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Tomado de la cátedra Manuel Ancizar.

Universidad nacional

Roberto Angel Conde

PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y QUÍMICAS DEL AGUA

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CONTENIDO• Introducción.• La Humedad.• ¿Cuánta agua hay?.• Propiedades físicas.• Propiedades químicas. • Interés sanitario.• Caracterización del agua. • Huella hídrica. • Conclusiones. • Referencias.

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INTRODUCCIÓN

• CONTEXTO EN LA CÁTEDRA MANUEL ANCÍZAR• ENFOQUE DESDE LA INGENIERÍA AMBIENTAL• PROPÓSITO PRINCIPAL:

COMPARTIR INFORMACIÓN BÁSICA SOBRE LAS PROPIEDAS FÍSCAS Y QUÍMICAS DEL AGUA, COMO REFERENCIA DE TÉRMINOS Y CONCEPTOS A LAS DISTINTAS CONFERENCIAS DE LA CÁTEDRA.

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LA TIERRA: SUS ESFERAS• ATMÓSFERA• LITÓSFERA• HIDRÓSFERA• BIÓSFERA• ANTROPÓSFERA

Imagen tomada de: http://www.efektotv.com/noticia/7108-difundio-nasa-imagenes-nocturnas-del-planeta-tierra.html

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CICLO HIDRÓLOGICO

INTERVENCIONESANTRÓPICAS

PRECIPITACIÓN

CONDENSACIÓN

EVAPORACIÓN

ESCORRENTÍA

INFILTRACIÓN ACUÍFEROS

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LA HUMEDAD

• RELACIONES DETERMINATES

• AGUA – AIRECARTA PSICROMÉTRICA

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TEMPERATURA

KG DE AGUA POR KG DE AIRE SECO

HUMEDAD RELATIVA (%)

LA HUMEDAD

• RELACIONES DETERMINATES

• AGUA – SUELO (SÓLIDOS)SOLIDO «SECO»AGUA DE CRISTALIZACIÓNHUMEDAD RESIDUALHUMEDAD DE EQUILIBRIOSATURACIÓN DEL LÍQUIDO

LODOS - PASTAS

SÓLIDOS SUSPENDIDOSSÓLIDOS DISUELTOSAGUA «PURA»

8AGUA (%)

SOLIDOS (%)

CUÁNTA AGUA HAY?

PROPORCIÓN(PPM)

TOTAL: 1386 Millones de km3

OCEANOS Y MARES 965000

CASQUETES POLARES 17400

AGUA SUBTERRÁNEA SALADA 9400

AGUA SUBTERRÁNEA DULCE 7600

PERMAFROST 220

LAGOS DE AGUA DULCE 70

LAGOS DE AGUA SALADA 60

HUMEDAD SUELO 10

HUMEDAD ATMOSFÉRICA 10

EMBALSES 8

RÍOS 2

AGUA BIOLÓGICA 1

TOTAL AGUA DULCE 25320 9

ACTUAL

INDICE DE ARIDEZ

BALANCE DE AGUA EN EL CUERPO HUMANO

CONTENIDO PROMEDIO

1,4

1

0,20,3

1

1,3

Metabolismo

Alimentación

Bebida

Heces

Transpiración

Metabolismo

INGRESO TOTAL 2,6 L EGRESO TOTAL 2,6 L

12

70%

PROPIEDADES FÍSICAS

Densidad

Presión de

vapor

Visco-sidad

Propie-dades

térmicas

Conducti-vidad

eléctrica

Tensión superficial

Color y turbiedad

Conta-minación térmica

Agua y energía

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DENSIDAD

• GRAVEDAD ESPECÍFICA• AGUA: (g/cm3)

• LIQUIDO: 1.0 • SÓLIDO: 0.92• VAPOR SATURADO

A 100°C0.00058A 340°C0.09381

OTROS FLUIDOS:AGUA DE MAR: 1.025GASOLINA: 0.7ALCOHOL: 0.79MERCURIO: 13.6MADERA: 0.3 A 0.9ORO: 19.2HUESOS: 1.7 – 2.0CARBÓN: 1.2 – 1.3AIRE: 0.0013

14MENOR EN EL

SÓLIDO QUE EN EL LÍQUIDO !!

