La dureza se debe a la presencia de las sales de calcio y magnesio de bicarbonatos, carbonatos, sulfatos, cloruros y nitratos en el orden en que en mayores cantidades se presentan en la naturaleza.
También sales de hierro, aluminio y manganeso ocasionan dureza, pero no se presentan en cantidades significativas.
Las sales de calcio y magnesio reaccionan con el jabón y lo precipitan en forma de grumos compuestos insolubles; mientras no se haya precipitado todo el calcio y magnesio no se formara espuma.
La dureza es la causante de las incrustaciones en tuberías, caldera, equipos de transferencia de calor, etc.
La dureza se elimina por tratamientos químicos, como ablandamiento, calentamiento, destilación y proceso cal-soda.
Existen varios métodos para la determinación de la dureza siendo el mas usual la titulación con la sal disódica del acido etilendiamino tetraacetico o EDTA, llamada también versenato, esta sal forma un complejo con las sales de calcio y magnesio incoloro. Se emplea como indicador un compuesto orgánico llamado Eriocromo Negro T y que también forma complejos con las sales de calcio y magnesio.
El EDTA puede retirar los iones calcio y magnesio del complejo de Eriocromo Negro T y le hace cambiar de color a la solución. Para determinar dentro de la dureza cual corresponde a sales de calcio y cual a sales de magnesio, se emplea otro indicador llamado Murexide (purpurato de amonio) que en presencia de calcio tiene color rosado y puede virar a pH de 12 a color púrpura. El magnesio no cambia de color al Murexide.
La dureza se clasifica como:
Dureza de carbonatos o temporal: debido a los bicarbonatos, y se refiere a la dureza causada por los de calcio y magnesio. Se elimina parcialmente por calentamiento.
Dureza de no carbonatos o permanente, debida a los sulfatos, cloruros o nitratos de calcio y magnesio, se elimina por métodos químicos.
La forma estequiométrica de expresar la dureza es como: ppm de CaCO3 y en las aguas naturales se clasifica en ppm de CaCO3
Muy blanda < 15
Blanda 15 - 50
Medianamente duras 50 - 100
Duras 100 -200
Muy Duras >200
Bibliografía: Bohórquez A. Hernando. Bebidas No Alcoholicas, Ed. Unad, Colombia.
Sanitización de Sistemas de Agua Farmacéutica
La sanitización de los Sistemas de Agua Farmacéutica es uno de los puntos críticos en la industria, no solo por las grandes cantidades de agua que se consumen sino también por la naturaleza propia del agua, ya que puede caracterizarse e identificase por el tipo y cantidad de sustancias que contiene, como ejemplo, la única diferencia entre el agua para inyectables y el agua potable es su contaminación. Estos atributos de calidad no siempre pueden medirse antes de su uso ya que la contaminación microbiana necesita varios días para poder determinarse y durante ese tiempo, el agua se utiliza, los productos se fabrican y los costes suben. La sanitización es esencial para prevenir la necesidad de retirar o destruir productos por problemas de contaminación causados por el agua.
Sanitización Térmica
El método preferido de sanitización es mediante el calor (75 – 80 ºC periódicamente o en continuo). Tienen la limitación de estar restringido a sistemas que puedan soportar esas temperaturas pero es sumamente efectivo en la reducción de las especies microbianas y fácilmente validable. Una limitación es que el método por calor no remueve el biofilm existente que es la fuente de nutrientes y superficie de contacto para microorganismos y fuente de endotoxinas.
Sanitización Química
Son muy utilizados el Ácido Peracético y Peróxido de Hidrógeno, pero, como tienen la dificultad de que deben ser eliminados totalmente luego de su uso, el agente sanitizador preferido suele ser el Ozono. A pesar de que la FDA no lo recomendaba años atrás, actualmente está aceptado y su uso está incrementándose. La gran ventaja del ozono es su efectividad, una reducción de 6 log puede alcanzarse con concentraciones entre 0,01 y 0,02 mg/l y una exposición de 5 minutos. Además de la reducción microbiana, como es oxidante, reduce el TOC que pueda provenir por ejemplo de nutrientes de microorganismos. Su principal desventaja es su potencial tóxico para las personas y la oxigenación del agua que puede ser dañina para productos sensibles al oxígeno. Actualmente está en discusión si se lo considera como una sustancia adicionada y si es potencialmente dañino para la formulación por la posibilidad de generar productos secundarios por la oxidación de material orgánico. El ozono debe destruirse con luz UV antes de su uso y debe validarse esa destrucción.
