Agua
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Control de la contaminación – informática 11/07/2012 Tecnicatura en Higiene , Seguridad y Control Ambiental Industrial 1 Materias: Control de la contaminación Informática Trabajo realizado por : Marcos van Waarde Docentes a los que esta dirigido : Graciela Diez – Paola Genovese INSTITUTO SUPERIOR DE FORMACION DOCENTE Y TECNICA Nº 33 11/07/2012
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Control de la contaminación – informática 11/07/2012 Tecnicatura en Higiene , Seguridad y Control Ambiental Industrial
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Materias:
Control de la contaminación
Informática
Trabajo realizado por: Marcos van Waarde
Docentes a los que esta dirigido: Graciela Diez – Paola Genovese
INSTITUTO SUPERIOR DE FORMACION DOCENTE Y TECNICA Nº 33
11/07/2012
Control de la contaminación – informática 11/07/2012 Tecnicatura en Higiene , Seguridad y Control Ambiental Industrial
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Agua
ombre común que se aplica al estado líquido del compuesto
de hidrógeno y oxígeno H2O. Abunda en la naturaleza, y más o
menos pura, forma la lluvia, los ríos y los mares
El Agua es una sustancia muy sencilla, pero posee un conjunto de propiedades
que la hacen única lo que, unido a su abundancia, le otorgan una gran importancia en
el ciclo biológico del planeta. La misma puede encontrarse en la naturaleza en sus tres
estados, sólido, líquido y vapor, pudiendo existir en un momento dado en equilibrio
entre sus tres formas.
La estructura molecular del agua es un dipolo: su constante dieléctrica es muy alta,
mayor que para cualquier otro líquido, lo que le confiere la propiedad de disolver
cualquier sustancia aunque sea en cantidades extremadamente pequeñas. Ello hace
N
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que el agua no sea nunca químicamente pura, llevando siempre diversas sustancias,
como gases, sales o grasas, disueltas.
El agua es débilmente ionizable, conteniendo siempre algunos iones hidrógeno, dando
un pH próximo a 6. La concentración de iones en el agua es muy importante para los
organismos.
Propiedades
El agua pura es un líquido inodoro e insípido. Tiene un matiz azul, que sólo
puede detectarse en capas de gran profundidad, el punto de congelación del agua es
de 0 °C y su punto de ebullición de 100 °C. El agua alcanza su densidad máxima a una
temperatura de 4 °C y se expande al congelarse. Como muchos otros líquidos, el agua
puede existir en estado sobre enfriado, es decir, que puede permanecer en estado
líquido aunque su temperatura esté por debajo de su punto de congelación; se puede
enfriar fácilmente a unos -25 °C sin que se congele. Sus propiedades físicas se utilizan
como patrones para definir, por ejemplo, escalas de temperatura.
El agua es uno de los agentes ionizantes más conocidos. Puesto que todas las
sustancias son de alguna manera solubles en agua, se le conoce frecuentemente como
el disolvente universal. El agua combina con ciertas sales para formar hidratos,
reacciona con los óxidos de los metales formando ácidos y actúa como catalizador en
muchas reacciones químicas importantes.
Estado natural
El agua es la única sustancia que existe a temperaturas ordinarias en los tres
estados de la materia, o sea, sólido, líquido y gas. Como sólido o hielo se encuentra en
los glaciares y los casquetes polares, así como en las superficies de agua en invierno;
también en forma de nieve, granizo y escarcha, y en las nubes formadas por cristales
de hielo. Existe en estado líquido en las nubes de lluvia formadas por gotas de agua, y
en forma de rocío en la vegetación. Además, cubre las tres cuartas partes de la
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superficie terrestre en forma de pantanos, lagos, ríos, mares y océanos. Como gas, o
vapor de agua, existe en forma de niebla, vapor y nubes. El vapor atmosférico se mide
en términos de humedad relativa, que es la relación de la cantidad de vapor de agua
en el aire a una temperatura dada respecto a la máxima que puede contener a esa
temperatura. El agua está presente también en la porción superior del suelo, en donde
se adhiere, por acción capilar, a las partículas del mismo. En este estado, se le
denomina agua ligada y tiene unas características diferentes del agua libre. Por
influencia de la gravedad, el agua se acumula en los intersticios de las rocas debajo de
la superficie terrestre formando depósitos de agua subterránea que abastecen a pozos
y manantiales, y mantienen el flujo de algunos arroyos durante los periodos de sequía.
