11. Corrientes oceánicas
Las corrientes oceánicas cercanas a la superficie afectan a los barcos, y la mayoría de la información sobre ellas proviene de los informes de los marinos sobre su deriva con respecto al rumbo deseado. Pese a las diferentes formas que tienen los océanos Atlántico, Índico y Pacífico, poseen estructuras de corrientes superficiales similares, dominadas por una circulación (o giro) de amplitud oceánica, siendo las corrientes mucho más fuertes en las estrechas regiones cercanas a las fronteras occidentales. La corriente del Golfo en el Atlántico norte y la de Kuro-Shivo en el Pacífico son las más conocidas; la corriente correspondiente en el Océano Índico, la de Somalia, se complica por la variación estacional del monzón. Cerca del ecuador en todos los océanos hay dos corrientes con dirección Oeste; en los océanos Pacífico, Índico y en parte del Atlántico, están separadas por una contracorriente ecuatorial con dirección Este. En el océano Antártico no hay una barrera continental continua (aunque el estrecho pasaje de Drake puede causar un efecto parecido) y la corriente superficial principal fluye en círculo alrededor de la Tierra en la corriente circumpolar antártica, con dirección Este. Los mapas publicados de las corrientes oceánicas superficiales se basan en situaciones promedio: en un caso particular, la corriente puede ser muy distinta, en especial en corrientes como la del Golfo con meandros y vertientes anulares que se arremolinan de forma complicada. Las grandes corrientes superficiales varían con el viento y el tiempo atmosférico, pero pueden considerarse semipermanentes.
Hay algunas corrientes subsuperficiales de carácter semipermanente. Quizá las más interesantes sean las corrientes inferiores ecuatoriales encontradas en los océanos Atlántico y Pacífico, y de modo esporádico en el Índico, que fluyen desde el Oeste a velocidades superiores a un metro por segundo, a una profundidad de unos 100 m, en el ecuador. Existen otras corrientes subsuperficiales semipermanentes donde se forma agua densa en cuencas con umbral poco profundo: el agua densa supera este umbral creando una corriente hacia la cuenca oceánica exterior. Son ejemplos típicos el flujo de agua pesada desde el mar Mediterráneo hacia el océano Atlántico en Gibraltar y desde el mar Rojo hacia el océano Índico en el estrecho de Bab-al-Mandeb. El agua densa también fluye hacia el océano Atlántico a través de varios umbrales en la dorsal que une Groenlandia, Islandia y Escocia.
Aparte de esto, nuestros conocimientos de las corrientes subsuperficiales son difíciles de compendiar porque resultan muy variables. El agua fría originada en el extremo norte del Atlántico o en el mar de Weddell ocupa todas las cuencas profundas del océano; por lo tanto, debe de haber una corriente profunda dirigida hacia el ecuador, pero el camino que toma no está bien establecido. Se piensa que en el Atlántico norte hay una cavidad profunda vertical-meridional con agua que fluye hacia el Sur con temperaturas bajas. No hay una fuente de agua profunda en el océano Pacífico, y la circulación relativamente lenta tiene lugar, en general, encima de los 800 m: el agua cálida fluye hacia el Norte en Kuro-Shivo y vuelve en el Pacífico central y oriental a temperaturas menores. El océano Índico tampoco tiene formaciones de agua profunda. Se ha observado algo de flujo hacia el polo en forma de corrientes subsuperficiales en las fronteras occidentales, como contracorrientes bajo la corriente del Golfo a profundidades mayores de 2.000 m. En el resto del océano las corrientes promedio quedan ocultadas por la variabilidad introducida por los remolinos oceánicos de tamaño medio. Se parecen a depresiones y anticiclones meteorológicos, pero son menores (por lo general, de unos 100 m) y tienen corrientes del orden de 10 cm por segundo. Estas circulaciones suelen durar unos 100 días y sus corrientes variables asociadas ocultan las corrientes medias más pequeñas. Aunque la velocidad media de las corrientes oceánicas profundas es pequeña, éstas transportan grandes cantidades de calor y de agua dulce; por tanto, son importantes para el mantenimiento del clima.
Interacción aire-mar
Aparte de las mareas, todos los movimientos atmosféricos y oceánicos están impulsados por el Sol. Hay dos preguntas básicas: ¿Qué le ocurre a la radiación solar? ¿Y qué le ocurre al agua? La mayoría de la energía solar llega a los trópicos, mientras que la radiación de onda larga saliente está distribuida más uniformemente entre las distintas latitudes. El exceso de calor en las latitudes bajas se transfiere hacia los polos por movimientos en la atmósfera y en el océano. La atmósfera puede considerarse como una máquina de calor gigante e ineficiente que absorbe calor en el cinturón ecuatorial caliente, perdiéndolo más cerca de los polos. En las latitudes bajas el aire asciende, formando cinturones ecuatoriales de lluvia, viajando en dirección polar antes de descender en los anticiclones subtropicales y volviendo al ecuador como vientos alisios. En latitudes mayores a 30° latitud N y 30° latitud S los vientos suelen dirigirse hacia el Oeste, pero se producen depresiones y anticiclones itinerantes que provocan inestabilidades meteorológicas en las latitudes medias. Tanto el nicho meridional de baja latitud como las perturbaciones de menor escala transfieren calor desde los trópicos hacia los polos. También determinan la circulación general en la atmósfera (los vientos del mundo).
Estos comportamientos de los vientos son los que inducen las corrientes superficiales medias del océano, impulsadas sobre todo por el viento. Las corrientes más profundas se originan por diferencias de densidad. Así puede producirse la circulación termoclina efectuada por el hundimiento del agua superficial fría y salina, y por tanto densa, como para llegar y llenar los cuencas profundas del océano. Los mecanismos no están claros y puede que las circulaciones impulsadas por el viento y las impulsadas por diferencias de densidad interactúen. Se están usando modelos informáticos del océano, y de la relación atmósfera-océano, para estudiar los movimientos implicados. Es muy importante llegar a una comprensión más profunda del clima para poder obtener fiabilidades mayores en las predicciones meteorológicas y en la determinación de la escala y de la intensidad de cualquier calentamiento global posible.
Un programa internacional mayor, el Experimento de Circulación Oceánica Mundial (WOCE, siglas en inglés), está en marcha y permitirá un gran incremento de los conocimientos sobre la estructura y la circulación de los océanos. También hay proyectos para el establecimiento de un Sistema de Observación del Clima Global que incluirá un Sistema de Observación Oceánica Global (GOOS, siglas en inglés). Este sistema está siendo diseñado para que suministre observaciones oceánicas recogidas de forma regular durante décadas que permitan seguir los cambios en la circulación oceánica.
Los usos económicos del océano dependen de cosas tan básicas como son su gran superficie y volumen, junto a las propiedades físicas y químicas del agua marina. Su combinación de densidad alta y viscosidad baja lo hacen apropiado para el desplazamiento de barcos; su composición química compleja sustenta un entramado alimentario complicado que empieza en la fotosíntesis e incluye a los peces que los seres humanos encuentran sabrosos y nutritivos. Su opacidad a la radiación solar lo hace oscuro, y esto, junto a su volumen enorme, alienta la ocultación en él de cualquier cosa, desde deshechos hasta submarinos nucleares. Sus calores específico y latente elevados lo convierten en regulador del clima terrestre y de la existencia humana. El océano ha sido utilizado desde mucho antes de la historia registrada: sin embargo, hoy hay mucha más gente con maquinaria, herramientas y fuentes de energía más poderosas. Se requiere una comprensión mejorada del océano si no se quiere sobreexplotar su capacidad.
