empleará preferentemente los procedimientos estándar de la APHA–AWWA–WEF en cualquiera de sus tres últimas ediciones.

Definiciones

Para aplicación de la presente guía de control de calidad del agua, se hacen las siguientes definiciones:

a) Agua potable: agua exenta de todo elemento, organismo o sustancia que ponga en riesgo la salud de los consumidores y que cumple con los requisitos microbiológicos, físicos, químicos y organolépticos que se especifican en las normas vigentes.

Entiéndase también por agua para consumo humano

b) Componente: está referido a una unidad del sistema de producción y distribución como la planta de tratamiento, pozos, reservorios, cámaras de rebombeo, zona de abastecimiento, etc.

c) Fuente subterránea: se considera que dentro de esta clasificación están incluidos los pozos, manantiales y galerías filtrantes.

d) Inspección sanitaria: actividad que busca detectar fallas en los sistemas de producción y distribución que puedan contaminar el agua y poner en riesgo la salud de la población.

e) Medidas correctivas: procedimientos que corrigen las condiciones desfavorables en los sistemas de producción y distribución.

f) Plan de muestreo: conjunto de criterios que determinan los puntos y los parámetros a muestrear, la frecuencia y el período de muestreo.

g) Puntos críticos: algunos puntos en la red cuya contaminación implica una mayor responsabilidad social para las EPS, como los hospitales, escuelas, etc.

h) Puntos genéricos: los demás puntos de la red que no son críticos, notables ni sospechosos.

i) Puntos notables: son los puntos donde la probabilidad de contaminación es mayor como los puntos de baja presión, puntos finales de la red, puntos en zonas de riesgo de contaminación.

j) Puntos sospechosos: puntos eventuales de análisis para investigar algún problema detectado.

k) Sistema de distribución: comprende la infraestructura para el almacenamiento, redes de distribución y dispositivos de entrega al usuario tales como conexiones domiciliarias, piletas publica, unidad sanitaria u otros.

l) Sistema de producción: comprende la infraestructura para la captación, almacenamiento, conducción de agua cruda, tratamiento y conducción del agua tratada.

m) Zona de abastecimiento: área servida caracterizada por la distribución de agua de calidad homogénea proveniente de una misma fuente de producción o distribución.

n) Zonal: está referido a la organización administrativa de la EPS. Una EPS puede tener varias zonales y una zonal puede abarcar varias localidades. En algunas EPS la zonal puede tener otra denominación.

Diferentes conceptos en relación con la calidad del agua

El agua de lluvia o de nieve es prácticamente agua destilada, producto de la condensación del agua previamente evaporada. Pero una vez que cae sobre la tierra y empieza esa parte de su recorrido por el ciclo hidrológico, la composición del agua cambia a medida que se va cargando de diversas sustancias, al mismo tiempo que tienen lugar en su seno determinados procesos biológicos.

Estas variaciones de su calidad tienen una importancia fundamental para la salud de los ecosistemas y de las comunidades humanas. En términos generales, podemos evaluar la calidad de dos formas: de manera parcial, según los usos a que se destine, o bien de manera más amplia, en relación con la conservación en buen estado del medio ambiente.

En el primer caso, nos interesa la calidad requerida para usos determinados. Por ejemplo, un agua de buena calidad para el riego puede llevar una carga de materia orgánica que la haría completamente inadmisible para el consumo humano.

Un concepto más amplio de carácter ambiental es la calidad ecológica. Mide la capacidad del agua para sostener un ecosistema equilibrado, independientemente del uso que luego se le vaya a dar. Este criterio se impone poco a poco, impulsado por las nuevas directivas sobre aguas que publica la Unión Europea.

Determinadas condiciones del ciclo hidrológico natural pueden causar cambios en la calidad. Por ejemplo, el agua se puede cargar de sales tras atravesar capas subterráneas con determinados tipos de minerales y rocas. Pero las amenazas más importantes para la calidad de las aguas son principalmente de origen humano y tienen lugar cuando se interviene el ciclo del agua para los diferentes usos que demanda la sociedad.