Sanitización Física
La luz ultravioleta a 254 nm es otro método posible de reducción del número de unidades formadoras de colonias en los Sistemas de Agua Farmacéutica, ya que inhibe la reproducción de microorganismos por alteración del genoma de las células. Como este método no es muy efectivo, solo se recomienda en combinación con otros métodos de sanitización. Puede utilizarse con los sistemas por calor durante los ciclos fríos, en la sanitización química y es necesario para eliminar el ozono.
Como ninguno de estos métodos es capaz de remover el biofilm existente, es esencial seguir las reglas básicas par evitar su formación:
Los Sistemas de Agua Farmacéutica deben estar continuamente en movimiento y evitarse los tramos muertos.
Deben ser sanitizados periódica o permanentemente.
Deben monitorizarse cuidadosa y concienzudamente.
Fuente: Asinfarma: Asesoría Industrial Farmacéutica, http://www.fernandotazon.com.es/2007/06/18/sanitizacion-de-sistemas-de-agua-farmaceutica/
Sanitización Térmica
El método preferido de sanitización es mediante el calor (75 – 80 ºC periódicamente o en continuo). Tienen la limitación de estar restringido a sistemas que puedan soportar esas temperaturas pero es sumamente efectivo en la reducción de las especies microbianas y fácilmente validable. Una limitación es que el método por calor no remueve el biofilm existente que es la fuente de nutrientes y superficie de contacto para microorganismos y fuente de endotoxinas.
Sanitización Química
Son muy utilizados el Ácido Peracético y Peróxido de Hidrógeno, pero, como tienen la dificultad de que deben ser eliminados totalmente luego de su uso, el agente sanitizador preferido suele ser el Ozono. A pesar de que la FDA no lo recomendaba años atrás, actualmente está aceptado y su uso está incrementándose. La gran ventaja del ozono es su efectividad, una reducción de 6 log puede alcanzarse con concentraciones entre 0,01 y 0,02 mg/l y una exposición de 5 minutos. Además de la reducción microbiana, como es oxidante, reduce el TOC que pueda provenir por ejemplo de nutrientes de microorganismos. Su principal desventaja es su potencial tóxico para las personas y la oxigenación del agua que puede ser dañina para productos sensibles al oxígeno. Actualmente está en discusión si se lo considera como una sustancia adicionada y si es potencialmente dañino para la formulación por la posibilidad de generar productos secundarios por la oxidación de material orgánico. El ozono debe destruirse con luz UV antes de su uso y debe validarse esa destrucción.
Sanitización Física
La luz ultravioleta a 254 nm es otro método posible de reducción del número de unidades formadoras de colonias en los Sistemas de Agua Farmacéutica, ya que inhibe la reproducción de microorganismos por alteración del genoma de las células. Como este método no es muy efectivo, solo se recomienda en combinación con otros métodos de sanitización. Puede utilizarse con los sistemas por calor durante los ciclos fríos, en la sanitización química y es necesario para eliminar el ozono.
Como ninguno de estos métodos es capaz de remover el biofilm existente, es esencial seguir las reglas básicas par evitar su formación:
Los Sistemas de Agua Farmacéutica deben estar continuamente en movimiento y evitarse los tramos muertos.
Deben ser sanitizados periódica o permanentemente.
Deben monitorizarse cuidadosa y concienzudamente.
Fuente: Asinfarma: Asesoría Industrial Farmacéutica, http://www.fernandotazon.com.es/2007/06/18/sanitizacion-de-sistemas-de-agua-farmaceutica/
Obstrucción de Sistemas de Filtración por Membrana
El factor que más afecta el rendimiento de los sistemas de procesamiento de agua por membrana es el ensuciamiento, que causa reducciones tanto en calidad y flujo de agua producto. La microfiltración, ultrafiltración, nanofiltración y ósmosis inversa, que son sistemas de procesamiento de agua por membrana, separan materiales suspendidos y disueltos de soluciones de agua en numerosas aplicaciones desde industriales, comerciales y residenciales.
El funcionamiento de la tecnología de filtración se basa en el bombeo de una corriente líquida a través de cierto material filtrante. Un desarrollo reciente conocido como filtración de flujo cruzado o flujo tangencial permite procesar continuamente corrientes de fluido. En este proceso, la solución completa fluye por encima de y paralela a la superficie del filtro, y debido a que este filtro se encuentra presurizado (desde la bomba), el agua es forzada a través del filtro. El flujo turbulento de la solución completa sobre la superficie minimiza la acumulación de partículas en el filtro y facilita la operación continua del sistema. El factor que más daña el rendimiento de los sistemas de membrana es el ensuciamiento de la membrana: materiales no solubles que cubren la superficie de la membrana causando una caída en calidad y/o flujo de agua producto.