El océano ha sido utilizado tradicionalmente como sostén de los barcos, como fuente de alimento y como vertedero; y crece su reconocimiento como componente vital en la regulación del clima. Componentes químicos valiosos pueden ser extraídos del agua marina, y la recuperación de minerales del mar, como hidrocarburos, es una industria principal que extiende gradualmente sus operaciones a las aguas más profundas. Por otra parte, la actividad militar, como la lucha antisubmarina, está en declive con el fin de la Guerra fría; sus recursos de investigación y desarrollo en el océano profundo están siendo transferidos en parte hacia las aguas costeras. Los barcos de superficie están más relacionados con las olas que con las corrientes; por tanto, se está haciendo un uso creciente de predicciones de oleaje basadas en modelos informáticos que utilizan las velocidades de los vientos dadas por las predicciones meteorológicas. Los resultados se comparan con las observaciones hechas en los barcos y con las observaciones de altura de las olas realizadas desde los altímetros de los satélites, que miden también las velocidades de los vientos de superficie. Otros instrumentos, los medidores de dispersión, miden tanto la velocidad del viento como su dirección. Las predicciones de olas también son valiosas para los barcos pesqueros, así como el sistema sonar para la localización de peces. La oceanografía pesquera, sin embargo, es una disciplina muy complicada. La abundancia variable de bancos de peces es difícil de predecir. Gestionar la industria para no exceder lo que se piensa hoy que es el desarrollo sostenible, presenta problemas internacionales complejos, tanto para establecer como para cumplir los tratados necesarios. Hay pocas esperanzas de que la pesca suministre más de una pequeña fracción de las necesidades mundiales de proteínas. El océano es tan grande que incita el vertido de materia sobrante en su interior por parte de industrias y de ciudades que quieren evitar el gasto adicional de los vertidos en tierra o del procesado o reciclado de sus desechos. Todo el mundo conoce algún caso de contaminación del agua marina, pero hay pocas estimaciones fiables sobre el material vertido y sobre los lugares de vertido. Más de las tres cuartas partes de las contaminaciones marinas provienen de fuentes situadas en tierra, y un tercio de éstas tiene origen aéreo, que engloba algunos contaminantes de las emisiones de los vehículos. Sólo un 12% proviene de las embarcaciones, como resultado de descargas operativas, de accidentes o de basura (véase Contaminación por crudos).
Ya hace muchos años que el valor de la producción de petróleo y de gas en el mar supera el de las capturas mundiales de pesca. Se siguen encontrando reservas muy cargadas, aunque a profundidades cada vez mayores y en regiones con entornos mucho más duros para la resistencia de las estructuras de extracción y para el funcionamiento de las industrias de servicios de apoyo. La explotación de los materiales del lecho oceánico se limita principalmente a la extracción de arena y de grava desde profundidades relativamente pequeñas. Ha habido pocos progresos en la extracción propuesta de metales de los nódulos de manganeso encontrados en grandes cantidades en el fondo del océano profundo, de los sedimentos ricos en metales que se sabe que existen en huecos de la grieta del mar Rojo o de los asociados con las grietas hidrotermales de los océanos Atlántico y Pacífico. Ciertos elementos químicos, como el bromo, siguen siendo extraídos del agua del mar, y hay un interés creciente sobre los productos farmacéuticos que se obtienen de la biota marina. El agua misma representa un recurso valioso en la producción de agua dulce en muchos lugares del mundo donde la desalinización o la ósmosis inversa son rentables, pese a que el calor latente elevado del agua impone elevados costes energéticos.
Cada vez se reconoce más que el océano actúa como un regulador del clima, pero, a pesar de la expansión y de los progresos de la ciencia marina en este siglo, los científicos tienen pocos conocimientos sobre las propiedades, las poblaciones y los procesos del océano. Modelos informáticos avanzados de la relación atmósfera-océano han sido desarrollados, pero requieren mejor y más completa información de los procesos oceánicos. Hasta que no alcancen un estado más avanzado no podremos esperar predicciones fiables de los cambios climáticos provocados por el incremento de dióxido de carbono, de metano o de otros gases con actividad radiactiva en la atmósfera.
Se espera que el océano y la atmósfera permanezcan más o menos en su estado actual durante cientos de millones de años. En unas pocas generaciones la población mundial excederá los diez mil millones de personas, la mayoría en los países en vías de desarrollo; entonces nuestra supervivencia dependerá de una mejor comprensión de la interacción entre nuestros limitados recursos biológicos y físicos.
El hombre debe disponer de agua natural y limpia para proteger su salud.
¿Cuando el agua se considera contaminada?
Cuando su composicion o estado no reune las condiciones requeridas para los usos a los que se hubiera destinado en su estado natural.
El agua tiene una doble accion sobre la salud.
En condiciones normales disminuye la posibilidad de contraer enfermedades como el colera , la fiebre tifoidea, la disenteria y las enfermedades diarreicas; esta ultima es la principal causa de mortalidad de los niños de 1 a 4 años.
Aleja los materiales excrementicos y residuales (agua cloacales).
El crecimiento de la industrializacion, de la urbanizacion y de la poblacion humana acercienta los problemas de contaminacion y en cosecuencia el suministro de agua potable y el tratamiento de las aguas cloacales.
El agua es un liquido con mayor poder disolvente, posee una gran capacidad calorifica: es decir, sin provocar demaciadas variaciones en su propia temperatura, absorbe bastante calor.
Las fuentes de agua de que disponemos son : el agua de lluvia, de rios, de lagos, de mares y aguas subterraneas; se encuentran en muchas rocas y piedras durisimas y se hallan en la atmosfera en forma de nubes o nieblas.
En el cuerpodel ser humano, animales,y plantas, el agua forma practicamente dos tercios o los tres cuartos ( a veces mas) de su peso total.
El agua es el elemento vital para la alimentacion, hingiene y actividades del ser humano, la agricultura y la industria. Por eso, las exigencias higienicas son mas rigurosas con respecto al las agua destinadas al consumo de la poblacion, exigencias que estan siendo cada vez menos satisfechas, por su contaminacion, lo que reduce la cantidad y calidad del agua disponible, como tambien sus fuentes naturales.
Los rios y lagos se contaminan por que en ellos son vertidos los productos de desecho de las areas hurbanas y de las industrias.
El agua potable, para que pueda ser utilizada para fines alimenticios debe estar totalmente limpia , ser insipida, inodora e incolora y tener una temperatura aproximada de 15ºC ; no debe contener bacterias, virus parasitos u otros germenes que provoquen enfermedades, tales como la fiebre tifoidea, la fiebre paratifoidea, diarreas, hepatitis etc.; ademas, el agua potable no debe exeder en cantidades de sustancias minerales mayores de los limites establecidos.
El agua que nos proporciona, en sus distintas formas, la naturaleza, no reune los requisitos par ser consumida por el ser humana debido a la contaminacion. Para lograr la calidad de agua potable se realiza destilacion u otros procesos de purificacion
Por lo tanto, la contaminacion del agua se produce por:
1.- Eliminacion de desechos de las areas urbanas e industriales( aguas servidas)
2.- La aplicacion descontrolada de productos quimicos al suelo, que mas tarde son arrastrados por el agua.
3.- Agregados de combustibles, aceites o insecticidas a las aguas.
Contaminacion o polucion de aguas
Es seguro que has oido utilizar este termino y has leido en la prensa algo relacionado con ello.Tanto las aguas continentales como las oceanicas han de tener unas condiciones determinadas causas, pueden variar la condiciones del medio de tal modo que se haga dificil o imposible la vida; se ha producido una contaminacion o polucion. Estas causas pueden ser de tipo organico, quimico, radiactivo, etc.
La acumulacion en gran escala de moleculas organicas tiene una aflencia nociva para el desarrollo de la comunidad de seres vivos.
La polucion quimica se produce cuando llegan a las aguas sustancias que no existian y a las cuales no estaban adaptados los organismos por lo cual impiden el funcionamiento de algunos mecanismos fisiologicos. Detergentes, sustancias quimicas que van a parar a los rios el mar y que provienen de explotaciones mineras e industriales: sales de cobre , plomo , mercurio, zinc , etc.
Las explotaciones nuclares puenden, si no se vigilan minuciosamente, llevar a las aguas productos cuyas radiaciones son de efectos desastrosos para los seres vivos. a estos se refieren la polucion radiactiva .
Contaminacion De Los Mares
Al juntarse el agua de los rios con los mares estos sufren las consecuencias de la contaminacion de los rios, provocando una intoxicacion a los peces, a lo que lleva una disminucion de la produccion pesquera en las zonas costeras, por mortalidad de peces.
El mar se contamina, ademas, cuando los barcos que transportan crudos petroliferos accidentes y estas materias contaminadas caen en el oceano.
Cuando es vertido este elemento al mar, los hidrocarburos, por ser miscibiles con el agua, flotan en ella y forman una capa que se mueve al ritmo de las corrientes marinas. Una parte de este proceso se disuelve y el resto termina en las playas.
Contaminación de los océanos
Como los océanos son tan vastos, los seres humanos creyeron en otra época que era virtualmente imposible contaminar estas masas tan enormes de agua. Durante décadas, hemos utilizado los océanos como vertederos de nuestras aguas fecales, basuras, desechos químicos e incluso radiactivos. Como también utilizamos los océanos para el transporte, muchos accidentes de navegación han resultado contaminantes. Para proteger la vida marina y la salud de nuestro planeta, debemos encontrar soluciones a estos problemas.