El grado de calidad del agua depende de la interacción de la intensidad de uso de las aguas con la cantidad disponible de las mismas. En el levante Ibérico y las Islas

Baleares coincide un uso humano de las aguas especialmente intenso con una irregularidad muy notable, con lo que las amenazas a la calidad se multiplican. Esto sucede especialmente en la parte baja del curso de los ríos mediterráneos, donde grandes cantidades de sustancias contaminantes son vertidas a caudales reducidos.

Criterios de calidad. Estos criterios prácticos de calidad se basan en el uso a que se destinan las aguas. El principal es que distingue aguas de tipo A1, A2 y A3, según su mayor o menor aptitud para la producción de agua potable.

Sólo en casos excepcionales podrían emplearse aguas de calidad inferior a la A3 para fabricar agua potable y sólo si se garantiza un tratamiento muy riguroso.

Otros criterios establecen la aptitud de las aguas para el regadío y en este caso los parámetros principales se refieren al riesgo de salinización. Otro criterio importante es el de la aptitud para el baño, importante para determinar las áreas recreativas en ríos, lagos y embalses.

También existen normativas para marcar la calidad de las aguas para la vida de los peces, distinguiéndose por lo general las aguas salmonícolas, con más contenido en oxígeno y apropiadas para la trucha, de las aguas ciprinícolas, donde medran especies como el barbo.

Existe un criterio más general para evaluar la calidad de las aguas, no ligado a un uso concreto. Se trata del

Índice de Calidad General (ICG), que recoge una amplia serie de parámetros. Otros índices van orientados al concepto de calidad ecológica y miden el estado de salud de los ecosistemas acuáticos evaluando las poblaciones de una serie de especies indicadoras.

Procesos de degradación de la calidad. Eutrofización

Cada tipo de uso supone un tipo distinto de amenaza a la calidad de las aguas.

Los vertidos de aguas domésticas (aguas negras con contenido fecal y aguas grises, con jabones, detergentes, restos de comida, etc.) pueden ser asimilados por el proceso de autodepuración natural de los ríos, si su cantidad es reducida en relación con la masa total de agua a la que se vierten. Los problemas surgen cuando grandes volúmenes de vertido sobrepasan la capacidad de depuración natural de un río. En este caso es imprescindible la depuración forzada en Estaciones de Depuración de

Aguas Residuales (EDAR). Los vertidos industriales pueden ser más peligrosos cuando incluyen sustancias químicas tóxicas que el ecosistema es incapaz de asimilar.

El uso agrícola provoca amenazas más difusas pero igualmente graves. El agua empleada en los cultivos y no asimilada por las plantas circula hacia los cursos de agua

y los acuíferos cargada de fertilizantes y pesticidas.

Cómo se protege la calidad: potabilización y depuración

La protección de la calidad de las aguas ha pasado de una situación en que sólo se ponía remedio a las situaciones más graves, como vertidos tóxicos que acababan con la vida de un tramo de un río, a la conciencia de que es necesario conservar en buen estado las aguas, como un todo, en todas las fases del ciclo hidrológico bajo control humano. Esto es más fácil de decir que de hacer.

Dos políticas principales confluyen en las actuaciones que se llevan a cabo: una "de final de chimenea", que plantea la depuración de todos los vertidos en las instalaciones adecuadas, y otra más preventiva, que supone reducir o eliminar en algunos casos los vertidos contaminantes, por ejemplo reduciendo el uso de fertilizantes en la agricultura o eliminando procesos tóxicos en las fábricas.

La primera opción es la más utilizada. Las actuaciones principales son, por lo tanto, la construcción de

Estaciones de Depuración de Aguas Residuales (EDARs).

A lo largo de los años 80 y 90, las instituciones responsables elaboraron sus correspondientes planes de saneamiento y depuración.

Actualmente, la Directiva 91/271/CEE plantea objetivos concretos de depuración con vistas a conseguir un tratamiento casi completo de las aguas residuales en el año

2005. La Directiva establece tres tipos de áreas en las que los vertidos deben recibir un tratamiento mínimo distinto: las zonas normales, las sensibles, en las que se exige la reducción de nutrientes (nitrógeno y fósforo) y las menos sensibles, con exigencias de depuración reducidas, sólo en los puntos donde se vierte al mar.

La potabilización.

