¿CÓMO SE GENERA LA DUREZA DEL AGUA?

DUREZA DEL AGUA

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Se denomina dureza del agua a la concentración de compuestos minerales que hay en una determinada cantidad de agua, en particular sales de magnesio y calcio. El agua denominada comúnmente como “dura” tiene una elevada concentración de dichas sales y el agua “blanda” las contiene en muy poca cantidad.

La dureza del agua se expresa normalmente como cantidad equivalente de carbonato de calcio (aunque propiamente esta sal no se encuentre en el agua) y se calcula, genéricamente, a partir de la suma de las concentraciones de calcio y magnesio existentes (miligramos) por cada litro de agua; que puede expresarse en concentración de CaCO3. Es decir:

Dureza (mg/l de CaCO3) = 2,50 [Ca++] + 4,16 [Mg++]. Donde:

• [Ca++]: Concentración de ion Ca++ expresado en mg/l.
• [Mg++]: Concentración de ion Mg++ expresado en mg/l.

Los coeficientes se obtienen de las proporciones entre la masa molecular del CaCO3 y las masas atómicas respectivas: 100/40 (para el Ca++); y 100/24 (para el Mg++).

¿CÓMO SE GENERA LA DUREZA DEL AGUA?

La presencia de sales de magnesio y calcio en el agua depende fundamentalmente de las formaciones geológicas atravesadas por el agua de forma previa a su captación. Las aguas subterráneas que atraviesan acuíferos carbonatados (calizas) son las que presentan mayor dureza y dichos acuíferos están formados por carbonatos de calcio y magnesio.

Las aguas subterráneas procedentes de acuíferos con composición eminentemente silicatada (p.e. granitos) dan lugar a un agua blanda, es decir, con cantidades muy bajas de sales de calcio y magnesio.

¿EN QUÉ INFLUYE LA DUREZA DEL AGUA?

Un efecto muy visible en aguas de distinta dureza (un agua “dura y un agua “blanda”) es su diferente comportamiento ante la adición de jabón. En presencia de la misma cantidad de jabón, la aparición de espuma es mucho menor si se trata del agua “dura”, ya que el calcio y el magnesio reaccionan con los compuestos que forman el jabón y dejan de ser efectivos, con la consiguiente necesidad de añadir más cantidad de jabón si nos encontramos en este extremo.

El efecto más conocido en lugares en los que el agua de abastecimiento presenta una elevada dureza es la formación de incrustaciones calcáreas (comúnmente denominadas como cal).

Clasificación de la dureza del agua

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En términos generales, la calidad de las aguas en función de su dureza es:

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Las normas europeas han adoptado como concentración límite 500 mg/l CaCO3, 50ºf.

La Organización Mundial de Salud, OMS, ha adopatado como concentración máxima deseable 100 mg/l de CaCO3 y como concentración máxima admisible 500 mg/l.

TIPOS DE DUREZA

En el proceso de formación de las incrustaciones calcáreas intervienen las sales de calcio y magnesio que se asocian con iones bicarbonatos; por este motivo se definen tres valores relacionados con la dureza:

• Dureza total

Es la concentración total de calcio y magnesio presentes en el agua. No nos proporciona en sí misma ninguna información sobre el carácter incrustante del agua ya que no contempla la concentración de los iones bicarbonato presentes.

• Dureza temporal o dureza de carbonatos (CO3-2):

Es la parte de la dureza total que puede incrustar y corresponde a la cantidad de calcio y magnesio que puede asociarse con iones bicarbonato. Su determinación analítica corresponde al contenido en bicarbonatos presentes en el agua y como máximo es igual a la dureza total del agua.

La dureza temporal se produce a partir de la disolución de carbonatos en forma de hidrógenocarbonatos (bicarbonatos) y puede ser eliminada al hervir el agua o por la adición del hidróxido de calcio (Ca(OH)2).

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El carbonato de calcio es menos soluble en agua caliente que en agua fría, así que hervir (que contribuye a la formación de carbonato) precipitará el bicarbonato de calcio fuera de la solución, dejando el agua menos dura.

Los carbonatos pueden precipitar cuando la concentración de ácido carbónico disminuye, con lo que la dureza temporal disminuye, y si el ácido carbónico aumenta puede aumentar la solubilidad de fuentes de carbonatos, como piedras calizas, con lo que la dureza temporal aumenta..

• Dureza permanente

Corresponde a la cantidad de calcio y magnesio restante que se asocia con los otros iones, como sulfatos (SO4-2), nitratos (NO3-) y cloruros de calcio (CaCl2) y magnesio (MgCl2). Esta dureza no puede ser eliminada al hervir el agua pues estas sales son más solubles según sube la temperatura, hasta cierta temperatura, luego la solubilidad disminuye conforme aumenta la temperatura. Es la diferencia entre la dureza total y la dureza temporal y en general en las condiciones de trabajo normales no produce incrustaciones.

Unidades de dureza

• mg CaCO3/l o ppm de CaCO3: Miligramos de carbonato cálcico (CaCO3) en un litro de agua; esto es equivalente a ppm de CaCO3.
• Grado alemán (Deutsche Härte, °dH): Equivale a 17,9 mg CaCO3/l de agua.
• Grado americano: Equivale a 17,2 mg CaCO3/l de agua.
• Grado francés (°fH): Equivale a 10,0 mg CaCO3/l de agua.
• Grado inglés (°eH) o grado Clark: Equivale a 14,3 mg CaCO3/l de agua.

La forma más común de medida de la dureza de las aguas es por titulación con EDTA. Este agente quelante permite valorar conjuntamente el Ca y el Mg (a pH=10) o sólo el Ca (a pH=12), por los complejos que forma con dichos cationes.

La dureza de un agua se expresa generalmente en grados franceses (ºf) aunque también pueden utilizarse los grados alemanes (ºd) según las siguientes fórmulas:

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En el cálculo de los ºf, Para transformar la concentración de ión calcio (Ca2+) en carbonato cálcico se debe dividir dicho valor por 20 (peso equivalente del ión calcio) y multiplicar por 50 (peso equivalente del carbonato cálcico). Para transformar la concentración de ión magnesio (Mg2+) en carbonato cálcico se ha de dividir dicho valor por 12,15 (peso equivalente del ión magnesio) y multiplicar por 50 (peso equivalente del carbonato cálcico).

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