Los problemas de la contaminación
El mar negro y el mediterráneo contienen algunas de las aguas mas contaminadas del mundo, pero los piases ribereños han formado un grupo para estudiar y controlar la contaminación.
Aguas mortales
Los desechos industriales, incluso en concentraciones muy pequeñas, son extremadamente tóxicos para la vida marina, las aguas contaminadas pueden producir también brotes de hepatitis, cólera y disentería en los seres humanos.
Demasiadas algas
El vertido de alcantarillas y fertilizantes origina un desarrollo rápido de algas llamado floraciones algales. Al principio, esto produce un aumento de la cantidad de peces en la zona. Sin embargo, cuando las algas mueren, su descomposición consume una gran cantidad de oxigeno del agua, causando posteriormente la muerte de muchos organismos.
Contaminación debida a los plásticos
Las costas super pobladas
Como mucha gente vive cerca de las costas, los océanos sufren las consecuencias de los desperdicios que generan los humanos. Las basuras de plásticos quedan encalladas y afixian la flora y la fauna. La contaminación orgánica es originada por el vertido de aguas fecales y los desechos industriales.
Los nutrientes de algunas sustancias provocan las floraciones algales y un aumento de bacterias, lo que puede matar la flora y la fauna, al gastar el axigeno del agua cuando se descomponen. Las toxinas se desarrollan en los animales marinos y debilitan sus sistemas inmunes, dificultan la reproducción y provocan el desarrollo del cáncer y la destrucción de las aletas.
Fuego
Plataforma de petróleo
Trabajar en una plataforma de perforación submarina es un trabajo muy peligroso.
En 1988 se declaro un fuego en la plataforma de perforación PIPER ALPHA, en el Mar del Norte. Las llamas se elevaron a una altura de 122 metros. Mas de 100 trabajadores quedaron atrapados en aquel infierno, mientras las vigas metálicas se fundían y cain al mar. Bomberos de todo el mundo fueron aerotransportados para apagar el incendio. Durante la Guerra del Golfo Pérsico, de 1991, tuvo lugar otro desastre petrolero. Uno seis millones de barriles de crudo se derramaron en el Golfo, mientras otros muchos millones ardieron en las plataformas de perforación y contaminación del aire.
La tierra en un 70% esta cubierta por agua, aunque esta sólo representa el 0.07% de su masa y el 0.4% de su volumen.
Nuestro planeta tiene 1,360 millones de kilómetros cúbicos de agua. Si se pudiera separar de la fase sólida y poner en el espacio, se formaría una esfera de 2 400 kilómetros de diámetro, que aparenta ser demasiado y sin embargo, sería más pequeña que muchos de los cuerpos de hielo que se encuentran en el sistema solar.
Si se repartiera esta agua entre todos los habitantes del mundo, a cada persona le tocarían 300 millones de metros cúbicos. Esto parece excesivo, pero el 98% del agua es salada y la tecnología actual para tratarla y usarla en el consumo humano o riego es todavía restringida debido a sus altos costos.
Aún más, la mayor parte del 2% del agua dulce se localiza en los casquetes polares o en los acuíferos, por lo que de hecho queda disponible el 0.014% en los lagos y ríos de la superficie terrestre. Si nuevamente se repartiera esta cantidad de agua entre los habitantes de la tierra, ahora les tocarían solamente tres millones de metros cúbicos. Aun así esta cantidad de agua sería suficiente para vivir a plenitud.
Sin embargo, la distribución de este vital líquido en el planeta tierra no es uniforme ni en el espacio, ni el tiempo. Existen regiones que cuentan con grandes cantidades de agua, mientras en otras la escasez es tal, que cualquier clase de vida es restringida. Además, en la mayoría de los países sólo llueve durante unos cuantos meses.
El problema de la disponibilidad se complica cuando la cantidad de agua se relaciona con la población. Por ejemplo, la disponibilidad anual de agua por habitante en metros cúbicos es de 109,000 en Canadá, 15,000 en Rusia, 10,000 en los Estados Unidos de Norteamérica, 5 200 en México y 160 en Arabia Saudita y Jordania.
La República Mexicana tiene una precipitación media anual de 777 milímetros. equivalente a 1,640 kilómetros cúbicos. Del agua que se precipita sobre el territorio mexicano, el 27% se transforma en escurrimiento superficial, esto equivale a 410 kilómetros cúbicos o 410 mil millones de m3, localizados en las 320 cuencas del país. Asimismo, los lagos y lagunas tienen una capacidad de almacenamiento de mil millones de metros cúbicos y se han construido presas que almacenan mil millones de metros cúbicos. La suma de ambos equivale al 47% del escurrimiento anual.
Otra parte de la lluvia se infiltra. Se estima que 48 mil millones de metros cúbicos forman el recurso renovable de los acuíferos. Además, los mantos freáticos que se encuentran bajo las zonas de riego reciben una recarga artificial de mil millones de metros cúbicos de agua. Finalmente, se ha estimado que existen al rededor de 110 mil millones de metros cúbicos de agua. Finalmente, se ha estimado que existen al rededor de 110 mil millones de metros cúbicos de aguas fósiles que podrían utilizarse por una sola vez.
15. Los problemas de contaminacion del agua
Cuando se habla de agua como derecho humano es necesario recapacitar sobre el valor que cada uno de nosotros le damos a la misma. El campesino considera el agua como un bien de propiedad común y local, generador de vida y de riqueza, o fuerza destructiva que condiciona su supervivencia, desarrollo y bienestar. El habitante urbano usa el agua como elemento de consumo que tiene a su alcance con sólo abrir una llave, o al contrario, de un servicio básico faltante. Cuando lo tiene normalmente desperdicia el agua. El industrial lo ve come un insumo más en sus procesos productivos. En la mayoría de los casos no lo incorpora a los mismos y una vez usado lo devuelve al medio ambiente contaminado.
A su vez, para los indígenas el agua alcanza niveles sagrados y se vuelve verdaderamente una cuestión de vida o muerte.
En cuanto a las autoridades es un recurso limitado, cada vez más escaso, con una demanda creciente, no sólo porque la población aumenta, sino también porque las condiciones de vida van mejorando y requiriendo mayores cantidades de agua. Por ello la escasez no sólo es natural, sino también provocado, puesto que la contaminación limita su uso.
Podríamos seguir cuestionando el valor de uso del agua para distintos segmentos de los grupos antes mencionados: los niños, ¿para las mujeres que deben invertir varias horas de su jornada de trabajo diario para transportarla de fuentes lejanas a sus hogares? ¿Cuánto vale el agua para los estudiantes, los ambientalistas, las amas de casa, los científicos?
A su tiempo, disponibilidad, población, procesos productivos y contaminación inciden en la distribución espacial del vital líquido. En México, el 42% del territorio, principalmente en el norte, las precipitaciones medias anuales son inferiores a los 500 milímetros y en algunos casos, como en las zonas próximas al río Colorado, en la frontera con los Estados Unidos de Norteamérica, son inferiores a 50 milímetros. Por el contrario en el 7% del territorio del Sureste, existen zonas con precipitaciones medias anuales superiores a los 2,000 milímetros, localizándose regiones donde se registran precipitaciones mayores a los 5,000 milímetros. En general, estas precipitaciones se registran en unos cuantos meses.
En el territorio nacional existen regiones con disponibilidad que varia entre 211 y 1,478 metros cúbicos anuales por persona. Por otro lado hay zonas, donde esta disponibilidad varía de 14,445 a 33,285 metros cúbicos anuales por persona. En promedio cada habitante dispone de 5 200 metros cúbicos anuales. Esta cantidad parece alta, pero debe recordase que se trata de un promedio y que la mayor parte de la República tiene disponibilidades muy inferiores a ese valor.
El sector agrícola es el mayor consumidor de agua en la mayoría de los países. Utiliza mas del 80% de toda el agua extraída. Normalmente, se considera a la agricultura como el motor del progreso y al agua como el componente esencial de un desarrollo agrícola sostenible.
Desde 1950, el área regada mundialmente se ha incrementado al triple y se estima en aproximadamente 275 millones de hectáreas. Actualmente, casi la mitad del alimento a nivel mundial se produce en sólo el 18% de las tierras regadas. No obstante, en el afán de incrementar el área de riego, se ha puesto poca atención en la eficiencia con que operan los sistemas.