El agua en la vida
El agua es el componente principal de la materia viva. Constituye del 50 al 90%
de la masa de los organismos vivos. El protoplasma, que es la materia básica de las
células vivas, consiste en una disolución de grasas, carbohidratos, proteínas, sales y
otros compuestos químicos similares en agua. El agua actúa como disolvente
transportando, combinando y descomponiendo químicamente esas sustancias. La
sangre de los animales y la savia de las plantas contienen una gran cantidad de agua,
que sirve para transportar los alimentos y desechar el material de desperdicio. El agua
desempeña también un papel importante en la descomposición metabólica de
moléculas tan esenciales como las proteínas y los carbohidratos. Este proceso,
llamado hidrólisis, se produce continuamente en las células vivas.
Ciclo natural del agua
La hidrología es la ciencia que estudia la distribución del agua en la Tierra, sus
reacciones físicas y químicas con otras sustancias existentes en la naturaleza, y su
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relación con la vida en el planeta. El movimiento continuo de agua entre la Tierra y la
atmósfera se conoce como ciclo hidrológico. Se produce vapor de agua por
evaporación en la superficie terrestre y en las masas de agua, y por transpiración de
los seres vivos. Este vapor circula por la atmósfera y precipita en forma de lluvia o
nieve. Al llegar a la superficie terrestre, el agua sigue dos trayectorias. En cantidades
determinadas por la intensidad de la lluvia, así como por la porosidad, permeabilidad,
grosor y humedad previa del suelo, una parte del agua se vierte directamente en los
riachuelos y arroyos, de donde pasa a los océanos y a las masas de agua continentales;
el resto se infiltra en el suelo. Una parte del agua infiltrada constituye la humedad del
suelo, y puede evaporarse directamente o penetrar en las raíces de las plantas para ser
transpirada por las hojas. La porción de agua que supera las fuerzas de cohesión y
adhesión del suelo, se filtra hacia abajo y se acumula en la llamada zona de saturación
para formar un depósito de agua subterránea, cuya superficie se conoce como nivel
freático. En condiciones normales, el nivel freático crece de forma intermitente según
se va rellenando o recargando, y luego declina como consecuencia del drenaje
continuo en desagües naturales como son los manantiales.
Contaminación del Agua
El agua pura es un recurso renovable, sin embargo puede llegar a estar tan
contaminada por las actividades humanas, que ya no sea útil, sino más bien nociva.
Los comienzos de la contaminación del agua
La contaminación del agua causada por las actividades humanas se comienza a
producir desde los primeros intentos de industrialización, para transformarse luego en
un problema tan habitual como generalizado. Durante la revolución industrial los
procesos de producción requerían de la utilización de una gran cantidad de agua para
la transformación de las materias primas. A su vez, los efluentes de dichos procesos
productivos eran vertidos en los cauces naturales de agua sin ningún tipo de
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depuración, con sus desechos contaminantes correspondientes. Aquí comenzó a
extenderse el grave problema de la contaminación del agua.
¿Cómo se produce la contaminación del agua?
Generalmente, la contaminación del agua se produce a través de la
introducción directa o indirecta en los acuíferos o cauces de agua (ríos, mares, lagos,
etc.) de diversas sustancias que pueden ser consideradas como contaminantes. Existen
dos formas principales de contaminación del agua: Una de ellas tiene que ver con su
ciclo natural, durante el que puede entrar en contacto con ciertos constituyentes
contaminantes (como sustancias minerales y orgánicas disueltas o en suspensión) que
existen en la corteza terrestre, la atmósfera y en las aguas.
Pero el otro tipo de contaminación del agua -que tiende a ser la más
importante y perjudicial- es aquella que tiene especial relación con la acción del ser
humano. Aquí se abre un amplio abanico de causas. Entre las más habituales podemos
mencionar:
¿Qué contamina el agua?
Agentes patógenos.- Bacterias, virus, protozoarios, parásitos
que entran al agua proveniente de desechos orgánicos. Desechos que
requieren oxígeno.- Los desechos orgánicos pueden ser descompuestos por
bacterias que usan oxígeno para biodegradarlos. Si hay poblaciones grandes de
estas bacterias, pueden agotar el oxígeno del agua, matando así las formas de
vida acuáticas.
