Agua1

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UNIDAD TEMATICA: AGUA 
 
 
Importancia del agua: 
 
Los organismos vivos tienen entre 50 y 90% de agua. El cuerpo humano tiene 70% (50% en 
células, 15% entre ellas, y 5% en la sangre). 
El agua ocupa el 70% de la superficie de la tierra. El 97% es salada, solo el 3% es dulce, la 
cual es fácilmente potabilizable (2% se encuentra en los polos y solo el 1% es accesible). 
Según la Organización Mundial de la Salud: agua potable es aquella adecuada para consumo 
humano y para todo uso domestico habitual, incluida la higiene personal. 
El agua (H2O) es un líquido incoloro, inodoro e insípido, que debido a su disposición molecular 
especial, presenta propiedades particulares frente a otras sustancias. 
A presión atmosférica congela a 0°C, y ebulle o pasa a estado gaseoso (vapor) a los 100°C. 
La mayoría de los líquidos alcanzan su mayor densidad al acercarse al punto de solidificación. 
En el caso del agua, alcanza su mayor densidad a 4°C (aproximadamente 1000kg/m). 
Al congelarse (0°C) aumenta su volumen abruptamente una onceava parte (pasa de 
aproximadamente de 1m³/kg a 1.1 m³/kg) lo cual no es un dato menor, ya que representa un 
gran riesgo en cañerías. 
Es el disolvente universal, todas las sustancias son en mayor o menor medida, solubles en 
agua. 
El agua pura es aislante. Son las sales disueltas las que aumentan la conductividad. 
Después del mercurio, es el líquido con mayor tensión superficial. Esto explica por ejemplo 
porque algunos insectos pueden caminar en el agua. 
Tiene un alto Calor especifico (aprox 1kcal/kg.°C). El agua es un gran transmisor de calor, por 
eso su empleo en la industria para calefacción y refrigeración. Por ejemplo, tiene un elevado 
calor latente de vaporización (condensación), de allí que se use vapor saturado como fluido 
calefactor. 
 
 
Clasificación de las aguas naturales según su origen: 
 
 Meteóricas: Es la forma mas pura. Poseen bajo porcentaje de sustancias en disolución. 
Hablamos de lluvia, pero también de nieve y granizo. Es pura siempre que no sea ácida (S 
desprendido de los procesos industriales). 
 Superficiales: Son las que contienen mayor cantidad de sustancias en disolución y 
suspensión. La composición varía notablemente con la procedencia: rio, lago, mar. 
 Subterráneas: No tienen materia en suspensión pero tienen muchas sales disueltas. 
Cuando hablamos de sales disueltas hablamos de: cloruros, sulfatos, bicarbonatos, nitratos, 
de sodio, calcio, magnesio. 
Nos metemos en un tema fundamental en algunos procesos industriales y que es la dureza del 
agua. 
 
 
 
¿Qué significa que un agua es dura?: 
Se define como agua dura aquella que contiene una cantidad importante de bicarbonatos, 
sulfatos, cloruros y nitratos de Ca y Mg. 
Hay dos tipos de dureza: 
 Dureza temporaria: se la denomina asi porque puede ser eliminada por ebullición del agua 
y se debe a la presencia de bicarbonatos de Ca y Mg disueltos en el agua. Estas sustancias 
precipitan entonces en forma de fangos blandos fácilmente removibles. En las calderas se 
elimina con las purgas periódicas. 
 Dureza permanente: se debe a sulfatos, cloruros y nitratos de Ca y Mg. Al calentar el agua 
estas sustancias precipitan pero no en forma de fangos blandos, sino produciendo 
incrustaciones duras y de difícil eliminación. 
La dureza se expresa normalmente en °F (grado francés), ppm o en mg/l. Se define 1°F como 
la dureza que posee un agua que contiene sales disueltas equivalentes a 10mg de CaCo3/l de 
agua. 
Es decir, se usa para expresar la dureza una 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 de CaCO3) por 
cada litro de agua. 
Se dice que un agua es muy blanda si tiene de 0 a 2°F, blanda: 2 a 5°F, media: 5 a 10°F, dura: 
10 a 20°F, muy dura: >20°F. 
Existen varios métodos para eliminar estas sales. Son métodos de ablandamiento de agua: 
El más simple consiste en agregar alguna sustancia que permita formar sustancias solubles en 
lugar de precipitados que se incrusten (normalmente se usan fosfatos). 
Luego tendremos los métodos que vieron en química: 
 De la cal soda. 
 De la zeolitas. 
 Resinas de intercambio iónico, si quiero agua totalmente desionizada o desmineralizada. 
 Osmosis inversa: Consiste en pasar el agua por membranas semipermeables (con poros de 
tamaño molecular), así el agua pasa pero no los minerales (para desmineralización total 
requiere tratamiento de intercambio iónico). Puede eliminar sustancias orgánicas y 
microorganismos, consiguiendo agua ultra pura. 
 