Se pierde mucha agua en la conducción de las presas o pozos hasta las parcelas. Se estima que en promedio, la eficiencia de los sistemas de riego es del 37%, a nivel mundial. Mucho del volumen perdido se vuelve improductivo o se degrada severamente en su calidad, al arrastrar sales, pesticidas y elementos tóxicos del suelo. Por lo tanto, el problema no es siempre de recursos hidráulicos adicionales. En muchos casos, los recursos hidráulicos existen para su manejo es ineficiente y la contaminación lo deterioran.
Los principales problemas de abastecimiento a los centros urbanos son el agotamiento de las fuentes locales, la contaminación de las mismas, los altos costos de captación y conducción del agua y los conflictos generados por los intereses de diferentes usuarios sobre las fuentes. Paradójicamente, ante esta difícil situación, en las ciudades ocurren grandes porcentajes de fugas, se utilizan tecnologías derrochadoras de agua, no se reusa este recurso, los sistemas de facturación y cobranza son deficientes, las tarifas por el servicio frecuentemente no cubren los costos del suministro y existe poca conciencia ciudadana.
En las industrias, las maquinarias, los procesos y los servicios accesorios demandan grandes cantidades de agua. Los usos industriales de este recurso se pueden dividir en tres grandes grupos: transferencia de calor, generación de energía y aplicación a procesos.
En 1980 las aguas residuales en el mundo ascendían a unos 1 870 kilómetros cúbicos y se estima que esta cantidad se incrementará a 2,300 kilómetros cúbicos a finales del siglo.1
De acuerdo con los estudios de 218 cuencas que cubren el 77% del territorio nacional, donde se ubica el 93% de la población, el 72% de la producción industrial y el 98% de la superficie bajo riego, tan sólo en 20 cuencas se genera el 89% de la carga contaminante total, medida como Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBD).
En las cuencas de los ríos Pánuco, Lerma, San Juan y Balsas se recibe el 50% de las descargas de agua residual, otras cuencas con altos niveles de contaminación son las de los ríos Blanco, Papaloapan, Culiacán y Coatzacoalcos.
Los acuíferos mas contaminados se localizan en la Comarca Lagunera, el Valle de México, la región del Bajío y el Valle del Mezquital, así como los que subyacen las zonas agrícolas, este último como producto de los lixiviados de los agroquímicos.
El agua contaminada usada para consumo humano y aseo personal es una vía para la transmisión de enfermedades contagiosas y alteraciones mutagénicas. Casi la mitad de la población del mundo sufre enfermedades relacionadas con el agua y la mayoría de los enfermos son pobres y viven en países en desarrollo. Se estima que solamente las enfermedades diarréicas producen la muerte a cuatro millones de niños anualmente.
La presenta pandemía del cólera que afecta a casi toda América Latina, es una muestra de los efectos devastadores que las enfermedades relacionadas con el agua pueden tener sobre la sociedad.
La tarea básica para limitar las enfermedades de carácter hídrico que afectan sobre todo los niños mayores de cinco años es el saneamiento rural. El abastecimiento de agua potable y los servicios de drenaje en el medio urbano y el mejoramiento de la calidad del agua y la disposición adecuada de las excretas en el medio rural, son tareas básicas que no pueden posponerse si se quiere reducir la mortalidad infantil relacionada con enfermedades hídricas.
En México hemos logrado avances importantes en los dos últimos años. Por ejemplo, se ha reducido en un 54% menos las defunciones de niños menores de cinco años, como resultado de las acciones del Programa Agua Limpia y de las campañas de higiene entre la población más desprotegida. Sin embargo, aún muchos habitantes carecen de los servicios de agua potable y alcantarillado.
El agua es fundamental para la vida.
El hombre, le ha dado diferentes utilidades como Mmm…por ejemplo para regadío, recreo. Así como usos domésticos e industriales entre otros, el mal aprovechamiento de este recurso natural así como su uso para la vida del hombre y la naturaleza, olvidándose de que es un recurso no renopveble y vital para el hombre.
Las principales contaminantes del agua.
El hombre moderno a cambiado el color cristalino radiante a borroso marrón. Accidentalmente o a propósito, le ha arrojado millones de toneladas de suciedad. En el intento de blanquear su ropa las amas de casa solo han logrado, llenar de espuma con detergente de fosfatos, Mmm…por ejemplo algunas de la causa hacen crecer algas y otros vegetales acuáticos volviendo pantanosos los lagos agregan mal sabor y mal olor al agua.
Con sus desechos químicos y derrames de petróleo el hombre ha contaminado las aguas y matado cientos de especies y tal vez el que algunos de ellos se desarrollen desproporcionadamente, provocando un desequilibrio ecológico.
El agua como ya mencionamos es el medio de vida para muchas especies, si su composición se ve alterada entonces los organismos animales y vegetales sufren cambios en sus metabolismos.
Los oceanos del mundo están enfermos por la contaminación, han encontrado Mmm…por ejemplo, cangrejos muertos, envenenados por cadmio, peces infectados por mercurio, DDT, y otros venenos fabricados por el hombre, esta es una de las muchas causas que nos han dejado los avances tecnológicos.
Contaminacion Del Agua En Paraguay
. Actualmente la poblacion urbana del Paraguay que cuenta con un sistema de saneamiento autonomos o individuales es de 321.530 habitantes, según revela un informe elaborado por consultores tecnicos para el proyecto Estrategia Nacional para la Proteccion de los Recursos Naturales (Enaprena).
Solo siete ciudades cifra correspondiente al 12,2% del pais cuentan con alcantarillado sanitario para atender una poblacion de 457.820 pobladores.
En el area rural, prosigue el informe, solo dos localidades (0.05 % del total) disponen de este servicio con una capacidad de atencion para unos 200 habitantes. Teniendo en cuenta el promedio de consumo de agua potable en la ciudad de Asuncion y en el interior de nuestro pais, es posible obtener la cantidad de aguas servidas o usadas que se producen.
En zonas que cuentan con sistemas de distribucion de agua potable, el consumo se sitúa entre 140 a 180 litros diarios por capita. Mientras en aquellos lugares donde el liquido vital es distribuido en tambores u otros recipientes, el uso disminuye hasta alcanzar 60 o 70 litros diarios por persona.
Del total de consumo9 de agua, el estudio de los consultores estima que un 70 u 80% se transforma en aguas usadas o servidas, que van a parar a cauces hidricos o alcantarillados, un gran porcentaje con alto grado de contaminacion por efecto de los componentes quimicos, principalmente detergentes. Estos contienen elementos como el fosforo, cuyo uso fue prohibido en algunos paises americanos y europeos, debido a su accion contaminante. El resultado del analisis hecho por los tecnicos industriales detecto varios agentes contaminantes que tienen su origen en las aguas usadas, entre los que se encuentran materias organicas biodegradables (grasa, proteinas, glúcidos y ciertos detergentes).
Los tecnicos indican que los jabones y productos de limpieza contienen un porcentaje importante de sales inorganicas muchas de las cuales tambien poseen varios componentes quimicos con efecto contaminante.
Estan incluidos igualmente los compuestos provenientes de la alimentacion y que son eliminados por el organismo como el amonio, nitratos, fosfatos y otros.
Estos elementos pueden presentarse bajo diversas formas en las aguas usadas indica el informe de los consultores, como por ejemplo en soluciones (generalmente sales) en solidos en suspension o bajo formas de particulas flotantes, como por ejemplo las grasas.
Tambien esta demostrado que las aguas provenientes de la lluvia contienen un alto porcentaje de materia organica, solidos en suspension, cinc y plomo, según afirma el informe de Enaprena.
Un problema de todos.
La mayor parte de los desechos que el hombre produce en las industrias son arrojado directamente al rio o llevados a traves de arroyos al mismo. Como resultado el agua se contamina como ya sabemos con sustancias que alteran su condicion natural.
Este problema intensifica en los rios y arroyos cercanos a fabricas e industrias, donde se acumula una gran cantidad de productos contaminantes.
Para evitar existen leyes e instituciones como el Servicio Nacional de Saneamiento Ambiental (SENASA) que obligan a las industrias a realizar un tratamiento de sus desechos antes de ser tirados a arroyos y rios.
Rios afectados en nuestro pais.
Lastimosamente hay rios en peligro en nuestro pais por una causa casi ridicula, fabricas cuyos directores ni siquiera saben como hacer inocuos sus residuos o que si lo saben no quieren hacerlo, y estan llenando de pestilencia y descomposicion los rincones mas acogedores de nuestra república.