Sustancias químicas inorgánicas.- Ácidos, compuestos de
metales tóxicos (Mercurio, Plomo), envenenan el agua.
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Los nutrientes vegetales pueden ocasionar el crecimiento excesivo de plantas
acuáticas que después mueren y se descomponen, agotando el oxígeno del
agua y de este modo causan la muerte de las especies marinas (zona muerta).
Sustancias químicas orgánicas.- Petróleo, plásticos,
plaguicidas, detergentes que amenazan la vida.
Sedimentos o materia suspendida.- Partículas insolubles de suelo que
enturbian el agua, y que son la mayor fuente de contaminación.
Sustancias radiactivas que pueden causar defectos
congénitos y cáncer.
Fuentes Puntuales Y No Puntuales
Las fuentes puntuales descargan contaminantes en localizaciones específicas a
través de tuberías y alcantarillas. Ej. : Fábricas, plantas de tratamiento de aguas
negras, minas, pozos petroleros, etc.
Las fuentes no puntuales son grandes áreas de terreno que
descargan contaminantes al agua sobre una región extensa. Ej. : Vertimiento de
sustancias químicas, tierras de cultivo, lotes para pastar ganado, construcciones,
tanques sépticos.
Contaminación De Ríos Y Lagos
Las corrientes fluviales debido a que fluyen se recuperan rápidamente del
exceso de calor y los desechos degradables. Esto funciona mientras no haya
sobrecarga de los contaminantes, o su flujo no sea reducido por sequía,
represado, etc.
Contaminación Orgánica.- En los lagos, rebalses, estuarios y mares, con
frecuencia la dilución es menos efectiva que en las corrientes porque tienen escasa
fluencia, lo cual hace a los lagos más vulnerables a la contaminación por nutrientes
vegetales (nitratos y fosfatos) (eutroficación).
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Contaminación Térmica De Corrientes Fluviales Y Lagos
El método más usado para enfriar las plantas de vapor termoeléctricas consiste en tirar
agua fría desde un cuerpo cercano de agua superficial, hacerlo pasar a través de los
condensadores de la planta y devolverla calentada al mismo cuerpo de agua. Las
temperaturas elevadas disminuyen el oxígeno disuelto en el agua. Los peces adaptados
a una temperatura particular pueden morir por choque térmico (cambio drástico de
temperatura del agua).
La contrapartida de la contaminación térmica es el enriquecimiento térmico, es
decir, el uso de agua caliente para producir estaciones más larga de pesca comercial, y
reducción de las cubiertas de hielo en las áreas frías, calentar edificios, etc.
Contaminación Del Océano
El océano es actualmente el "basurero del mundo", lo cual traerá efectos negativos en
el futuro.
La mayoría de las áreas costeras del mundo están contaminadas debido sobre todo a
las descargas de aguas negras, sustancias químicas, basura, desechos radiactivos,
petróleo y sedimentos. Los mares más contaminados son los de Bangladesh, India,
Pakistán, Indonesia, Malasia,
Contaminación Del Agua Superficial
Contaminación por fuentes no puntuales.
La principal fuente no puntual de la contaminación del agua en la agricultura. Los
agricultores pueden reducir drásticamente el vertimiento de fertilizantes en las aguas
superficiales y la infiltración a los acuíferos, no usando cantidades excesivas de
fertilizantes. Además deben reducir el uso de plaguicidas.
Contaminación Por Fuentes Puntuales:
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Tratamiento De Aguas De Desecho
En muchos lugares, las aguas negras y los desechos industriales no son tratados. En vez
de eso, son descargados en la vía de agua más cercana o en lagunas de desechos
donde el aire, luz solar y los microorganismos degradan los desechos. El agua
permanece en una de esas lagunas durante 30 días. Luego, es tratada con cloro y
bombeada para uso en una ciudad o en granjas. En la mayor parte de los desechos de
las fuentes puntuales se depuran en grados variables. En áreas rurales y suburbanas las
aguas negras de cada casa generalmente son descargadas en una fosa séptica.
