El agua, antes de llegar hasta nosotros, pasa por una serie de formaciones geológicas. Cuanto más caliza sea la piedra que tiene el terreno, mayor es la dureza del agua.
La dureza del agua potable, del agua subterránea o del agua superficial proviene de las sales de calcio o magnesio que contienen. Las aguas con un alto contenido en calcio y magnesio se consideran duras mientras que las que tienen un contenido bajo se consideran blandas.
En una planta potabilizadora, añadir calcio y magnesio no suele ser el objetivo principal: estos minerales normalmente ya están presentes en el agua y se controlan para que su concentración sea adecuada. Cuando el tratamiento los elimina en exceso, pueden reincorporarse mediante remineralización, siempre después de analizar el agua y ajustar el proceso a la normativa aplicable.
Qué significan la dureza y la mineralización del agua
La dureza es la capacidad del agua para precipitar el jabón. Esencialmente, el jabón es fácilmente precipitado por los iones de calcio y magnesio, que siempre están presentes en el agua.
Las sales de calcio y magnesio tienen que ver, por ejemplo, en la espuma que se produce cuando se añade jabón. Además, cuando hay una presencia importante de calcio y magnesio en el agua, se desarrollan incrustaciones.
Esto depende de la geología del terreno de donde proceden, las aguas duras se encuentran en áreas con geología calcárea, cuando el agua circula a través del terreno incorpora los carbonatos de calcio y de magnesio.
En un gran número de ciudades del norte de México, como Saltillo, la mayor parte del agua que usamos proviene de pozos que la extraen del subsuelo. A diferencia del agua obtenida de ríos, presas y lagos, el agua subterránea comúnmente tiene una elevada concentración de sales, siendo las más comunes las sales de calcio y magnesio.
El agua que contiene este tipo de sales se llama agua dura, para diferenciarla del agua con muy bajo contenido de calcio y magnesio, llamada agua blanda.
Por qué una potabilizadora puede necesitar añadir minerales
El calcio y el magnesio no son contaminantes por sí mismos. Sin calcio, digámoslo claramente, ¡estarías en una muy mala situación! Este mineral, que representa el 2% de nuestro peso, es absolutamente esencial para el buen funcionamiento de nuestro cuerpo: regula nuestros músculos, fortalece nuestros huesos y participa en la solidez de nuestros dientes.
Para un adulto, la ingesta diaria recomendada es de aproximadamente 900 mg de calcio, y la buena noticia es que el agua calcárea puede contribuir entre el 15 % y el 30 % de esta necesidad, dependiendo de la región.
En realidad, a diferencia de lo que quizás hayas oído, el calcio presente en el agua no es menos bueno que el de los productos lácteos o las verduras.
No obstante, la dureza elevada también puede provocar inconvenientes técnicos. El principal problema es la formación de depósitos calcáreos en las tuberías, conocidos como sarro, que eventualmente reducen su flujo y aumentan el gasto de energía para bombear el agua.
El sarro se deposita más rápido si calentamos el agua, por lo que algunos electrodomésticos como cafeteras, planchas y calentadores se dañan.
Cuando el agua se calienta a más de 60°C, los iones de calcio y magnesio reaccionan con el dióxido de carbono disuelto en el agua y se transforman en depósitos sólidos de cal, que también se llaman sarro.
Estos cristales se adhieren a las paredes de tus electrodomésticos, creando depósitos que reducen su eficacia.
Por eso, una potabilizadora debe buscar un equilibrio: el agua no debe quedar excesivamente desmineralizada, pero tampoco debe contener una dureza que cause incrustaciones innecesarias.
Cómo se incorporan el calcio y el magnesio
La incorporación de calcio y magnesio puede realizarse mediante una etapa de remineralización situada después de la filtración o de la ósmosis inversa y antes de la desinfección final o del almacenamiento, según el diseño de la planta.
En la naturaleza, el calcio existe en forma de ion calcio (Ca²⁺), disuelto en el agua cuando esta atraviesa rocas ricas en carbonato de calcio (CaCO₃) como la cal.
Este proceso es completamente natural y explica por qué un agua calcárea suele ser rica en calcio disuelto.
Cuando se necesita aportar calcio y alcalinidad, puede utilizarse un medio mineral basado en carbonato de calcio. También pueden emplearse materiales que aporten calcio y magnesio, siempre que sean adecuados para el contacto con agua potable.
La selección del material depende de la calidad del agua tratada, el pH, la alcalinidad, el caudal, el tiempo de contacto y la concentración mineral que se desea alcanzar.
Materiales de remineralización
- Carbonato de calcio: permite aumentar el calcio y favorecer la recuperación de la alcalinidad.
- Medios minerales de calcio y magnesio: pueden aportar ambos elementos cuando la composición del agua lo requiere.