En Asuncion los arroyos afectados son: Las Mercedes, Pessoa, Capitan Leguizamon, Salinares, Pacova, Valois Rivarola, Yguazú, Del Cauce Mexico, Jaen, Jardin, Mburicao, Salamanca, Zanja Moroti, Ferreira, Lambare, Ybyray, En el Lago Ypacarai las principales industrias que lanzan liquidos industriales son las cutiembres, aceiteras, fabricas de jabon, y mataderos.
La mayoria de las cutiembres son pequeñas, las empresas medianas y algunas grandes utilizan cromo. Se estima que las cutiembres de la region lanzan por dia 707 m3 de efluentes industriales.
La mayoria de las mataderias procesa ganado vacuno, y una empresa grande de Pechugon posee un matadero de aves. Se calcula que los mataderos lanzan 400 m3 por dia de efluentes industriales sin tratamiento previo.
Entre las descargas de liquidos contaminados tambien se encuentran los denominados de origen institucional. En este caso se encuentran varios hospitales. El consumo de agua de cada hospital se estima en 35m3 por dia.
En 1545 los españoles descubrieron el Cerro Rico de Potosi, de donde el imperio Inca se abastecia de plata. Los conquistadores se apropiaron de la explotacion imponiendo a los pueblos indigenas el ingreso a las minas bajo un regimen de esclavitud. Cerro Rico de Potosi todavia es la mayor reserva de plata del mundo. Luego de 400 años de explotacion ininterrumpida, el Cerro Rico siguio la Mina de Porco, la misma donde en agosto de 1996 se produjo el mayor desastre ecologico, en la historia de America Latina, al producirse de un dique que contenia desechos toxicos residuos que fueron a para en las aguas del Pilcomayo. Con la fuga de 350 mil toneladas de desechos contaminantes, este accidente ocurrio bajo responsabilidad de la Compañia Minera del Sur (COMSUR), que se ufana de cumplir la legislacion ambiental boliviana.
Con el estudio de las propiedades físicas y químicas de los elementos oxígeno e hidrógeno lograste comprender cómo reaccionan esos elementos y qué nuevos compuestos pueden surgir como producto de dichas reacciones. El agua es uno de esos compuestos y tiene incalculable valor para las funciones metabólicas de los seres vivos en sentido general y para varias de las actividades que realizan los seres humanos en particular.
El presente programa de actividades pretende orientar el desarrollo del tema El agua: Recurso vital de manera que puedas investigar, reflexionar y plantear tus opiniones acerca de ¿cuáles fuentes de agua tenemos? ¿Cómo se vienen manejando? ¿Qué consecuencias genera? ¿Cómo repercuten estos efectos entre los seres vivos? ¿Qué soluciones podrías proponer para evitar consecuencias negativas de su uso? Cuestiones éstas que tú debes resolver a través de indagaciones varias. De este modo creemos que entenderás la necesidad de conservar las fuentes de agua en buenas condiciones y racionalizar su uso.
Comentarios. El agua: Recurso Vital es un tema de carácter interdisciplinario con implicaciones de tipo tecnológico, social, medio ambiental y de gran repercusión en la vida cotidiana de los estudiantes, no obstante, el desarrollo del mismo se viene realizando, enfocado hacia la disciplina química, con limitadas reflexiones, escasas conexiones con otras disciplinas y un tanto alejadas de las implicaciones ciencias, tecnología, sociedad, demandadas por el actual currículo.
El aspecto químico del tema aún pareciendo abstracto para los estudiantes y de difícil manejo para los profesores, si son introducidos a partir de las diferentes características que posee el agua como componente esencial de la vida, sus diferentes fuentes y usos, susceptibilidad al deterioro y contaminación, entre otras y partiendo de observaciones de las fuentes existente, de las actividades que demandan la utilización de agua en el quehacer diario, podríamos de este modo, desarrollar un trabajo interdisciplinario e integrado de diferentes áreas donde se implican situaciones del diario vivir, de la ciencia y la tecnología a partir de estrategias y procedimientos que despiertan interés y motivación por el estudio del tema.
El agua se aborda cuando se han estudiado las propiedades físico-químicas, obtención y uso industrial de los elementos oxígeno e hidrógeno, del oxígeno, además se ha tratado su importancia en diferentes procesos vitales.
En la unidad que desarrollamos, se hace un estudio del agua como compuesto químico formado por los elementos oxígeno e hidrógeno. El conocimiento de las propiedades y características químicas de dichos elementos sirven de base para entender la reacción de la cual resulta el compuesto agua (H2O), así como el porqué de las propiedades excepcionales que posee el agua y que la hacen tan necesaria para el desarrollo de la vida, y de gran utilidad para el desarrollo industrial y agrícola, de este modo se crean las condiciones para continuar desarrollando el estudio de los demás elementos químicos por bloques (s,p,d,f) según están programados:
Pretendemos con la aplicación de esta metodología desarrollar entre los estudiantes las capacidades y destrezas necesarias para que adquieran actividades favorables ante la ciencia y la vida y puedan llegar a valorarlas en su justa dimensión. Ya que estamos viviendo en una sociedad donde los recursos naturales están sometidos a un proceso de deterioro progresivo y somos conscientes de que conocer el funcionamiento de y entre los componentes del ambiente es esencial para un comportamiento adecuado y consciente de las personas frente al mismo, entendemos que el estudio del agua es un buen punto de partida a favor de dicha concienciación.
Propósito de la Unidad
Tratar a profundidad los contenidos científicos del tema "El Agua", promoviendo el estudio interdisciplinario y medio ambiental del mismo(1)
Contenidos Conceptuales
Composición, estructura y propiedades químicas del agua.
Fuentes y usos del agua.
16. Contaminación y purificación.
El Agua y La Vida.
Procedimentales
Investigar la calidad del agua a partir de análisis caseros y de laboratorio.
Determinar el grado de contaminación del agua (río, laguna y mar) a partir de indicadores indirectos.Recopilar y presentar de forma coherente informaciones directas de su medio y bibliográficas.
Actitudinales
Conocer la legislación existente en el país para conservar las fuentes de agua.
Considerar que el agua es un recurso insustituible para los seres vivos.
Considerar que las personas forman parte de la naturaleza e influyen intencionalmente sobre ella.
Depuración de aguas, nombre que reciben los distintos procesos implicados en la extracción, tratamiento y control sanitario de los productos de desecho arrastrados por el agua y procedentes de viviendas e industrias. La depuración cobró importancia progresivamente desde principios de la década de 1970 como resultado de la preocupación general expresada en todo el mundo sobre el problema, cada vez mayor, de la contaminación humana del medio ambiente, desde el aire a los ríos, lagos, océanos y aguas subterráneas, por los desperdicios domésticos, industriales, municipales y agrícolas. Véase Contaminación atmosférica; Contaminación del agua.
Historia
Los métodos de depuración de residuos se remontan a la antigüedad y se han encontrado instalaciones de alcantarillado en lugares prehistóricos de Creta y en las antiguas ciudades asirias. Las canalizaciones de desagüe construidas por los romanos todavía funcionan en nuestros días. Aunque su principal función era el drenaje, la costumbre romana de arrojar los desperdicios a las calles significaba que junto con el agua de las escorrentías viajaban grandes cantidades de materia orgánica. Hacia finales de la edad media empezaron a usarse en Europa, primero, excavaciones subterráneas privadas y, más tarde, letrinas. Cuando éstas estaban llenas, unos obreros vaciaban el lugar en nombre del propietario. El contenido de los pozos negros se empleaba como fertilizante en las granjas cercanas o era vertido en los cursos de agua o en tierras no explotadas.
Unos siglos después se recuperó la costumbre de construir desagües, en su mayor parte en forma de canales al aire o zanjas en la calle. Al principio estuvo prohibido arrojar desperdicios en ellos, pero en el siglo XIX se aceptó que la salud pública podía salir beneficiada si se eliminaban los desechos humanos a través de los desagües para conseguir su rápida desaparición. Un sistema de este tipo fue desarrollado por Joseph Bazalgette entre 1859 y 1875 con el objeto de desviar el agua de lluvia y las aguas residuales hacia la parte baja del Támesis, en Londres. Con la introducción del abastecimiento municipal de agua y la instalación de cañerías en las casas llegaron los inodoros y los primeros sistemas sanitarios modernos. A pesar de que existían reservas respecto a éstos por el desperdicio de recursos que suponían, por los riesgos para la salud que planteaban y por su elevado precio, fueron muchas las ciudades que los construyeron.