En las áreas urbanas, la mayoría de los desechos transportados por agua desde
las casas, empresas, fábricas y el escurrimiento de las lluvias, fluyen a través de una
red de conductos de alcantarillado, y van a plantas de tratamiento de aguas de
desecho. Algunas ciudades tienen sistemas separados para el desagüe pluvial, pero en
otros los conductos para estos dos sistemas están combinados, ya que esto resulta
más barato. Cuando las intensas lluvias ocasionan que los sistemas de alcantarillado
combinados se derramen, ello descarga aguas negras no tratadas directamente a las
aguas superficiales.
¿Cómo podemos contribuir a reducir la contaminación del
agua?
Gran parte de la contaminación se debe a la agricultura intensiva, que requiere
de pesticidas y fertilizantes cuya fabricación consume gran cantidad de agua y conlleva
vertidos de sustancias contaminantes a los cauces. Por otro lado, el uso de estos
pesticidas y fertilizantes contamina el suelo y los acuíferos. Otra actividad que
consume y contamina el agua es el blanqueado del papel. Muchas veces algunos
deshechos, como por ejemplo las bolsas de plástico, terminan en el agua al ser
arrastradas por el viento. Estas van al mar y permanecen allí largo tiempo hasta su
total descomposición.
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Purificación y Tratamiento de agua (Métodos de purificación)
TRATAMIENTO DE AGUA CON OZONO
LA ACCION OXIDANTE DEL OZONO SE PRESENTA DE TRES
DIFERENTES FORMAS
1. Como oxidante, fijando uno de sus átomos de oxígeno.
2. Como oxidante, fijando sus tres átomos de oxígeno en un enlace doble o
triple.
3. Como catalizador del oxígeno, acelerando la velocidad de las reacciones
de oxidación en el aire ozonizado.
DESINFECCIÓN E INACTIVACIÓN VIRAL
Bacterias y la inactivación viral se relacionan con la concentración del ozono en
el agua y su duración de contacto con los microorganismos. Las bacterias son las que
más rápidamente son destruidas. Las bacterias E-Coli son destruidas por
concentraciones de ozono de un poco más de 0,1 mg/litro y una duración de contacto
de 15 segundos a temperaturas de 25 ºC y 30 ºC . Streptococcus tecalis son destruidos
mucho más fácilmente. A concentraciones de ozono de aproximadamente 0,025
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mg/litro, se obtiene un 99,9% de inactivación en 20 segundos o menos a ambas
temperaturas. Los virus son más resistentes que las bacterias. Estudios pioneros por
científicos de Salubridad Pública Francesa en los años 60 han demostrado que el
poliovirus tipos I, II y III quedan inactivados por medio de exposición a concentraciones
de ozono disuelto de 0,4 mg/litro por un período de contacto de cuatro minutos.
OXIDACIÓN DE INORGÁNICOS:
En el caso del hierro, el manganeso, y de varios compuestos arsénicos, la
oxidación ocurre muy rápidamente, dejando compuestos insolubles que se puede
quitar fácilmente por medio de un filtro de carbón activado. Iones de sulfuro son
oxidados a iones sulfatos, una sustancia inocua.
OXIDACIÓN DE ORGÁNICOS
El ozono es un agente muy poderoso en el tratamiento de materiales orgánicos.
Los orgánicos son naturales (ácidos de humectación y fúmicos) o sintéticos
(detergentes, pesticidas) en esencia. Algunos orgánicos reaccionan con ozono muy
rápidamente hasta la destrucción, dentro de minutos o aún segundos (fenol, ácido
fórmico), mientras otros reaccionan más lentamente con ozono (ácidos de
humectación y fúmicos, varios pesticidas, tricloretano etc.). En algunos casos, los
materiales orgánicos son oxidados solamente parcialmente con ozono. Una ventaja
principal de oxidación parcial de materiales orgánicos es que al oxidarse parcialmente,
los materiales orgánicos se polarizan mucho más que originalmente, produciendo
materiales insolubles complejos que se pueden quitar con filtros de carbón activado.
ELIMINACIÓN DE TURBIDEZ:
La turbidez del agua se elimina por ozonización a través de una combinación de
oxidación química y neutralización de carga. Las partículas coloidales que causan
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turbidez son mantenidas en suspensión por partículas de carga negativas que son
neutralizadas por el ozono. El ozono además destruye los materiales coloidales por
medio de la oxidación de materias orgánicas.