Materiales que causan deterioro
Existe una gran cantidad de materiales que dañan o ensucian los sistemas de membranas, afortunadamente existen también para cada tipo de contaminante un pretratamiento especifico. En general, la mayoría de materiales que ensucian y sus pretratamiento pueden ser clasificados de la siguiente manera:
Sólidos suspendidos: resulta de una acumulación de partículas en la superficie de la membrana. Las partículas ingresan al sistema de la membrana a través de agua de fresca o de alimentación. Debido a una prefiltración inadecuada o al mal diseño del sistema e incluso ambos, se depositan sobre la superficie de la membrana sólidos en suspensión. Pretratamiento: filtración, filtros de distintos materiales seguidos por filtros de cartucho.
Incrustaciones: se debe a la precipitación de ciertas sales solubles, cuyos límites de solubilidad son excedidos durante el proceso de concentración del sistema de membranas. Éstas incluyen el carbonato de calcio, sulfato de calcio, sulfato de bario, sulfato de estroncio, carbonato de magnesio y fluoruro de calcio. Este fenómeno ocurre únicamente en los sistemas de ósmosis inversa donde se encuentran materiales iónicos que se concentran. Pretratamiento: ajuste del suavizador y/o pH, adición de dispersante.
Materia coloidal: sólidos suspendidos muy pequeños (relativamente) que no se separan de la solución, tienen carga negativa y resisten la aglomeración. Si hay una alta concentración debida al proceso de la membrana los coloides se depositan en la superficie de la membrana. Los coloides tienden a agruparse, o dicho de otra forma se aglomeran, y precipitan. Pretratamiento: coagulación seguida por filtración.
Óxidos de metal: La deposición de óxido de metal ocurre comúnmente en forma de oxido de hierro, aluminio y, en un menor grado, manganeso. El hidróxido de hierro insoluble puede ser el resultado de hierro coloidal, oxidación de hierro ferroso en la corriente de alimentación, que se forman por la corrosión del hierro en el agua de alimentación, o de otros componentes del sistema. El hidróxido de aluminio tiene una solubilidad pequeña a un pH de 6.6, y su presencia en suministros de agua se debe a la adición de sulfato de aluminio que es añadido en plantas de tratamiento municipal. El hidróxido de manganeso se encuentra a frecuentemente en concentraciones muy pequeñas en suministros de agua de alimentación. Pretratamiento: oxidación seguida por filtración, adición de dispersante.
Aceite/grasa: son sustancias insolubles en agua pero solubles en solvente TF de hexano, cloroformo o freón. Estos contaminantes se encuentran en el agua, en la mayoría de los casos, como emulsión. Algunos materiales activos en la superficie reaccionan con aceite o grasa y forman gotitas de tamaño de coloides que son demasiado estables en agua. De esta forma, los materiales de aceite/grasa cubren la superficie de la membrana. Frecuentemente la permeabilidad selectiva de ultrafiltración UF y de membranas de OI rompe la emulsión aceite/agua y el aceite libre es atraído hacia la superficie de la membrana. Pretratamiento: separación aceite/grasa, coagulación seguida por filtración.
Materiales biológicos: El ensuciamiento biológico resulta del crecimiento de microorganismos en la superficie de la membrana que forman una biocapa o biopelícula. Las biocapas son capas discretas que se forman por microorganismos como al llevar a cabo su actividad metabólica. La capa es una matriz de glicocalix, un material capsular de polisacáridos extracelulares formados durante el crecimiento y la reproducción de microorganismos. La matriz se pega a una superficie y los microorganismos colonizan en la biocapa. Las biocapas sirven como estructuras que estabilizan las colonias, las protegen de desinfectantes y también los protegen de ser eliminados por el agua en que fluye, ayudan a depositar alimento de la corriente. En los sistemas de membrana, el crecimiento de la biocapa crea estructuras propias que atrapan las sales y previene que el flujo turbulento mezcle totalmente los solutos en la corriente. Pretratamiento: adición de desinfectante (tal como cloro u ozono) seguida por filtración, desinfección por luz ultravioleta.