Otros tratamientos: 
En ciertos usos industriales, el agua debe estar exenta de gases, por ejemplo el oxígeno. Este 
disuelto, acelera la corrosión en muchas reacciones. 
Se debe usar un Desgasificador. El mismo consiste en un calentador de agua, ya que la 
solubilidad de los gases disminuye con el aumento de la temperatura, además se agrega sulfito 
de sodio, el cual se combina con el oxígeno que pueda quedar en el agua. 
 
Lo importante es que el agua tal como la encontramos en la naturaleza, no es utilizable para 
consumo humano ni para la industria, porque salvo en raros casos no es suficientemente pura. 
En su camino natural el agua se contamina, se carga de materias en solución y en suspensión, 
partículas de arcilla, residuos de vegetación, organismos vivos (plancton, bacterias, virus), 
sales, etc. 
Ejemplo, análisis de aguas naturales: 
https://es.wikipedia.org/wiki/Carbonato_de_calcio
https://es.wikipedia.org/wiki/Sal_(qu%C3%ADmica)
https://es.wikipedia.org/wiki/Concentraci%C3%B3n
https://es.wikipedia.org/wiki/Calcio
https://es.wikipedia.org/wiki/Magnesio
https://es.wikipedia.org/wiki/Miligramo
https://es.wikipedia.org/wiki/Carbonato_de_calcio
https://es.wikipedia.org/wiki/Litro
 
La presencia de esta gran variedad de impurezas exige el tratamiento de las aguas antes de su 
utilización, para hacerlas aptas para las aplicaciones consideradas, o después de su utilización, 
para evitar todo daño al medio ambiente. 
Todo tratamiento de agua, normalmente va seguido de un tratamiento de efluentes. 
 
¿Qué hace AYSA para potabilizar el agua?: 
Varias etapas donde se combinan procesos físicos y químicos. 
Básicamente tenemos los siguientes procesos: 
 Coagulación. 
 Floculación. 
 Decantación. 
 Filtración 
 Desinfección (con cloro). Se consiguen dos efectos: 
Bactericida: elimina microorganismos patógenos. 
Bacteriostático: mantener un efecto residual, es decir poder de desinfectante en el sistema 
de distribución. 
No hace ningún proceso de ablandamiento, porque no es necesario para el consumo humano. 
 
 
Aguas para usos industriales: 
 
 Aguas para refrigeración: La mayor cantidad de agua que se utiliza actualmente en la 
industria es destinada a la refrigeración, y en este caso como su objeto es enfriar, calentándose 
o evaporándose, su composición no tiene mayor importancia (no hay altas exigencia de 
calidad). El agua para refrigeración puede ser superficial o subterránea y se la debe filtrar para 
que no contenga sustancias en suspensión que puedan obstruir las cañerías y válvulas. 
También se puede hacer algún tratamiento de ablandamiento, desoxidante y alguicida (ejemplo 
típico, para torres de enfriamiento). 
 