- Sales minerales aptas para agua potable: se emplean en sistemas dosificadores cuando se necesita un control más preciso de la concentración.
- Lechos filtrantes remineralizantes: el agua circula a través de un medio sólido que libera gradualmente minerales.
La dosificación debe realizarse de forma controlada. Añadir una cantidad excesiva puede aumentar la dureza, favorecer la formación de sarro y modificar el sabor del agua.
Remineralización mediante lecho mineral
Un lecho de carbonato de calcio o de un material mineral autorizado se instala en una columna o filtro de contacto. El agua atraviesa el material y, según las condiciones químicas, disuelve una parte del mineral.
La cantidad de calcio que pasa al agua depende de factores como el pH, el dióxido de carbono disuelto, el tiempo de contacto y la superficie disponible del material.
Este sistema puede ser sencillo y robusto, pero requiere controlar el caudal y sustituir o reponer el material cuando se consuma.
La remineralización mediante lecho mineral es especialmente útil cuando la potabilizadora utiliza ósmosis inversa, porque esta tecnología elimina hasta el 99% de los iones disueltos.
Remineralización mediante dosificación
Otra posibilidad consiste en dosificar una solución mineral en una corriente de agua previamente tratada.
Este método permite ajustar con mayor precisión el calcio, el magnesio y la alcalinidad, pero exige equipos de dosificación, depósitos, control de concentración y mantenimiento.
La dosificación debe estar vinculada al caudal para evitar variaciones entre periodos de consumo alto y bajo.
En aplicaciones de abastecimiento público, la preparación de las soluciones y la selección de los productos deben cumplir los requisitos sanitarios y técnicos correspondientes.
Relación entre remineralización, pH y corrosión
El agua con muy pocos minerales puede presentar características químicas que afecten a las instalaciones. Por esta razón, la remineralización no solo busca añadir calcio y magnesio, sino también recuperar una composición equilibrada.
El control del pH y de la alcalinidad resulta esencial. Una alcalinidad insuficiente puede dificultar la estabilidad del agua y aumentar el riesgo de corrosión en determinados sistemas.
Al eliminar el calcio y el magnesio del agua, los ablandadores tradicionales utilizan sal para reemplazar estos minerales por sodio, lo que puede hacer que el agua sea ácida y potencialmente corrosiva para tus instalaciones.
¿Resultado? Tus electrodomésticos pueden estar a salvo de la cal, pero sufren los efectos de un agua salada y ácida que puede, a la larga, dañar algunos componentes metálicos.
La remineralización debe diseñarse, por tanto, a partir de análisis del agua y no mediante una cantidad fija aplicada sin control.
Tratamientos que eliminan calcio y magnesio
La tecnología más utilizada para ablandamiento del agua doméstica es intercambio iónico.
Este proceso implica perlas de resina cargadas con iones de sodio o potasio. Cuando el agua dura pasa a través de la resina, los iones de calcio y magnesio se intercambian por sodio/potasio, "ablandando" efectivamente el agua.
Estos consisten en un tanque relleno de un polímero especial, llamado resina de intercambio iónico. Esta resina es muy porosa y tiene la capacidad de atrapar los iones de calcio y magnesio y liberar iones de sodio.
Eventualmente, esta resina libera todo el sodio y se tiene que regenerar usando agua con cloruro de sodio concentrado, por lo que además del tanque de resina de intercambio iónico, estos suavizadores tienen un depósito de salmuera hecha con la llamada sal común o sal de mesa.
Después de saturar la resina, ésta se enjuaga automáticamente con salmuera y se elimina el calcio y magnesio regenerando el sodio, y el equipo queda listo para seguir suavizando agua.
Este ciclo se puede repetir cientos o miles de veces, por lo que no se gasta la resina, simplemente se tiene que rellenar el depósito de sal común.
Los sistemas de intercambio iónico son energéticamente eficientes y se pueden integrar en el hogar.
Requiere regeneración periódica con sal o cloruro de potasio.
Si el objetivo de la planta es volver a añadir calcio y magnesio, el agua ablandada debe someterse posteriormente a una etapa de remineralización.
Ósmosis inversa
La ósmosis inversa (OI) es una tecnología basada en membranas que filtra los minerales disueltos, como el calcio y el magnesio.
Si bien se utiliza principalmente para la purificación del agua potable, los sistemas de OI también pueden solucionar problemas de agua dura.
Su funcionamiento se basa en forzar el paso del agua a través de una membrana semipermeable, reteniendo así los contaminantes.
Produce agua potable con un pH equilibrado.
Ideal para zonas con agua extremadamente dura u otros contaminantes.
Cuando una planta utiliza ósmosis inversa, la remineralización posterior permite recuperar parte de los minerales eliminados y mejorar la estabilidad del agua.