A comienzos del siglo XX, algunas ciudades e industrias empezaron a reconocer que el vertido directo de desechos en los ríos provocaba problemas sanitarios. Esto llevó a la construcción de instalaciones de depuración. Aproximadamente en aquellos mismos años se introdujo la fosa séptica como mecanismo para el tratamiento de las aguas residuales domésticas tanto en las áreas suburbanas como en las rurales. Para el tratamiento en instalaciones públicas se adoptó primero la técnica del filtro de goteo (véase más abajo). Durante la segunda década del siglo, el proceso del lodo activado, desarrollado en Gran Bretaña, supuso una mejora significativa por lo que empezó a emplearse en muchas localidades de ese país y de todo el mundo. Desde la década de 1970, se ha generalizado en el mundo industrializado la cloración, un paso más significativo del tratamiento químico.
Transporte de las aguas residuales
Las aguas residuales son transportadas desde su punto de origen hasta las instalaciones depuradoras a través de tuberías, generalmente clasificadas según el tipo de agua residual que circule por ellas. Los sistemas que transportan tanto agua de lluvia como aguas residuales domésticas se llaman combinados. Generalmente funcionan en las zonas viejas de las áreas urbanas. Al ir creciendo las ciudades e imponerse el tratamiento de las aguas residuales, las de origen doméstico fueron separadas de las de los desagües de lluvia por medio de una red separada de tuberías. Esto resulta más eficaz porque excluye el gran volumen de líquido que representa el agua de escorrentía. Permite mayor flexibilidad en el trabajo de la planta depuradora y evita la contaminación originada por escape o desbordamiento que se produce cuando el conducto no es lo bastante grande para transportar el flujo combinado. Para reducir costes, algunas ciudades, por ejemplo Chicago, han hallado otra solución al problema del desbordamiento: en lugar de construir una red separada, se han construido, sobre todo bajo tierra, grandes depósitos para almacenar el exceso de flujo, después se bombea el agua al sistema cuando deja de estar saturado.
Las instalaciones domésticas suelen conectarse mediante tuberías de arcilla, hierro fundido o PVC de entre 8 y 10 cm de diámetro. El tendido de alcantarillado, con tuberías maestras de mayor diámetro, puede estar situado a lo largo de la calle a unos 1,8 m o más de profundidad. Los tubos más pequeños suelen ser de arcilla, hormigón o cemento, y los mayores, de cemento reforzado con o sin revestimiento. A diferencia de lo que ocurre en el tendido de suministro de agua, las aguas residuales circulan por el alcantarillado más por efecto de la gravedad que por el de la presión. Es necesario que la tubería esté inclinada para permitir un flujo de una velocidad de al menos 0,46 m por segundo, ya que a velocidades más bajas la materia sólida tiende a depositarse. Los desagües principales para el agua de lluvia son similares a los del alcantarillado, salvo que su diámetro es mucho mayor. En algunos casos, como en el de los sifones y las tuberías de las estaciones de bombeo, el agua circula a presión.
Las canalizaciones urbanas acostumbran a desaguar en interceptadores, que pueden unirse para formar una línea de enlace que termina en la planta depuradora de aguas residuales. Los interceptadores y los tendidos de enlace, construidos por lo general de ladrillo o cemento reforzado, miden en ocasiones hasta 6 m de anchura.
Naturaleza de las aguas residuales
El origen, composición y cantidad de los desechos están relacionados con los hábitos de vida vigentes. Cuando un producto de desecho se incorpora al agua, el líquido resultante recibe el nombre de agua residual.
Las aguas residuales tienen un origen doméstico, industrial, subterráneo y meteorológico, y estos tipos de aguas residuales suelen llamarse respectivamente, domésticas, industriales, de infiltración y pluviales.
Las aguas residuales domésticas son el resultado de actividades cotidianas de las personas. La cantidad y naturaleza de los vertidos industriales es muy variada, dependiendo del tipo de industria, de la gestión de su consumo de agua y del grado de tratamiento que los vertidos reciben antes de su descarga. Una acería, por ejemplo, puede descargar entre 5.700 y 151.000 litros por tonelada de acero fabricado. Si se practica el reciclado, se necesita menos agua.
La infiltración se produce cuando se sitúan conductos de alcantarillado por debajo del nivel freático o cuando el agua de lluvia se filtra hasta el nivel de la tubería. Esto no es deseable, ya que impone una mayor carga de trabajo al tendido general y a la planta depuradora. La cantidad de agua de lluvia que habrá que drenar dependerá de la pluviosidad así como de las escorrentías o rendimiento de la cuenca de drenaje.
Un área metropolitana estándar vierte un volumen de aguas residuales entre el 60 y el 80% de sus requerimientos diarios totales, y el resto se usa para lavar coches y regar jardines, así como en procesos como el enlatado y embotellado de alimentos.
Composición
La composición de las aguas residuales se analiza con diversas mediciones físicas, químicas y biológicas. Las mediciones más comunes incluyen la determinación del contenido en sólidos, la demanda bioquímica de oxígeno (DBO5), la demanda química de oxígeno (DQO) y el pH.
Los residuos sólidos comprenden los sólidos disueltos y en suspensión. Los sólidos disueltos son productos capaces de atravesar un papel de filtro, y los suspendidos los que no pueden hacerlo (véase Filtración). Los sólidos en suspensión se dividen a su vez en depositables y no depositables, dependiendo del número de miligramos de sólido que se depositan a partir de 1 litro de agua residual en una hora. Todos estos sólidos pueden dividirse en volátiles y fijos, siendo los volátiles, por lo general, productos orgánicos y los fijos materia inorgánica o mineral.
La concentración de materia orgánica se mide con los análisis DBO5 y DQO. La DBO5 es la cantidad de oxígeno empleado por los microorganismos a lo largo de un periodo de cinco días para descomponer la materia orgánica de las aguas residuales a una temperatura de 20 °C. De modo similar, la DQO es la cantidad de oxígeno necesario para oxidar la materia orgánica por medio de dicromato en una solución ácida y convertirla en dióxido de carbono y agua. El valor de la DQO es siempre superior al de la DBO5 porque muchas sustancias orgánicas pueden oxidarse químicamente, pero no biológicamente. La DBO5 suele emplearse para comprobar la carga orgánica de las aguas residuales municipales e industriales biodegradables, sin tratar y tratadas. La DQO se usa para comprobar la carga orgánica de aguas residuales que, o no son biodegradables o contienen compuestos que inhiben la actividad de los microorganismos. El pH mide la acidez de una muestra de aguas residuales (véase Ácidos y bases). Los valores típicos para los residuos sólidos presentes en el agua y la DBO5 del agua residual doméstica aparecen en la tabla adjunta. El contenido típico en materia orgánica de estas aguas es un 50% de carbohidratos, un 40% de proteínas y un 10% de grasas; y entre 6,5 y 8,0, el pH puede variar.
No es fácil caracterizar la composición de los residuos industriales con arreglo a un rango típico de valores dado según el proceso de fabricación. La concentración de un residuo industrial se pone de manifiesto enunciando el número de personas, o equivalente de población (PE), necesario para producir la misma cantidad de residuos. Este valor acostumbra a expresarse en términos de DBO5. Para la determinación del PE se emplea un valor medio de 0,077 kg, en 5 días, a 20 °C de DBO por persona y día. El equivalente de población de un matadero, por ejemplo, oscilará entre 5 y 25 PE por animal.
La composición de las infiltraciones depende de la naturaleza de las aguas subterráneas que penetran en la canalización. El agua de lluvia residual contiene concentraciones significativas de bacterias, elementos traza, petróleo y productos químicos orgánicos.
Depuración de aguas residuales
Los procesos empleados en las plantas depuradoras municipales suelen clasificarse como parte del tratamiento primario, secundario o terciario.
Primario
Las aguas residuales que entran en una depuradora contienen materiales que podrían atascar o dañar las bombas y la maquinaria. Estos materiales se eliminan por medio de enrejados o barras verticales, y se queman o se entierran tras ser recogidos manual o mecánicamente. El agua residual pasa a continuación a través de una trituradora, donde las hojas y otros materiales orgánicos son triturados para facilitar su posterior procesamiento y eliminación.