Causas
Todos los procesos de membrana (MF, UF, NF y OI) llevan acabo la separación de contaminantes de una solución por la acción del bombeo continuo de agua a través de una membrana (más técnicamente una diferencia de presión: presión alta en la alimentación y presión baja en las salidas o productos), una mayor concentración de contaminantes aumenta la probabilidad de que estos contaminantes se depositen sobre la superficie de la membrana. Aunque el principio de filtración por flujo tangencial está basado en el movimiento de la corriente de alimentación sobre la superficie de la membrana a velocidades lo suficientemente altas para evitar que los materiales insolubles se depositen, frecuentemente el ensuciamiento puede ocurrir, y de hecho ocurre. Cuando los contaminantes se depositan en la superficie de la membrana tapan sus microporos, reduciendo el flujo o caudal de agua producto que pasa a través de la membrana. También ocurre otro suceso que se conoce como polarización de la concentración. Mientras se acumula la capa de elementos dañinos en la membrana, los materiales disueltos quedan atrapados en la capa sin dispersarse fácilmente en la corriente de alimentación. Mientras aumenta su concentración, se hacen no solubles o pasan en su mayoría a través de la membrana. El resultado neto es una mala calidad de agua producto, cualquiera de los materiales descritos líneas arriba puede producir una capa de ensuciamiento, causando la polarización de la concentración.
Prevención y control
Es muy importante conocer en primer lugar las características del agua a tratar, para lo cual se deben realizar los correspondientes análisis fisicoquímicos y microbiológicos, seguidamente se deben establecer los pretratamiento adecuados para disminuir el potencial de ensuciamiento de las membranas. Debido a que cada tipo de material que ensucia tiene sus propias características particulares, ninguna característica en particular del diseño del sistema reducirá el potencial para todos los tipos de ensuciamiento. Sin embargo, en general, mantener la recuperación del sistema a un nivel relativamente bajo ayudará a minimizar el ensuciamiento. Recuperación se define como aquel porcentaje de la corriente de alimentación que pasa a través de la membrana y sale como agua de producto. Obviamente, mientras más alto sea el porcentaje de agua de alimentación que es forzado a través de la membrana, mayor será el peligro de que los materiales suspendidos o aquellos contaminantes que se hagan insolubles a mayores concentraciones ensucien la superficie de la membrana.
El Agua que Bebemos
Que es agua potable?Se denomina agua potable al agua "bebible" en el sentido que puede ser consumida por personas y animales sin riesgo de contraer enfermedades. El término se aplica al agua que ha sido tratada para su consumo humano según unas normas de calidad promulgadas por las autoridades locales e internacionales.
El agua debe estar libre:
Depósitos o partículas en suspensión.
Bacterias y virus.
Minerales o productos tóxicos.
Cuales son los riesgos de tomar agua NO potable.
Intoxicación y enfermedades gastrointestinales por bacterias o virus que pueda contener.
Mal sabor, mal olor por presencia de altas cantidades de cloro.
Apariencia, sabor y olor desagradable por presencia de minerales o productos tóxicos.
Toxicidad a largo plazo de tejidos vitales como piel, pelo, sistema digestivo por consumo de aguas con bajos estándares de calidad.
Cómo es el agua a la cual tenemos acceso?
El agua que nos suministra el Acueducto local si bien tiene una excelente calidad comprobada por los controles sanitarios, no se puede garantizar por varios factores:
La red de distribución de la ciudad no es en su totalidad moderna, por lo que se puede proporcionar mugre, partículas metálicas (herrumbre), tierra, arena que provengan de las tuberías.
La mayoría de edificios y construcciones poseen tanques de reserva, los cuales no siempre son bien mantenidos y generan contaminantes para el agua.
El exceso de cloro para control microbiano incurre en mal sabor, olor y un agua que genera problemas de toxicidad a largo plazo.
Y si no tenemos agua de Acueducto, la situación puede ser peor.
Que podemos hacer?
Consumir agua embotellada: implica altos costos, problemas en el almacenamiento e impacto ecológico por todas las botellas que se generan.
Tratar el agua por medio de un sistema de filtración u ósmosis que nos garantice una excelente calidad.
“Los filtros son Soluciones para obtener de forma muy económica y segura agua de la más alta calidad”
Sistemas de purificación de agua caseros:
El agua que generalmente consumimos en nuestro hogar puede contener partículas en suspensión y microorganismos.
Sistemas de ozono convencionales: El ozono es un agente químico que necesita que el agua este previamente filtrada para actuar como bactericida, de lo contrario las partículas en suspensión harán un efecto de sombrilla, evitando que sean eliminadas.
El agua que generalmente consumimos en nuestro hogar puede contener partículas en suspensión y microorganismos.
Sistemas de ozono convencionales: El ozono es un agente químico que necesita que el agua este previamente filtrada para actuar como bactericida, de lo contrario las partículas en suspensión harán un efecto de sombrilla, evitando que sean eliminadas.