Polifosfatos y otros agentes secuestrantes
Los agentes quelantes como los polifosfatos se añaden al agua para unir los iones de calcio y magnesio, evitando que formen incrustaciones.
Este método se utiliza a menudo en sistemas de ablandamiento de agua para fines industriales o comerciales, pero también puede adaptarse para uso residencial.
Los polifosfatos no añaden calcio ni magnesio al agua de forma útil para la remineralización; su función principal es reducir la formación de depósitos.
Dispositivos magnéticos
Estos sistemas utilizan campos electromagnéticos para alterar la estructura de los cristales de carbonato de calcio, reduciendo su capacidad de adherencia a las superficies.
Son no invasivos, ecológicos y no requieren productos químicos.
Sin embargo, su eficacia varía según la dureza del agua y el diseño del sistema.
Los desincrustadores magnéticos son una opción rentable para problemas menores de incrustaciones, pero no sustituyen una remineralización controlada ni eliminan de forma fiable los iones disueltos.
Control de la calidad del agua antes y después de añadir minerales
Para determinar la calidad del agua, el método de absorción atómica utilizado para la determinación de calcio en agua es un método sensible.
Además, el método titrimétrico EDTA se usa ampliamente en aplicaciones.
Cuando se agrega EDTA (ácido etilendiamino tetra acético o sus sales) al agua que contiene calcio y magnesio, primero se combinan con el calcio.
Si el pH es lo suficientemente alto, el calcio puede determinarse por el método EDTA en poco tiempo.
En laboratorios autorizados, también se realizan análisis de determinación de calcio y magnesio totales para determinar la calidad del agua.
Además de medir calcio y magnesio, conviene verificar el pH, la alcalinidad, la conductividad, la dureza total y la estabilidad del agua.
La dureza también se puede expresar en grados franceses °f H.
Es uno de los parámetros que determina la cantidad de sustancias inorgánicas disueltas en una muestra de agua, nos indica la concentración en sales.
| Parámetro | Qué permite controlar |
|---|---|
| Calcio | Concentración de ion calcio y aporte mineral |
| Magnesio | Concentración de ion magnesio y dureza |
| Dureza total | Contenido conjunto de sales de calcio y magnesio |
| pH | Condiciones de estabilidad y corrosión |
| Alcalinidad | Capacidad de amortiguar cambios de acidez |
| Conductividad | Cantidad aproximada de sustancias inorgánicas disueltas |
Por qué no debe confundirse dureza con contaminación
El agua dura no presenta un problema para la salud de la población en general, pero sí un gran número de inconvenientes en la vida diaria.
No obstante, también tiene repercusión en nuestro organismo beber agua con un alto contenido de sales de magnesio y calcio. Por ejemplo, se pueden empezar a formar cálculos en el riñón, como resultado de que este órgano filtra el agua y elimina los residuos.
No obstante, la OMS no se ha pronunciado al respecto en cuanto a prohibir el consumo de aguas duras.
Además de la dureza, otro desafío muy importante que enfrentan las aguas de la región norte de México es la presencia de metales pesados, como el arsénico en fuentes de agua subterránea.
A diferencia del calcio y el magnesio, los metales pesados si representan una amenaza grave para la salud pública.
El arsénico (As) es considerado un contaminante muy tóxico, y beber agua con alto contenido de arsénico puede provocar una gran cantidad de enfermedades e incluso cáncer.
Los suavizantes de agua comerciales cumplen solo con la función de suavizar el agua, pero no la purifican.
La purificación del agua requiere tecnologías avanzadas que implican un mayor mantenimiento, incrementando así los costos de consumo.
Por eso, añadir calcio y magnesio no sustituye la eliminación de arsénico, microorganismos u otros contaminantes. Cada problema requiere una etapa de tratamiento específica.
Desinfección y remineralización en una planta potabilizadora
El cloro es el desinfectante de agua más utilizado en el mundo, por su efectividad y fiabilidad para eliminar todo tipo de microorganismos nocivos que puedan contener el agua, las tuberías de suministro o los depósitos de almacenamiento.
El cloro que se añade al agua de consumo humano es una dosis mínima de garantía sanitaria marcada por la legislación, no perjudica la salud de las personas.
Teniendo en cuenta que el cloro desaparece en función del tiempo de residencia en el agua y de la temperatura, entre otros factores, su nivel se controla en toda la red de distribución.
La Organización Mundial de la Salud señala que, en las concentraciones establecidas por la legislación vigente (RD 140/2003 de 7 de febrero), el cloro es totalmente inofensivo para la salud.
De hecho, la cloración del agua potable es uno de los avances más importantes en la protección de la salud pública, ya que, por su alto poder oxidante, responsable de la destrucción de bacterias y otros microorganismos, ha permitido prevenir y erradicar muchas enfermedades de transmisión hídrica.