Cámara de arena
En el pasado, se usaban tanques de deposición, largos y estrechos, en forma de canales, para eliminar materia inorgánica o mineral como arena, sedimentos y grava. Estas cámaras estaban diseñadas de modo que permitieran que las partículas inorgánicas de 0,2 mm o más se depositaran en el fondo, mientras que las partículas más pequeñas y la mayoría de los sólidos orgánicos que permanecen en suspensión continuaban su recorrido. Hoy en día las más usadas son las cámaras aireadas de flujo en espiral con fondo en tolva, o clarificadores, provistos de brazos mecánicos encargados de raspar. Se elimina el residuo mineral y se vierte en vertederos sanitarios. La acumulación de estos residuos puede ir de los 0,08 a los 0,23 m3 por cada 3,8 millones de litros de aguas residuales.
Sedimentación
Una vez eliminada la fracción mineral sólida, el agua pasa a un depósito de sedimentación donde se depositan los materiales orgánicos, que son retirados para su eliminación. El proceso de sedimentación puede reducir de un 20 a un 40% la DBO5 y de un 40 a un 60% los sólidos en suspensión.
La tasa de sedimentación se incrementa en algunas plantas de tratamiento industrial incorporando procesos llamados coagulación y floculación químicas al tanque de sedimentación. La coagulación es un proceso que consiste en añadir productos químicos como el sulfato de aluminio, el cloruro férrico o polielectrolitos a las aguas residuales; esto altera las características superficiales de los sólidos en suspensión de modo que se adhieren los unos a los otros y precipitan. La floculación provoca la aglutinación de los sólidos en suspensión. Ambos procesos eliminan más del 80% de los sólidos en suspensión.
Flotación
Una alternativa a la sedimentación, utilizada en el tratamiento de algunas aguas residuales, es la flotación, en la que se fuerza la entrada de aire en las mismas, a presiones de entre 1,75 y 3,5 kg por cm2. El agua residual, supersaturada de aire, se descarga a continuación en un depósito abierto. En él, la ascensión de las burbujas de aire hace que los sólidos en suspensión suban a la superficie, de donde son retirados. La flotación puede eliminar más de un 75% de los sólidos en suspensión.
Digestión
La digestión es un proceso microbiológico que convierte el lodo, orgánicamente complejo, en metano, dióxido de carbono y un material inofensivo similar al humus. Las reacciones se producen en un tanque cerrado o digestor, y son anaerobias, esto es, se producen en ausencia de oxígeno. La conversión se produce mediante una serie de reacciones. En primer lugar, la materia sólida se hace soluble por la acción de enzimas. La sustancia resultante fermenta por la acción de un grupo de bacterias productoras de ácidos, que la reducen a ácidos orgánicos sencillos, como el ácido acético. Entonces los ácidos orgánicos son convertidos en metano y dióxido de carbono por bacterias. Se añade lodo espesado y calentado al digestor tan frecuentemente como sea posible, donde permanece entre 10 y 30 días hasta que se descompone. La digestión reduce el contenido en materia orgánica entre un 45 y un 60 por ciento.
Desecación
El lodo digerido se extiende sobre lechos de arena para que se seque al aire. La absorción por la arena y la evaporación son los principales procesos responsables de la desecación. El secado al aire requiere un clima seco y relativamente cálido para que su eficacia sea óptima, y algunas depuradoras tienen una estructura tipo invernadero para proteger los lechos de arena. El lodo desecado se usa sobre todo como acondicionador del suelo; en ocasiones se usa como fertilizante, debido a que contiene un 2% de nitrógeno y un 1% de fósforo.
secundario
Una vez eliminados de un 40 a un 60% de los sólidos en suspensión y reducida de un 20 a un 40% la DBO5 por medios físicos en el tratamiento primario, el tratamiento secundario reduce la cantidad de materia orgánica en el agua. Por lo general, los procesos microbianos empleados son aeróbicos, es decir, los microorganismos actúan en presencia de oxígeno disuelto. El tratamiento secundario supone, de hecho, emplear y acelerar los procesos naturales de eliminación de los residuos. En presencia de oxígeno, las bacterias aeróbicas convierten la materia orgánica en formas estables, como dióxido de carbono, agua, nitratos y fosfatos, así como otros materiales orgánicos. La producción de materia orgánica nueva es un resultado indirecto de los procesos de tratamiento biológico, y debe eliminarse antes de descargar el agua en el cauce receptor.
Hay diversos procesos alternativos para el tratamiento secundario, incluyendo el filtro de goteo, el lodo activado y las lagunas.
Filtro de goteo
En este proceso, una corriente de aguas residuales se distribuye intermitentemente sobre un lecho o columna de algún medio poroso revestido con una película gelatinosa de microorganismos que actúan como agentes destructores. La materia orgánica de la corriente de agua residual es absorbida por la película microbiana y transformada en dióxido de carbono y agua. El proceso de goteo, cuando va precedido de sedimentación, puede reducir cerca de un 85% la DBO5.
Fango activado
Se trata de un proceso aeróbico en el que partículas gelatinosas de lodo quedan suspendidas en un tanque de aireación y reciben oxígeno. Las partículas de lodo activado, llamadas floc, están compuestas por millones de bacterias en crecimiento activo aglutinadas por una sustancia gelatinosa. El floc absorbe la materia orgánica y la convierte en productos aeróbicos. La reducción de la DBO5 fluctúa entre el 60 y el 85 por ciento.
Un importante acompañante en toda planta que use lodo activado o un filtro de goteo es el clarificador secundario, que elimina las bacterias del agua antes de su descarga.
Estanque de estabilización o laguna
Otra forma de tratamiento biológico es el estanque de estabilización o laguna, que requiere una extensión de terreno considerable y, por tanto, suelen construirse en zonas rurales. Las lagunas opcionales, que funcionan en condiciones mixtas, son las más comunes, con una profundidad de 0,6 a 1,5 m y una extensión superior a una hectárea. En la zona del fondo, donde se descomponen los sólidos, las condiciones son anaerobias; la zona próxima a la superficie es aeróbica, permitiendo la oxidación de la materia orgánica disuelta y coloidal. Puede lograrse una reducción de la DBO5 de un 75 a un 85 por ciento.
Tratamiento avanzado de las aguas residuales
Si el agua que ha de recibir el vertido requiere un grado de tratamiento mayor que el que puede aportar el proceso secundario, o si el efluente va a reutilizarse, es necesario un tratamiento avanzado de las aguas residuales. A menudo se usa el término tratamiento terciario como sinónimo de tratamiento avanzado, pero no son exactamente lo mismo. El tratamiento terciario, o de tercera fase, suele emplearse para eliminar el fósforo, mientras que el tratamiento avanzado podría incluir pasos adicionales para mejorar la calidad del efluente eliminando los contaminantes recalcitrantes. Hay procesos que permiten eliminar más de un 99% de los sólidos en suspensión y reducir la DBO5 en similar medida. Los sólidos disueltos se reducen por medio de procesos como la ósmosis inversa y la electrodiálisis. La eliminación del amoníaco, la desnitrificación y la precipitación de los fosfatos pueden reducir el contenido en nutrientes. Si se pretende la reutilización del agua residual, la desinfección por tratamiento con ozono es considerada el método más fiable, excepción hecha de la cloración extrema. Es probable que en el futuro se generalice el uso de estos y otros métodos de tratamiento de los residuos a la vista de los esfuerzos que se están haciendo para conservar el agua mediante su reutilización. Véase Absorción; Precipitación.
El vertido final del agua tratada se realiza de varias formas. La más habitual es el vertido directo a un río o lago receptor. En aquellas partes del mundo que se enfrentan a una creciente escasez de agua, tanto de uso doméstico como industrial, las autoridades empiezan a recurrir a la reutilización de las aguas tratadas para rellenar los acuíferos, regar cultivos no comestibles, procesos industriales, recreo y otros usos. En un proyecto de este tipo, en la Potable Reuse Demonstration Plant de Denver, Colorado, el proceso de tratamiento comprende los tratamientos convencionales primario y secundario, seguidos de una limpieza por cal para eliminar los compuestos orgánicos en suspensión. Durante este proceso, se crea un medio alcalino (pH elevado) para potenciar el proceso. En el paso siguiente se emplea la recarbonatación para volver a un pH neutro. A continuación se filtra el agua a través de múltiples capas de arena y carbón vegetal, y el amoníaco es eliminado por ionización. Los pesticidas y demás compuestos orgánicos aún en suspensión son absorbidos por un filtro granular de carbón activado. Los virus y bacterias se eliminan por ozonización. En esta fase el agua debería estar libre de todo contaminante pero, para mayor seguridad, se emplean la segunda fase de absorción sobre carbón y la ósmosis inversa y, finalmente, se añade dióxido de cloro para obtener un agua de calidad máxima.