La fabricación de agua potable se lleva a cabo en las Estaciones de Tratamiento de Aguas Potables (ETAPs). La calidad de la materia prima utilizada, que se llama agua bruta, influye en la calidad del agua potable obtenida. Si el agua bruta es de buena calidad, sólo será necesario un ligero tratamiento de afine para conseguir agua potable de excelente calidad. Pero si el agua bruta es de mala calidad, el proceso de potabilización se complica y encarece, y la calidad del producto final no será todo lo buena que sería de desear. Cuando la ciudad utiliza aguas subterráneas, como no es raro en el sureste peninsular y casi obligado en las Islas Baleares, es normal que las mismas estén fuertemente cargadas de sales y, en ocasiones, de otros contaminantes más peligrosos.

Esta circunstancia obliga a procedimientos de potabilización más costosos para cumplir las especificaciones legales que debe cumplir el agua para consumo humano.

Materiales y reactivos

Materiales:

Reactivos:

Cuestionario

• I. ¿Cuál es el pH óptimo para llevar a cabo la determinación de cloruros? Justifique sus respuestas con las reacciones químicas correspondientes.

Generalidades

Los cloruros son una de las sales que están presentes en mayor cantidad en todas las fuentes de abastecimiento de agua y de drenaje. El sabor salado del agua,  producido por los cloruros, es variable y dependiente de la composición química del agua, cuando el cloruro está en forma de cloruro de sodio, el sabor salado es detectable a una concentración de 250 ppm de NaCl. Cuando el cloruro está presente como una sal de calcio ó de magnesio, el típico sabor salado de los cloruros puede estar ausente aún a concentraciones de 1000 ppm.

El cloruro es esencial en la dieta y pasa a través del sistema digestivo, inalterado.  Un alto contenido de cloruros en el agua para uso industrial, puede causar corrosión en las tuberías metálicas y en las estructuras. La máxima concentración permisible de cloruros en el agua potable es de 250 ppm, este valor se estableció más por razones de sabor, que por razones sanitarias.

Principios

El pH óptimo para llevar a cabo el análisis de cloruros es de 7.0 a 8.3 , ya que cuando tenemos valores de pH mayores a 8.3,  el ión Ag+ precipita en forma de Ag (OH); cuando la muestra tiene un pH menor que 7.0, el cromato de potasio se oxida a dicromato, afectando el viraje del indicador.

• II. ¿Por qué es importante la alcalinidad del agua? ¿Son iguales los términos de alcalinidad y basicidad(pH)?

La alcalinidad en el agua tanto natural como tratada, usualmente es causada por la presencia de iones  carbonatos ( CO3= ) y bicarbonatos ( HCO3- ), asociados con los cationes Na+, K+ Ca+2 y Mg+2 . La alcalinidad se determina  por titulación de la muestra con una solución valorada de un ácido fuerte como el HCl, mediante dos puntos sucesivos de equivalencia, indicados ya sea por medios potenciométricos o por medio del cambio de color utilizando  dos indicadores ácido-base adecuados.

La basicidad o alcalinidad es la capacidad acidoneutralizante de una sustancia química en solución acuosa. Esta alcalinidad de una sustancia se expresa en equivalentes de base por litro o en su equivalente de carbonato cálcico.

Debido a que la alcalinidad de la mayoría de las aguas naturales está compuesta casi íntegramente de iones de bicarbonato y de carbonato, las determinaciones de alcalinidad pueden dar estimaciones exactas de las concentraciones de estos iones.

La alcalinidad es la medida de la capacidad tampón de una disolución acuosa, o lo que es lo mismo, la capacidad de ésta para mantener su pH estable frente a la adición de un ácido o una base.

• III. ¿Cuáles son las interferencias más comunes al determinar la alcalinidad en el agua?

En este método, la alcalinidad se determina  por titulación de la muestra con una solución valorada de un ácido fuerte como el HCl, mediante dos puntos sucesivos de equivalencia, indicados por medio del cambio de color de dos indicadores ácido-base adecuado.