 Aguas para calderas: El agua que se destina para calderas fundamentalmente no debe 
formar incrustaciones (la dureza debe ser lo más baja posible). 
En calderas de baja presión, alcanza con un intercambiador de cationes. Para alta presión se 
requiere dureza 0, entonces hay que desmineralizar. 
Las incrustaciones originan pérdidas de calor y las deterioran. 
El agua tampoco debe generar acción cáustica quebradiza, ser corrosiva y formar espuma. 
Acción caustica quebradiza: Son grietas que aparecen en las chapas que alojan a los tubos. 
Se estima que se producen por la combinación de los altos esfuerzos mecánicos,con la fuerte 
concentración de sales. 
Para que el agua para calderas precipite el mínimo material sólido por calentamiento, debe ser 
sometida previamente al proceso de ablandamiento. El agregado posterior de fosfato trisódico, 
al agua ablandada, permite asegurar que no se formen incrustaciones y que el material 
insoluble formado tienda a quedar en suspensión y pueda ser separado por una instalación 
especial de filtración. 
La acción cáustica quebradiza sobre el metal de la caldera, por acción del agua, es un efecto 
que se debe a la alcalinidad que esta posee debido al carbonato de sodio y al hidróxido de 
sodio. Por consiguiente, la alcalinidad del agua debe ser controlada, pues esta no debe ser 
excesiva por lo Indicado anteriormente, pero tampoco debe ser nula pues entonces se originan 
problemas de corrosión, especialmente debido a las pequeñas cantidades de oxigeno disueltas 
en el agua. 
Las características específicas del agua variarán en función de la presión de trabajo de la 
caldera. Normalmente se trabaja con PH de 11 a 12 (en calderas de 15 a 100 bar). 
Recordemos que el PH es una medida de la cantidad de iones de H en el agua. 
PH de 0 a 7 es un agua ácida, 7 es neutra, y mayor a 7 es básica (alcalina). 
Si el agua es muy ácida genera corrosión. Si es muy alcalina, genera incrustación. 
La corrosión electroquímica prácticamente se anula a un PH de 9.4, por eso en las calderas se 
trabaja con PH por encima de 9. 
 Aguas para industrias: Cada rubro requerirá características particulares para el agua de 
proceso. Lo fundamental de las aguas destinadas para industrias es que no contengan 
sustancias que interfieran con el producto que se elabora. En la mayoría de los casos no 
pueden usarse aguas duras. 
Así, por ejemplo: 
Industria del alcohol: El agua que se utiliza debe ser límpida, incolora, fresca y con un bajo 
contenido de microorganismos. 
Industria del azúcar: Se requiere un agua con un bajo contenido de carbonatos y sulfatos 
alcalinos y especialmente en nitratos; en lo posible debe encontrarse libre de 
microorganismos. 
Industria del jabón: es fundamental el empleo de aguas blandas. 
 
Incrustaciones: 
 
La precipitación de un agua dura permanente forma una costra pétrea que se denomina 
incrustación. 
Esto genera 2 inconvenientes: 
Por un lado, esta costra formada está constituida por compuestos inorgánicos, que son malos 
conductores del calor, y actúa como termo aislante, obligando a un gasto mayor de 
combustible. 
El otro inconveniente se presenta al avivar el fuego de la caldera para aumentar su 
rendimiento, ya que puede suceder que los tubos de la misma no estén en contacto con el 
agua por la incrustación y se pongan al rojo, dilatándose y provocando el desprendimiento de la 
incrustación. Si esto ocurre, la incrustación se fragmenta, el metal al rojo queda al descubierto 
y el agua al entrar en contacto con él mismo se vaporiza en forma casi instantánea (al 
vaporizarse puede aumentar su volumen 1600 veces), y esto provoca una gran presión, por 
parte del vapor de agua formado, sobre la parte metálica reblandecida (por estar a altas 
temperaturas) la que puede llegar a romperse violentamente, produciéndose una explosión. 
 