Un proceso de tratamiento de las aguas residuales que suele usarse para los residuos domésticos es la fosa séptica: una fosa de cemento, bloques de ladrillo o metal en la que sedimentan los sólidos y asciende la materia flotante. El líquido aclarado en parte fluye por una salida sumergida hasta zanjas subterráneas llenas de rocas a través de las cuales puede fluir y filtrarse en la tierra, donde se oxida aeróbicamente. La materia flotante y los sólidos depositados pueden conservarse entre seis meses y varios años, durante los cuales se descomponen anaeróbicamente.
Tratamiento de aguas residuales
Las aguas residuales contienen residuos procedentes de las ciudades y fábricas. Es necesario tratarlos antes de enterrarlos o devolverlos a los sistemas hídricos locales. En una depuradora, los residuos atraviesan una serie de cedazos, cámaras y procesos químicos para reducir su volumen y toxicidad. Las tres fases del tratamiento son la primaria, la secundaria y la terciaria. En la primaria, se elimina un gran porcentaje de sólidos en suspensión y materia inorgánica. En la secundaria se trata de reducir el contenido en materia orgánica acelerando los procesos biológicos naturales. La terciaria es necesaria cuando el agua va a ser reutilizada; elimina un 99% de los sólidos y además se emplean varios procesos químicos para garantizar que el agua esté tan libre de impurezas como sea posible.
Nube, forma condensada de humedad atmosférica compuesta de pequeñas gotas de agua o de diminutos cristales de hielo. Las nubes son el principal fenómeno atmosférico visible. Como tales, representan un paso transitorio, aunque vital, en el ciclo del agua. Este ciclo incluye la evaporación de la humedad desde la superficie de la Tierra, su transporte hasta niveles superiores de la atmósfera, la condensación del vapor de agua en masas nubosas y el retorno final del agua a la tierra en forma de precipitaciones de lluvia y nieve.
En meteorología, la formación de nubes debida al enfriamiento del aire provoca la condensación de vapor de agua, invisible, en gotitas o partículas de hielo visibles. Las partículas que componen las nubes tienen un tamaño que varía entre 5 y 75 micras (0,0005 cm y 0,008 cm). Las partículas son tan pequeñas que las sostienen en el aire corrientes verticales leves.
Las diferencias entre formaciones nubosas derivan, en parte, de las diferentes temperaturas de condensación. Cuando ésta se produce a temperaturas inferiores a la de congelación, las nubes suelen componerse de cristales de hielo; las que se forman en aire más cálido suelen estar compuestas de gotitas de agua. Sin embargo, en ocasiones, nubes "superenfriadas" contienen gotitas de agua a temperaturas inferiores a la de congelación.
El movimiento de aire asociado al desarrollo de las nubes también afecta a su formación. Las nubes que se crean en aire en reposo tienden a aparecer en capas o estratos; las que se forman entre vientos o aire con fuertes corrientes verticales presentan un gran desarrollo vertical.
Las nubes desempeñan una función muy importante, ya que modifican la distribución del calor solar sobre la superficie terrestre y en la atmósfera. En general, ya que la reflexión de la parte superior de las nubes es mayor que la de la superficie de la Tierra, la cantidad de energía solar reflejada al espacio es mayor en días nublados. Aunque la mayor parte de la radiación solar es reflejada por las capas superiores de las nubes, algo de radiación penetra hasta la superficie terrestre, que la absorbe y la emite de nuevo. La parte inferior de las nubes es opaca para esta radiación terrestre de onda larga y la refleja de vuelta a la Tierra.
El resultado es que la atmósfera inferior absorbe, en general, más energía calorífica en días nublados por la presencia de esta radiación atrapada. Por el contrario, en una día claro la superficie de la Tierra absorbe inicialmente más radiación solar, pero esta energía se disipa muy rápido por la ausencia de nubes. Sin considerar otros efectos meteorológicos relacionados, la atmósfera absorbe menos radiación en días claros que en días nublados.
La nubosidad tiene una influencia considerable en las actividades humanas. La lluvia, vital para la producción de plantas alimenticias, deriva de la formación de las nubes. En los primeros tiempos de la aviación, la visibilidad estaba afectada por las nubes; con el desarrollo del vuelo con instrumentos, que permite al piloto navegar en el interior de una nube grande, este obstáculo ha sido mitigado.
El primer estudio científico de las nubes empezó en 1803, cuando el meteorólogo británico Luke Howard ideó un método de clasificación de nubes. Lo siguiente fue la publicación, en 1887, de un sistema de clasificación que más tarde sirvió de fundamento del conocido Atlas Internacional de las Nubes (1896). Este atlas se revisa y modifica regularmente y se usa en todo el mundo.
Las nubes suelen dividirse en cuatro familias principales según su altura: nubes altas, nubes medias, nubes bajas y nubes de desarrollo vertical; estas últimas se pueden extender a lo largo de todas las alturas. Estas cuatro divisiones pueden subdividirse en género, especie y variedad, describiendo en detalle el aspecto y el modo de formación de las nubes. Se distinguen más de cien tipos de nubes diferentes. A continuación se describen sólo las familias principales y los géneros más importantes.
Nubes altas
Son nubes compuestas por partículas de hielo, situadas a altitudes medias de 8 km sobre la tierra. Esta familia contiene tres géneros principales. Los cirros están aislados, tienen aspecto plumoso y en hebras, a menudo con ganchos o penachos, y se disponen en bandas. Los cirroestratos aparecen como un velo delgado y blanquecino; en ocasiones muestran una estructura fibrosa y, cuando están situados entre el observador y la Luna, dan lugar a halos. Los cirrocúmulos forman globos y mechones pequeños y blancos parecidos al algodón; se colocan en grupos o filas.
Nubes medias
Son nubes compuestas por gotitas de agua, tienen una altitud variable, entre 3 y 6 km sobre la tierra. Esta familia incluye dos géneros principales. Los altoestratos parecen velos gruesos grises o azules, a través de los que el Sol y la Luna sólo pueden verse difusamente, como tras un cristal traslúcido. Los altocúmulos tienen el aspecto de globos densos, algodonosos y esponjosos un poco mayores que los cirrocúmulos. El brillo del Sol y la Luna a través de ellos puede producir una corona, o anillo coloreado, de diámetro mucho menor que un halo.
Nubes bajas
Estas nubes, también compuestas por gotitas de agua, suelen tener una altitud menor de 1,6 km. Este grupo comprende tres tipos principales. Los estratocúmulos son grandes rollos de nubes, de aspecto ligero y de color gris. Con frecuencia cubren todo el cielo. Debido a que la masa nubosa no suele ser gruesa, a menudo aparecen retazos de cielo azul entre el techo nuboso. Los nimboestratos son gruesos, oscuros y sin forma. Son nubes de precipitación, desde las que casi siempre llueve o nieva. Los estratos son capas altas de niebla. Aparecen, como un manto plano y blanco, a alturas por lo general inferiores a los 600 m. Cuando se fracturan por la acción del aire caliente en ascensión, se ve un cielo azul y claro.
Nubes de desarrollo vertical
Las nubes de esta familia alcanzan altitudes que varían desde menos de 1,6 km hasta más de 13 km sobre la tierra. En este grupo se incluyen dos tipos principales. Los cúmulos tienen forma de cúpula o de madejas de lana. Se suelen ver durante el medio y el final del día, cuando el calor solar produce las corrientes verticales de aire necesarias para su formación. La parte inferior es, en general, plana y la superior redondeada, parecida a una coliflor. Los cumulonimbos son oscuros y de aspecto pesado. Se alzan a gran altura, como montañas, y muestran a veces un velo de nubes de hielo, falsos cirros, con forma de yunque en su cumbre. Estas nubes tormentosas suelen estar acompañadas por aguaceros violentos e intermitentes.
Un grupo de nubes anómalo, aunque muy bonito, es el que incluye las nubes nacaradas, o de madreperla, con altitudes entre 19 y 29 km, y las nubes noctilucentes, con altitudes entre 51 y 56 km. Estas nubes, muy delgadas, pueden verse sólo entre el ocaso y el amanecer, en altas latitudes.
El desarrollo de la aviación a gran altura ha introducido un nuevo grupo de nubes artificiales llamadas estelas de condensación. Están formadas por el vapor de agua condensado que, junto a otros gases, es expulsado por los motores de los aviones.
Tipos de nubes
Más de 100 tipos de nubes rodean la superficie terrestre. Según se distribuya tanto la humedad como el calor solar, las nubes suelen clasificarse por su aspecto y altitud.
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