PRESIÓN DE VAPOR

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COLOR Y TURBIEDAD

• CARACTERÍSTICAS ÓPTICAS RELACIONADAS CON LA CALIDAD DEL AGUA

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PRODUCCIÓN DE CLORAMINASY OTROS COMPUESTOS COLOREADOS

POR LA PREPARACIÓN DE CLORO CON AGUA CRUDAEN LA CELDA No. 2

PRODUCCIÓN DE CLORAMINASY OTROS COMPUESTOS COLOREADOS

POR LA PREPARACIÓN DE CLORO CON AGUA CRUDAEN LA CELDA No. 2

PROPIEDADES TÉRMICAS

• CALOR ESPECIFICO : 1 cal/g °C• CALORES LATENTES

• EVAPORACIÓN 540 cal/g• FUSIÓN 80 cal/g

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CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA

INDICADOR DE IONES DISUELTOS EN AGUA.

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VISCOSIDAD (kg/m. s)

•AGUA:• A 20°C: 0.0010• A 100°C (LIQ): 0.00028• A 100°C (VAP): 0.000012

•OTROS FLUIDOS:• ACEITE MOTOR: 0.1-0.9• GASOLINA: 0.00029• AIRE: 0.000018

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TENSIÓN SUPERFICIAL

• ENERGÍA “SUPERFICIAL”.• INTERFACES LIQUIDO-GAS.• FUERZA DE COHESIÓN.• CAPILARIDAD.

PEQUEÑOS DIÁMETROS.

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CONTAMINACIÓN “TÉRMICA”

• PRODUCE UN CAMBIO DE CONDICIONES EN LAS FUENTES RECEPTORAS

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AGUA Y ENERGÍA

• PRESIÓN• VELOCIDAD• ALTURA

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PROPIEDADES

QUÍMICAS

Molécula del agua

Solvente “Universal”

Disolución

Suspensión y arrastre

O2 en el aguaY Demanda de

O2

Aniones y cationes

Otras sustancias

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MOLECULA DEL AGUA

HIELO AGUA LIQUIDA AGUA EN EBULLICIÓN

Imagen basada en : http://www.um.es/molecula/grafagua/est-agua.gif

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ESTRUCTURA BIPOLAR

SOLVENTE UNIVERSAL

• BIPOLAR - DISOLUCIÓN

• ARRASTRE Y SUSPENSIÓN DE PARTÍCULAS NO SOLUBLES

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SÓLIDOS DISUELTOS

SÓLIDOS SUSPENDIDOS

OXÍGENO EN EL AGUA Y DEMANDA DE O2

• Oxígeno disuelto (OD).• Demanda química de

oxígeno (DQO).• Demanda biológica de

oxígeno (DBO).

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CASO BASE 2

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

135 145 155 165 175 185 195 205 215 225 235 245 255 265 275 285 295 305

X (km)

PROMEDIO DESV. ESTANDAR X-2S X+2S

OXÍGENO DISUELTO EN EL RIO BOGOTÁ

ANIONES Y CATIONES

• SALINIDAD.• DUREZA.

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OTRAS SUSTANCIAS

•GRASAS Y ACEITES.•DETERGENTES.•TÓXICOS

• METALES PESADOS.• CONTAMINANTES ORGÁNICOS

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INTERÉS SANITARIO

• VIDA EN EL AGUA.• ENFERMEDADES.• INDICADORES. COLIFORMES• SISTEMAS HIDRÁULICOS.