 
Cañerías: 
 
Las cañerías de acero han sido las más utilizadas. Actualmente los caños plásticos han ganado 
mucho terreno. Para alimentación domiciliaria se utiliza casi exclusivamente cañerías de PP 
(polipropileno) unidas por termofusión. También se puede usar PVC pero el PP copolímero 
tiene mayor resistencia al impacto y mayor resistencia al agua caliente. 
Para desagües se usa PP, PE, PVC. 
Hoy para bajos caudales (caños hasta 4”) y presiones no muy exigentes, se usan casi 
exclusivamente caños de PP termofusionados. También se pueden usar para fluidos 
industriales y aire comprimido. 
Están regidos por la norma IRAM13470 y71. 
Surge como consecuencia de un desarrollo alemán, el PP Copolímero Random (PPCR). Este 
material permite la fabricación de tubos y accesorios resistentes al agua caliente. 
La unión por termofusión consiste en calentar los elementos a 260°C, el material se plastifica, 
se unen las partes, y se produce una unión molecular, es decir queda una única pieza (no hay 
una unión donde la instalación pueda fallar, pueda tener pérdidas). 
Hay distintos modelos de caños con distintos espesores. A mayor espesor, resiste mayor 
presión, pero es más pesado y más caro. 
También hay un modelo tricapa de PP, Al, PP. Resiste mayor presión (hasta 
25kg/cm²=250mca). Otra ventaja es que posee un bajo coeficiente de dilatación (problema de 
las cañerías de PP). El PP dilata mucho. Veamos distintos coeficientes de dilatación: 
PPCR: α=0,15mm/m°C 
Acero: α=0,011mm/m°C 
Al: α=0,024mm/m°C 
PPCR+Al: α=0,03mm/m°C 
Al trabajar con agua caliente la dilatación de cañería no es un tema menor. Es muy importante 
seguir las recomendaciones del fabricante en cuanto al montaje, para evitar daños en la 
instalación por este efecto. 
Los accesorios son similares a los vistos (bujes de reducción, curvas, codos a 45° a 90°, 
uniones dobles, T normal, T reducción, tapa, llave de paso, válvula esférica, etc.). 
 
 
Los fabricantes que utilizan materiales plásticos dan tablas y metodologías para el cálculo de 
pérdida de carga. También dan los K, o longitudes equivalentes para el cálculo de pérdida en 
accesorios. 
Hay accesorios con insertos roscados de bronce (son accesorios terminales para vincular a los 
artefactos). 
Ventajas de usar cañerías de PPCR unión por termofusión: 
 Ausencia de corrosión (respecto a cañerías de acero). 
 Mayor resistencia al agua caliente y presión. Respecto a caños de PP homopolímero y 
PVC. 
 Seguridad total en las uniones (unión por termofusión). 
 Potabilidad del agua transportada. Es un material atóxico. 
 Agua caliente en menos tiempo (respecto a cañerías metálicas). 
 Muy buena resistencia al impacto (manipuleo en obra). 
 Instalaciones silenciosas. La fono-absorción y la elasticidad del PPCR evitan la 
propagación de ruidos y vibraciones. 
 Inatacable por corrientes vagabundas (material aislante). 
 Alta resistencia a las bajas temperaturas. 
 Muy buen performance en zonas sísmicas. 
 Mínima pérdida de carga (baja rugosidad interna). 
 Facilidad en el trabajo, manipuleo y transporte (material muy liviano frente al acero). 
 
 
 
 
 
 
 
Instalación 
 
 
Tipos de fuentes: 
 
a_ Depósito de reserva: 
1_Puede estar bajo o sobre superficie. Va asociado a un equipo de bombeo ya que no 
tengo presión y se lo denomina depósito de aspiración. 
2_Puede ser un depósito elevado. Ejemplo típico, el tanque de reserva (TR) elevado. 
Posee altura positiva respecto a los consumos, también se lo llama depósito de 
gravedad. 
 
b_ Fuentes inagotables: 
Naturales (ríos, lagos, mares) o artificiales (canales, embalses, pozos, etc.). 
Normalmente se usan para reponer agua en el depósito de reserva. 
 
c_ Red pública (agua corriente): 
Podrá serlo siempre y cuando abastezca las condiciones de Presión y Caudal 
necesarias en los consumos. Normalmente se usa para reponer agua en el depósito de 
reserva. 
 