Cuando se le agrega a la muestra de agua indicador de fenolftaleína y aparece un color rosa, esto indica que la muestra tiene un  pH mayor que 8.3 y es indicativo de la presencia de carbonatos. Se procede a titular con HCl valorado, hasta que el color rosa vire a incoloro, con esto, se titula la mitad del CO3=. En enseguida se agregan unas gotas de indicador de azul bromo fenol, apareciendo una coloración azul y se continúa titulando con HCl hasta la aparición de una coloración verde. Con esto, se titula los bicarbonatos (HCO3-)   y la mitad restante de los carbonatos (CO3=). Si las muestras de agua tienen un  pH  menor que 8.3 la titulación se lleva a cabo en una sola etapa. Se agregan unas gotas de indicador de azul de bromo fenol, apareciendo una coloración azul y se procede a titular  con  solución de HCl hasta la aparición  de  un color verde con eso se titula los HCO3-.

Interferencias

El color de la muestra, alta concentración de cloro y  la formación de precipitados al titular la muestra, interfieren, ya que pueden enmascarar el cambio de color del indicador.

• IV. En cada uno de los análisis colocar las reacciones químicas correspondientes.

• a) Determinación De Dióxido De Carbono Libre

El factor corrosión en la mayoría de aguas es el CO2, especialmente cuando está acompañado de oxigeno, pero en residuos industriales es la acidez mineral.

• b) Determinación De Cloruros (Método De Mohr)

El método de Mohr emplea una solución de nitrato de plata para la titulación. El método se basa en que en la titulación el ion cloruro es precipitado como cloruro de plata blanco:

El punto final de titulación puede detectarse usando un indicador capaz de demostrar la presencia de exceso de iones de El indicador usado es el cromato de potasio el cual suministra iones croma. Cuando la concentración de ion plata aumenta hasta exceder el producto de solubilidad del cromato de plata y en ese instante comienza a formase un precipitado amarillo-rojizo:

La formación del precipitado amarillo-rojizo se toma como evidencia, de que todos los cloruros han sido precipitados.

• c) Determinación De Sulfuro De Hidrogeno

Los sulfuros presentes en la muestra reaccionan con yodo en solución acida y se oxidan en azufre.

Por lo tanto, a la muestra se le agrega una cantidad conocida, en exceso de yodo. El yodo, en solución acida, reacciona con los sulfuros oxidándolos en azufre. El exceso de yodo agregado se determina por titulación con Tiosulfato de sodio estándar, usando solución de almidón como indicador; mientras haya yodo en exceso se observará el color típico azul producido por el almidón."

• d) Determinación De La Alcalinidad

Las reacciones de hidrolizacion son las siguientes:

En la titulación con HCl, los iones hidrogeno del acido reaccionan con la alcalinidad de acuerdo con las siguientes ecuaciones:

• e) Determinación De Oxigeno Disuelto

El método se basa en el hecho de que el oxigeno oxida el ion Mn++ a un estado superior de valencia en condiciones alcalinas, y en que el manganeso en estado superiores de valencia es capaz de oxidar el ion I- a yodo libre I2 0 en condiciones acidas. La cantidad de yodo liberado es medida con solución estándar de Tiosulfato de sodio y es equivalente a la cantidad de oxigeno disuelto originalmente presente en la muestra.

Las reacciones involucradas en el proceso pueden representarse en la forma siguiente:

• V. En la determinación de sulfuro de hidrógeno que tipo de titulación se utiliza, explique su respuesta.

Sulfuro de hidrógeno

El sulfuro de hidrógeno es un gas con un olor desagradable característico a «huevos podridos» y es detectable en concentraciones muy bajas (por debajo de 0,8 µg/m3) en el aire. Se forma por hidrólisis de los sulfuros en el agua. Sin embargo, la concentración de sulfuro de hidrógeno en el agua de consumo será generalmente baja porque los sulfuros se oxidan rápidamente en aguas bien oxigenadas.

La toxicidad aguda para las personas del sulfuro de hidrógeno inhalado es alta; se puede observar irritación ocular por inhalación de concentraciones del gas de 15-30 mg/m3. Aunque no hay datos sobre su toxicidad por vía oral, es improbable que una persona pueda ingerir una dosis nociva de sulfuro de hidrógeno en el agua de consumo. Por consiguiente, no se propone ningún valor de referencia; no obstante, el sulfuro de hidrógeno no debe ser detectable en el agua de consumo por su sabor u olor.