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REDUCCIÓN DE MICROORGANISMOS POR EFECTOS DEL TRATAMIENTO

Coliformes fecales en las excretas humanas (1.950.000.000 CF / persona día)

Aguas residuales municipales, sin tratar (8.260.000 CF/100 ml)

Reducciones por tratamiento de las aguas residuales Reducción acumulativa (%) CF/100 ml supervivientesTratamiento primario 50 4.130.000Tratamiento secundario 80 1.652.000Tratamiento terciario 98 165.200Desinfección 99.99 800

Tratamiento del agua para suministro Reducción acumulativa (%) CF/100 ml supervivienteAlmacenamiento del agua sin tratar 50 200-350Coagulación / sedimentación 60 80-140Filtración 99,9 0,8-1,4Desinfección 99,9999 0,00008-0,00014

Adaptado de: Romero, J.

CARACTERIZACIÓN DEL AGUA

• NORMATIVIDAD ACTUAL.• RESOLUCIÓN 2115 DE 2007

(CARACTERÍSTICAS DEL AGUA PARA CONSUMO HUMANO.)

• DECRETO 1594 PARA VERTIMIENTOS• AGUA POTABLE.• CALIFICACIÓN DE LAS FUENTES.

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USOS DEL AGUA CON BASE EN LA CALIDAD

• CAMBIOS EN LA CALIDAD DEL AGUA.• CONTAMINACIÓN.• AUTODEPURACIÓN.

• AGUAS GRISES.• SISTEMAS DE TRATAMIENTO.• VALORACIÓN DEL AGUA.

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CALIDAD DEL AGUA

HUELLA HÍDRICA

• Ciclo de vida.• Requerimientos de agua en el ciclo de

cada producto o servicio.

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ADQUISICION DE MATERIA PRIMA

TRANSFORMACIÓN PRIMARIA

USO Y CONSUMO

RETIRO Y DESCARTE

TRATAMIENTO Y DISPOSICION

Adaptado de: U.S. EPA. Life Cycle Design Guidance Manual. EPA 600/R-92/226Story of Stuff. Ann Leonard.

Incluyendo: LCA (Análisis de ciclo de vida) aplicado a procesos en Colombia en: Control de Operaciones y procesos (U. Central). Gerencia Ambiental (Forum - U. de la Sabana) y Prevención de la Contaminación Industrial (U. Nacional)

Transferencia de materiales (Incluye transporte y

empaque)

Reciclado

Remanufactura

Reciclado de ciclo cerrado

Reciclado de ciclo

abierto o cerrado a ciclos de

otros sistemas

Reutilización

Agua - EnergíaMano de Obra

Insumos

Residuos

Residuos

Residuos

Residuos

Residuos

Residuos

Residuos

ELABORACIÓN DE PRODUCTOSY SERVICIOS

COMERCIALIZACIÓN Y DISTRIBUCIÓN COMPRA

Agua - EnergíaMano de Obra

Insumos

Agua - EnergíaMano de Obra

Insumos

Agua - EnergíaMano de Obra

Insumos

Agua - EnergíaMano de Obra

Insumos

Agua - EnergíaMano de Obra

Insumos

Agua - EnergíaMano de Obra

Insumos

CICLO DE VIDA

A MANERA DE CONCLUSIÓN

• AGUA COMO SISTEMA DE TRANSPORTE A DIFERENTES ESCALAS.

• LA VIDA COMO LA CONOCEMOS.• LAS PRINCIPALES AMENAZAS (Y OPORTUNIDADES).

• CONTAMINACIÓN CRECIENTE• CAMBIO CLIMÁTICO• NUEVA CONCIENCIA SOCIAL

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PRINCIPALES REFERENCIASRECOMENDADAS• IDEAM. «Estudio Nacional del Agua». 2010.• Leonard, Annie. «La historia de las cosas». FCE , 2010. • Marín, Rodrigo. «El Agua un Derecho Intransferible». Kimpres.

2004 .• Masters, G. & Ela, W. «Introducción a la ingeniería

medioambiental». Pearson. 2008.• Mindesarrollo. “Reglamento de Agua potable y saneamiento

básico. RAS” – 2008.• Novotny, V. , Ahern, J. & Brown, P. «Water centric Sustainable

Communities». Wiley. 2010.• Pauli, Gunter. “La economía azul”. Tusquets. 2011.• Romero, Jairo. «Tratamiento de Aguas Residuales». ECI. 2006. 38