ELIMINACIÓN DE OLORES, COLORES Y SABORES
La oxidación de la materia orgánica, metales pesados, sulfuros y sustancias
extrañas, produce la supresión de sabores y olores extraños que el agua pudiera
contener, proporcionando una mejora en la calidad y el aspecto del agua, haciéndola
más adecuada para su consumo y disfrute.
EL TRATAMIENTO DE AGUA CON OZONO
La técnica se basa, fundamentalmente, en lograr un tiempo de contacto
adecuado del agua, con la cantidad adecuada de ozono. Concentraciones de entre 0.5
y 0.8 mg/l de ozono durante unos tres o cuatro minutos son suficientes para conseguir
una calidad de agua excepcional y desinfectada. Tras el tratamiento, el ozono se
descompone en oxígeno tras varios minutos no dejando ningún tipo de residual, pero
por consiguiente, tampoco existirá ningún residual desinfectante que pudiera prevenir
el crecimiento bacteriológico. En los casos en los que sea necesario asegurar que el
agua de consumo ha sido recién tratada con ozono, el sistema de ozonización se
realizará en un depósito con un caudal de recirculación, en donde mediante un
inyector vénturi se añadirá la producción de ozono adecuada, esta cantidad de ozono y
por tanto, la concentración de ozono residual en el depósito depende, en primer lugar,
de las características de producción del equipo, y en segundo lugar, del tiempo de
funcionamiento y parada del mismo. Es decir, mediante el temporizador, es posible
aumentar y disminuir el tiempo de producción y de parada consiguiendo en estado
estacionario una mayor o menor concentración de ozono. Para sistemas más
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complejos de regulación y control puede instalarse una sonda de medición de ozono
residual en el agua que actúe directamente sobre la producción del equipo para
alcanzar el valor de consigna preestablecido como el ideal de concentración de ozono
en el agua.
TRATAMIENTO DE AGUA POR RAYOS ULTRAVIOLETA
LUZ ULTRAVIOLETA
Los sistemas de tratamiento y desinfección de Agua mediante luz Ultra Violeta
(UV), garantizan la eliminación de entre el 99,9% y el 99,99 de agentes patógenos. Para
lograr este grado de efectividad casi absoluta mediante este procedimiento físico, es
totalmente imprescindible que los procesos previos del agua eliminen de forma casi
total cualquier turbiedad de la misma, ya que la Luz Ultravioleta debe poder atravesar
perfectamente el flujo de agua a tratar.
Los Purificadores de Agua por Ultravioleta funcionan mediante la "radiación" o
"iluminación" del flujo de agua con una o más lámparas de silicio cuarzo, con unas
longitudes de onda de 200 a 300 nanómetros. Por lo tanto, el agua fluye sin detenerse
por el interior de los purificadores, que contienen estas lámparas.
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La luz UV no cambia las propiedades del agua o aire, es decir, no altera químicamente
la estructura del fluido a tratado. Al contrario de las técnicas de desinfección química,
que implican el manejo de sustancias peligrosas y reacciones que dan como resultado
subproductos no deseados, la luz UV ofrece un proceso de desinfección limpio, seguro,
efectivo y comprobado a través de varias décadas de aplicaciones exitosas.
CARACTERISTICAS DE LA DESINFECCION CON LUZ UV
GERMICIDA
• Desinfección instantánea y eficiente
• Segura
• Limpia
• El mejor costo-beneficio
• Ambientalmente adecuada
FUNCIONAMIENTO
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La generación artificial de la luz UV se realiza a través de un emisor (lámpara)
de cuarzo puro, el cual contiene un gas inerte que es el encargado de proveer la
descarga inicial, y conforme se incrementa la energía eléctrica, el calor producido por
el emisor también aumenta junto con la presión interna del gas, lo cual genera la
excitación de electrones que se desplazan a través de las diferentes líneas de longitud
de onda, produciendo la luz UV. Una descarga de presión baja produce un espectro a
185 y 253.7 nm. Los emisores de luz UV de presión media producen radiación
multionda, es decir, diferentes longitudes de onda de diversa intensidad a través del
espectro UV-C
(200-300 nm).