Antecedentes de la determinación del valor de referencia

Las Normas internacionales para el agua potable de la OMS de 1958, 1963 y 1971 no hicieron referencia al sulfuro de hidrógeno. En la primera edición de las Guías para la calidad del agua potable, publicada en 1984, se recomendó que el sulfuro de hidrógeno no fuese detectable por el consumidor, basándose en consideraciones relativas a las características organolépticas del agua. No se consideró necesario establecer un valor de referencia ya que el consumidor puede detectar fácilmente cualquier contaminación. En las Guías de 1993 no se propuso ningún valor de referencia basado en efectos sobre la salud, ya que no hay datos sobre la toxicidad por vía oral; no obstante, es improbable que una persona pueda ingerir una dosis nociva de sulfuro de hidrógeno en el agua de consumo. Se calcula que los umbrales gustativo y olfativo del sulfuro de hidrógeno se encuentran entre 0,05 y 0,1 mg/l.

"El sistema usado es el método yodo métrico, el cual es adecuado para determinar concentraciones de sulfuros mayores de 1 mg/L. los sulfuros presentes en la muestra reaccionan con yodo en solución acida y se oxidan en azufre.

Por lo tanto, a la muestra se le agrega una cantidad conocida, en exceso de yodo. El yodo, en solución acida, reacciona con los sulfuros oxidándolos en azufre. El exceso de yodo agregado se determina por titulación con Tiosulfato de sodio estándar, usando solución de almidón como indicador; mientras haya yodo en exceso se observará el color típico azul producido por el almidón."

• VI. Aparte del método utilizado para determinar cloruros en el agua, ¿Qué otro método se puede utilizar? ¿Qué ventajas o desventajas tiene?

CLORUROS (Cl-): El ion cloruro (Cl-), es uno de los aniones inorgánicos principales en el agua natural y residual.

Los contenidos de cloruros de las aguas son variables y se deben principalmente a la naturaleza de los terrenos atravesados. Habitualmente, el contenido de ion de cloruro de las aguas naturales es inferior a 50 mg/L.

En el agua potable, el sabor salado producido por el Cl- es variable y depende de la composición química del agua.

VOLUMETRIAS DE PRECIPITACIÒN: En las volumetrías de precipitación se mide el volumen de solución tipo, necesario para precipitar completamente un catión o anión del compuesto que se analiza.

Los métodos del Mohr y Volhard son ejemplos de volumetrias de precipitación.

Método de Mohr: El método se utiliza para determinar iones cloruro y bromuro de metales alcalinos, magnesio y amonio. La valoración se hace con solución patrón de AgNO3. El indicador es el ion cromato CrO4 =, que comunica a la solución en el punto inicial una coloración amarilla y forma en el punto final un precipitado rojo ladrillo de cromato de plata, Ag2CrO4. Las reacciones que ocurren en la determinación de iones cloruro son:

La solución debe tener un pH neutro o cercano a la neutralidad. Un pH de 8.3 es adecuecuado para la determinación.

La solución patrón de AgNO3 se puede preparar por el método directo dado que el nitrato de plata es un reactivo tipo primario; con el objeto de compensar los errores en la precipitación del punto final se prefiere el método indirecto y la solución se valora con NaCl químicamente puro. Cuando la solución tipo se prepara por el método indirecto no es necesario el ensayo en blanco, porque el exceso empleado en la valoración de la sustancia problema se compensa con el empleado en la valoración del AgNO3 .

Método de Volhard. Este método de titulación se usa para la determinación de plata y compuestos de plata, aniones que se precipitan con plata como Cl- , Br – , I – , SCN- y AsO4 -4 . Para el caso de determinación de un anión , se acidula con HNO3, se agrega un exceso de solución tipo de AgNO3 para precipitar el anión y se valora por retroceso el exceso de Ag+, con solución patrón de tiocianato de potasio; el indicador es el Fe+3 , que proporciona color rojo a la solución. Las reacciones que ocurren en la determinación de iones cloruro son:

Autor:

Merly Geraldine Hidalgo