La ubicación exacta de la remineralización debe definirse junto con la desinfección final, el almacenamiento y la distribución, porque el pH, la alcalinidad y la composición mineral pueden afectar a la estabilidad del cloro y a la protección de las tuberías.
Ventajas y límites de añadir calcio y magnesio
- Ayuda a recuperar minerales después de tratamientos intensivos, como la ósmosis inversa.
- Puede mejorar la estabilidad química del agua.
- Permite ajustar la dureza a las características de la red de distribución.
- Puede contribuir a una composición mineral más agradable para el consumo.
- Evita que el agua quede excesivamente desmineralizada.
- Si se dosifica en exceso, puede aumentar las incrustaciones y el consumo de productos de limpieza.
- El tratamiento debe acompañarse de controles analíticos y mantenimiento.
La reducción de la acumulación de sarro mejora el rendimiento de los electrodomésticos, lo que permite reducir las facturas de energía hasta en un 20 %.
Prolonga la vida útil de calentadores de agua, lavavajillas y tuberías.
El agua más blanda mejora la hidratación de la piel y reduce la acumulación de residuos de jabón, lo que beneficia a las personas con piel sensible.
Sin embargo, una potabilizadora no debe perseguir simplemente el agua más blanda posible. La dureza adecuada depende de la fuente, el tratamiento, la red, el uso final y la calidad exigida.
Selección del sistema según el objetivo
Seleccionar el óptimo equipos de tratamiento de agua depende de factores como la dureza del agua, el tamaño del hogar y el presupuesto.
Los sistemas de intercambio iónico son ideales para ablandar el agua en toda la casa, pero requieren recargas regulares de sal.
Los sistemas de ósmosis inversa son ideales para agua potable y pueden combinarse con un ablandador independiente para uso general.
Los desincrustadores magnéticos son una opción rentable para problemas menores de incrustaciones.
Además, los sistemas modernos priorizan la sostenibilidad, con opciones bajas en sal o sin sal y diseños energéticamente eficientes.
Consultar con un plomero profesional o un especialista en tratamiento de agua puede ayudar a los propietarios a tomar decisiones informadas.
En una instalación de potabilización, la solución más adecuada se determina mediante un estudio del agua de entrada, el proceso existente, el caudal, el destino del agua y los resultados analíticos obtenidos después de la remineralización.
PLANTA POTABILIZADORA - LA TÉCNICA EET Nº 5 TIGRE CANAL ENCUENTRO
Secuencia recomendada del proceso
- Analizar el agua de entrada para conocer el calcio, el magnesio, la dureza, el pH, la alcalinidad y los contaminantes.
- Aplicar los tratamientos necesarios para eliminar microorganismos, arsénico, materia orgánica y otros contaminantes.
- Utilizar intercambio iónico u ósmosis inversa únicamente cuando la calidad del agua lo requiera.
- Instalar una etapa de remineralización después de la eliminación de minerales.
- Elegir un lecho mineral o un sistema de dosificación compatible con agua potable.
- Ajustar el caudal, el tiempo de contacto y la cantidad de material para alcanzar la composición deseada.
- Comprobar nuevamente calcio, magnesio, dureza, pH, alcalinidad y conductividad.
- Verificar que el agua no forme incrustaciones excesivas ni favorezca la corrosión.
- Mantener los filtros, los depósitos, las bombas, los dosificadores y los medios minerales.
- Realizar controles periódicos en la salida de la planta y en distintos puntos de la red.
La Planta Potabilizadora para el abastecimiento de agua potable a la ciudad de Zaragoza está situada en el barrio de Casablanca, en la margen izquierda del Canal Imperial de Aragón.
Se conoce como Planta Potabilizadora de Casablanca.
La fuente de abastecimiento tradicional ha sido el Canal Imperial de Aragón, construido en el siglo XVIII, que capta las aguas del río Ebro a la altura del término municipal de Fontellas en Navarra en un punto denominado el Bocal, a unos 80 km de Zaragoza.
Desde 2009 disponemos además de otra fuente de abastecimiento que es el embalse de Yesa del río Aragón, agua del Pirineo de mejor calidad.
Desde mediados del siglo xx disponemos de un bombeo directo desde el río Ebro para suplir los cortes del Canal Imperial.
Controla la calidad del agua el Instituto Municipal de La Salud Pública.
Recoge todos los días muestras de diferentes puntos de la red y depósitos de distribución para comprobar que cumplen todos los parámetros establecidos en el RD140/2003.
Este modelo de control muestra la importancia de analizar el agua no solo a la salida de la potabilizadora, sino también durante el almacenamiento y la distribución.
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