 
Sistemas de impulsión: 
 
a_ Presión propia (solo en raras excepciones) 
 
b_ Presión de altura: depósitos (TR) elevados o fuentes inagotables elevadas. 
 
c_ Equipos de bombeo. 
 
 
Consideraciones para el diseño: 
 
En todos los casos las instalaciones deberán cumplir con lo dispuesto por los Códigos de 
edificación municipales o de la CABA. Estos a su vez se rigen por las normas de Instalaciones 
sanitarias domiciliarias e industriales de la ex Obras Sanitarias de la Nación (OSN). 
Habrá que analizar las limitaciones de abastecimiento. Por ejemplo: el parque industrial más 
grande de Argentina, es el parque industrial Pilar, el cual no dispone de agua corriente. En este 
caso, el agua se extrae de una napa a 50m y existe un límite de extracción que es de 
240.000l/día por hectárea de predio, es decir que además de analizar cualserá la fuente de 
agua, también tendré que analizar si voy a disponer de la capacidad necesaria para mi 
proceso. 
Si uso tanque elevado. ¿Cual debe ser la altura? La suficiente para que en los puntos de 
utilización disponga del caudal y presión estática necesarios. 
¿Cómo determino estos parámetros? Los fabricantes de los equipos que consuman agua me 
van a indicar al menos, que caudal máximo puede consumir el equipo. Después nos podrán 
indicar una presión mínima de conexión (de entrada) para un correcto funcionamiento, así 
como también la presión máxima para no dañar al equipo. 
Para el caso de artefactos sanitarios (de tipo domiciliario) tendremos tablas que nos indican sus 
consumos y recomendaciones de presión y Ø de alimentación. 
Para el consumo total tendré que analizar una especie de factor de simultaneidad como en 
fuerza motriz. Es decir, puedo tener un baño con 10 lavatorios, pero no van a estar abiertos los 
10 todo el día. En estos cálculos, además de las recomendaciones de las normas y textos, la 
experiencia juega un papel fundamental. 
Entonces, con los consumos industriales no vamos a tener demasiados problemas ya que 
conoceremos perfectamente los consumos máximos (para determinar los Ø de cañerías de 
bajadas) y simultáneos (para determinar los Ø de cañerías principales y la capacidad de 
reserva). 
El tema son los artefactos sanitarios. 
Existe una fórmula empírica que se utiliza, y es extraída de las normas de OSN. El consumo 
aproximado de una canilla abierta es de 0,13l/s. En un edificio se considera que en cada dpto. 
funcionan 1.5 canillas a la vez => 1,5 x 0,13 aprox.= 0,2l/s x dpto. (van a ver en los textos que 
recomiendan considerar 0,2l/s x dpto.). 
Para el caso de industrias, se considera que el consumo es igual a (n° de artefactos 
sanitarios/2) x 0,13l/s. 
Para el cálculo (no recomendado) la norma me da una tabla basada en cañerías de acero 
donde me da el gasto de agua en l/s según la presión para poder adoptar el Ø: 
 