El ADN, o ácido desoxirribonucleico, es responsables de dirigir las actividades
dentro de todas las células vivas. Todas las células deben tener ADN intacto para
funcionar correctamente. SU estructura es muy similar a una escalera que se ha
torcido de ambos extremos dando como resultado un aspecto espiral.
Cuando los microorganismos son expuestos a una dosis adecuada de radiación
ultravioleta a 253.7 nm de longitud de onda (UV-C), el ADN (acido desoxirribonucleico)
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de las células absorben los fotones UV causando una reacción fotoquímica irreversible,
la cual inactiva y destruye las células.
EFECTOS BIOLOGICOS
La propiedad que tiene el ADN, presente en el núcleo de las moléculas de todos
los microorganismos (bacteria, virus, hongos y quistes) de absorber la radiación UV
produce el efecto de rompimiento de las cadenas de los aminoácidos de proteínas,
causando una disrupción metabólica afectando su mecanismo reproductivo y logrando
así su inactivación, eliminando sus propiedades para producir enfermedades y de
crecimiento microbiológico. Uno de los principales beneficios al aplicar luz UV con
propósitos de desinfección es que no se utilizan ningún tipo de químico para ello.
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Lámpara germicida de Luz Ultravioleta en acero inoxidable
Purificación del Agua por Osmosis Inversa
Para entender lo que es la Osmosis Inversa, empezaremos por comprender lo
que es la Osmosis, el cual es un mecanismo natural de transferencia de nutrientes en
las células de los seres vivos a través de las membranas que la recubren. Cuando se
ponen en contacto dos soluciones de diferentes concentraciones de un determinado
soluto (por ejemplo sales), se genera un flujo de solvente (por ejemplo agua) desde la
solución más diluida a la más concentrada, hasta igualar las concentraciones de ambas.
Si ponemos en contacto a través de una membrana, agua salada y agua
destilada obtendremos un equilibrio entre ambas y quedarán moderadamente
saladas. El agua que atraviesa la membrana es "empujada" por la presión osmótica de
la solución más salada y el equilibrio del proceso se alcanza cuando la columna
hidrostática iguala dicha presión osmótica.
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Osmosis Inversa
Si nuestro interés en el tratamiento es obtener una corriente de agua lo más
diluida posible deberemos invertir este fenómeno. Para ello es necesario vencer la
presión osmótica natural mediante la aplicación de una presión mayor, en sentido
contrario al del flujo normal de la Osmosis (fig. 3). Cuando se invierte el fenómeno
estamos en presencia de la ósmosis inversa.
En resumen: si a una corriente de agua salada se le aplica una fuerte presión,
lograremos obtener un equilibrio distinto del anteriormente descrito en el cual se
generan simultáneamente dos corrientes:
Una que es la que atraviesa la membrana, queda libre de sólidos
disueltos (minerales, materia orgánica, etc. ) y de microorganismos (virus,
bacterias, etc.): producto o permeado.
La otra se va concentrando en esos mismos productos sin que
lleguen a depositarse en la membrana, porque la taparían y se eliminarían en
forma continua, constituyendo el concentrado.
Membrana de la Osmosis Inversa
Es una membrana que tiene una área "micro porosa" que rechaza las impurezas
y que no impide al agua pasar. La membrana rechaza las bacterias, pirógenos, y 85%-
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95% de sólidos inorgánicos. Iones "polivalentos" son rechazados más fácilmente que
los iones "monovalentes". Los sólidos orgánicos con un peso molecular superior a 300
son rechazados por la membrana, pero los gases pasan a través. La ósmosis inversa es
una tecnología de rechazo en porcentaje. La pureza del agua producida depende de la
pureza del agua en el ansa. La pureza del agua producida por la ósmosis inversa es más
grande que en el agua de alimentación (fig. 4).
Agua Rechazada
Un gran porcentaje (50-90%) del agua de alimentación no atraviesa por la membrana,
pero corre del otro lado, limpiando el agua continuamente y extrayendo los sólidos
inorgánicos y orgánicos para drenarlos, Esa agua se llama “agua rechazada" o “agua de
rechazo”.
Bibliografía
- Enciclopedia Microsoft Encarta ’99. .
- Guía Práctica de la Ecología Urbana.
- Diccionario Enciclopédico Sopena.