 
¿Cómo se usa la tabla? 
Supongamos que tengo alimentación directa (Caño de AYSA, según presión en la calle se 
admite alimentación directa. Si hay más de un piso tiene que haber tanque, por norma) y la 
presión en la acera es de 17mca. Busco el artefacto más alejado (más alto) de uso frecuente 
(Por ejemplo, si el artefacto esta a 2,5m, se redondea para arriba => tomo 3m). 
La diferencia es 17-3=14m. Entro en la tabla y para una presión de 14m me da los caudales 
máximos que puedo obtener con distintos Ø de cañería. 
El problema es que el método no tiene en cuenta con que velocidad se está trabajando y con 
altas presiones tengo caudales altos. Puedo estar trabajando con velocidades muy altas que 
tornen ruidosa la instalación y generen mucha perdida de carga (cumplo con la norma, pero no 
es lo adecuado, convendría verificar las velocidades). 
Entonces, un dato importante para el cálculo, es la velocidad recomendada para cada tipo de 
fluido, en este caso agua de alimentación. 
Si bien las velocidades recomendadas varían con la presión de trabajo, en general se 
recomiendan velocidades de 0,5 a 2m/s. Admitiendo hasta 3 m/s para cañerías de acero y algo 
más para cañerías plásticas. 
El problema es que por encima de 2m/s las cañerías se tornan ruidosas, hay riesgos de erosión 
y golpe de ariete, y aumentan mucho las pérdidas de carga. Recordemos que las perdidas 
aumentan con el cuadrado de la velocidad. 
Por eso, la velocidad de 2m/s, en alimentación de agua, puede ser una referencia como base 
para el inicio del cálculo, y después se verán los resultados para realizar un análisis técnico-
económico, que nos permita definir la cañería adecuada y que velocidad es la resultante. 
Con las tablas de las normas de OSN tengo velocidades mayores a los 5m/s (valores no 
recomendables, y solo admisibles en condiciones muy particulares). 
 
Otro tema es ¿Cuantos artefactos necesito?: 
El artículo 4.8.2.3 del Código de edificación de la CABA establece que los edificios o locales 
comerciales o industriales tendrán para el personal los siguientes servicios: 
_ Cuando el total de personas no exceda de 5, habrá un retrete (inodoro) y un lavabo 
(lavatorio). 
_ De 5 a 10 personas: 1 retrete por sexo y 1 lavabo. 
_10 a 20 personas: 1 retrete por sexo, 2 lavabos y 1 orinal. 
_ Se aumentara 1 retrete por sexo por cada 20 personas o fracción de 20; 1 lavabo y 1 orinal 
por cada 10 personas o fracción de 10. 
_ Se colocará 1 ducha por sexo, por cada 10 personas ocupadas por industria insalubre y en la 
fabricación de alimentos, provista de agua fría y caliente. 
 
En instalaciones para agua, las válvulas más usadas son esclusa y esférica. 
 
En cuanto a la capacidad de reserva la norma de OSN da valores de tipo domiciliario. Dice: 
Para una vivienda completa (baño principal, baño de servicio, pileta de cocina, pileta de lavar, 
pileta lavacopas) => volumen de reserva=850l si el abastecimiento es directo (AYSA), o 600l si 
el abastecimiento es por bombeo (en el caso que AYSA no asegure la Pmin establecida por 
norma para alimentación directa, va equipo de bombeo. Ver norma OSN). 
Después agrega 350l (directa) o 250l (bombeo) por baño, 250l (directa) o 150l (bombeo) por 
mingitorio, 150l (directa) o 100l (bombeo) por pileta de lavar. 
Nada dice de consumos industriales y en trabajo práctico el consumo industrial puede ser 
muchísimo más importante que el sanitario. En este caso, para definir la reserva, habrá que 
analizar varios factores como: 
_ Importancia de este fluido para nuestro proceso. 
_ Consumo máximo diario. 
_ Análisis del tiempo que podemos quedarnos sin fuente de alimentación. Por ejemplo, las 
reparaciones programadas de AYSA no suelen durar más de 10 hs, y si bien en la mayoría de 
los casos hay baja presión, rara vez la presión de suministro es nula. Otro ejemplo, seria 
analizar cuanto tiempo nos lleva reparar/reemplazar el sistema de bombeo en caso de avería. 
La norma si establece una relación respecto al tanque de reserva y al de bombeo (cisterna). 
_ Tanque de reserva (TR) ≥ 1/3 Reserva total diaria 
_ Tanque de bombeo ≥ 1/5 Reserva total diaria 
El tanque de reserva (TR) elevado, abastecido por un tanque cisterna a nivel de piso, y este 
por agua de pozo o red pública, es un ejemplo típico de instalaciones industriales. 
 
 
 
 
Normalmente cuando los tanques superan los 4000l se construyen divididos por un tabique, a 
los efectos de poder limpiarlos sin parar el suministro. 
 
 
 
 
 
 
 
Conexionado típico de una bomba centrifuga: