Estándares de calidad en agua grado reactivo

La calidad del agua de uso en el laboratorio o en aplicaciones donde se requiere de agua con un contenido mínimo de impurezas, puede ser establecida en base a diferentes normas o criterios, dependiendo de la institución u organismo que establece los estándares.

La industria de componentes electrónicos, las asociaciones medicas, la industria farmacéutica, etc., establecen sus propios criterios de calidad que aunque son muy similares, difieren entre si. La ASTM (American Society for Testing and Materials), es la institución más reconocida y que se dedica específicamente al establecimiento de estándares o valores guía para la calidad del agua con estas características.

Los estándares establecidos, determinan la calidad del agua por su conductividad que se expresa en micosiemens por centímetro (mS/cm) es una medida indirecta del contenido de sales que contiene el agua. La resistividad es lo inverso y sus unidades para el agua de alta pureza son megaohms (MW).

El agua químicamente pura tiene una conductividad de 0.056 mS/cm o 18 MW. Este es el máximo grado de pureza que se puede obtener y es el agua Tipo I de acuerdo a los estándares de la ASTM.

Otros parámetros que caracterizan el tipo de agua son el pH, el carbono orgánico total, sodio, cloruros y sílice.

De estos parámetros los que son más fáciles de medir y de controlar es la conductividad o la resistividad, los cuales se miden con un conductímetro.

El pH no es un parámetro de calidad del agua ya que medir el pH al agua de alta pureza no es fácil y se requiere de un electrodo especial o se debe agregar sales al agua para poder establecer una diferencia de potencial entre el electrodo y la solución.

La sílice si es muy importante como parámetro de calidad del agua, ya que adicionalmente a la conductividad, la presencia de sílice, no afecta la calidad del agua, sino que la sílice se encuentran en solución como ácido silícico que se disocia de la siguiente manera:

H2SiO4   Þ H+ + HSiO3-

El ácido silícico tiene una constante de disociación muy pequeña, por lo que no se disocia fácilmente,

Si el agua se trata con una resina catiónica/aniónica, el HSiO3- se adhiere a la resina y es removido. La ausencia o presencia mínima de ácido silícico, es evidencia de que el agua es de alta pureza ya que este ión es el más persistente.

Clasificación del agua de acuerdo a su calidad fisicoquímica

NL: No hay límite establecido

Clasificación del agua de acuerdo a su calidad microbiológica

También el agua es clasificada de acuerdo a su calidad microbiológica, como agua tipo A, B y C

¿Qué calidad de agua requiero?

El agua que se debe emplear en laboratorio esta en función de los criterios de calidad del usuario, Para preparación de soluciones de laboratorios como: soluciones de titulación, soluciones buffer, para lavado de material de vidrio, etc. el agua empleada puede ser tipo IV y en lo referente a calidad microbiológica Tipo C.

Para trabajos de determinación de metales traza el agua Tipo I, con calidad microbiológica Tipo B, cumpliría las expectativas.

Para biología celular y cultivo de tejidos, pudiese requerirse agua Tipo I, con calidad microbiológica Tipo A.

¿Qué procesos de tratamiento de agua deben implementarse para obtener agua de alta pureza?

La obtención de agua ultrapura no puede obtenerse con un solo proceso, se requiere la combinación de más de uno de ellos para lograr la calidad deseada tanto en lo fisicoquímico como en lo microbiológico. Como complemento se requiere de un tratamiento continuo y reiterativo para preservar e incrementar su calidad.

Una forma de lograrlo, es filtrando el agua de la red de suministro en filtros de sedimentos y de carbón activado, para eliminar partículas y el cloro residual. Esta agua pasa a una unidad de osmosis inversa donde se eliminan las sales disueltas con una eficiencia de 95-98%.

La remoción de sales por una membrana de osmosis inversa no es suficiente si el agua que se pretende producir es de calidad I, II o III, por lo que el producto de la osmosis pasa a un lecho mixto de resinas catiónicas/aniónicas, mezcladas entre si en forma tal que los equivalentes de cada resina son los mismos.

El agua que sale de este lecho de resinas mixtas no necesariamente cumple con los estándares de calidad y es conveniente reciclar y pasar continuamente el agua a través de la resina mixta. Esto no solo incrementa en cada paso su calidad, sino que también, el agua almacenada pierde sus cualidades, por lo que el reciclado continuo es muy conveniente.

Eventualmente la resina de pulido se satura y es necesario su cambio por resina nueva. Este cambio de resina se debe hacer a criterio del usuario, estableciendo el mismo sus límites de calidad en el agua de consumo.

Si el agua producto no se emplea continuamente y se almacena por periodos, no solo disminuye su calidad fisicoquímica, sino también microbiológica.

Cuando el agua circula, se intercala una lámpara UV de 254 nm para desinfección del agua y una segunda lámpara UV de 185 nm para destrucción de la materia orgánica al nivel de trazas que siempre se genera cuando el agua está en contacto con la resina mixta y demás componentes del equipo.

Esta configuración produce agua de optima calidad en sus parámetros fisicoquímicos y microbiológicos, agua de calidad tanto para determinación de metales a niveles ultratraza, y libre de carbono orgánico residual y otros componentes químicos que causan señales no deseadas en sus equipos de cromatografía o en sus pruebas bioquímicas

Proveedores de sistemas para obtención de agua ultrapura

A continuación le presentamos a Festa-Hidrogel, proveedor de sistemas para obtención de agua ultrapura:

Festa-Hidrogel es una empresa cuyo giro principal es en el tratamiento y acondicionamiento de aguas potables y residuales. Dentro de sus principales divisiones se encuentra el de sistemas para obtención de agua ultrapura, que es necesario cuando se demanda agua con un mínimo de sales y compuestos similares que disminuyen su grado de pureza.

Diagrama de flujo en sistema de producción de agua ultrapura HIDROGEL

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O bien, haga contacto directo con Fesra-Hidrogel para solicitar mayor información sobre sus sistemas para obtención de agua ultra pura.

Micro sílice: producción y uso

¿Qué es la micro sílice ? Micro sílice es un mineral compuesto de esferas de bióxido de silicio (SiO 2 ) ultrafino, amorfo y cristalino, producido durante la fabricación de silicio o ferrosilicio. Este proceso involucra la reducción de cuarzo de alta pureza en hornos de arco eléctrico a temperaturas superiores a 2000º C. La micro sílice se forma cuando el gas SiO producido conforme el cuarzo se reduce, se mezcla con el oxígeno en la parte superior del horno. En este punto el SiO se oxida a SiO 2 , condensándose en las partículas esféricas puras de micro sílice que forman la mayor parte de los vapores o humo del horno. De aquí los nombres alternos para el material – vapores de sílice condensados o vapores de sílice.

Los vapores del horno se conducen a través de tuberías de enfriamiento, por un pre-colector y ciclón – para quitar las partículas gruesas que pudieran haberse arrastrado del horno – y luego se soplan hacia filtros bolsa diseñados especialmente donde se recolectan.

El tamaño promedio de partícula está por debajo de 0.5 micras, lo que significa que cada micro esfera es 100 veces mas pequeña que un grano de cemento promedio. En una mezcla típica, con dosificación de 10% de micro sílice , habrá entre 50, 000 y 100, 000 partículas de micro sílice por grano de cemento. La calidad de las materias primas y la operación de los hornos determinan la pureza de la micro sílice. Aunque el material se recolecta como un polvo muy fino con una densidad a granel en el rango de 200 kg/m 3 , se le puede procesar para densificarlo, haciendo la densidad a granel de alrededor de 650 kg/m 3 , o puede hacerse lechada. Este proceso posterior involucra el mezclado de la micro sílice, normalmente en forma directa de los filtros de los silos, con un peso igual de agua. La lechada es fácil de transportar, almacenar, dosificar y de mezclarse con el concreto.

La micro sílice se prueba en un análisis químico completo y distribución de tamaño de partícula. La lechada se evalúa también en contenido de sólidos, densidad y color.

¿Como trabaja la micro sílice?

Las esferas ultrafinas llenan los huecos entre los granos de cemento reduciendo los vacíos en el concreto fresco. Las partículas actúan como balines de chumacera y mientras hacen al concreto mucho mas adherente, realmente le dan mas movilidad a la mezcla permitiendo que el concreto fluya mas fácilmente al aplicarle energía.

Se mejoran el bombeo, formado y acabado, y las mezclas de bombeo de micro sílice se emplean a menudo sin ajustar los contenidos de arena.

Se reducen o eliminan la segregación y el drenado.

Esto permite lograr acabados en la superficie más pronto que con el concreto normal.

La micro sílice es un puzolana.

Esto significa que reaccionará con el hidróxido de calcio derivado de la hidratación del cemento y formará mas del silicato de calcio hidratado que mantiene unido al concreto.

Debido a que las partículas de micro sílice son ultrafinas, con un área de superficie específica de alrededor de 20, 000 m 2 /kg y un contenido de SiO 2 de aproximadamente 90%, la reactividad es muy alta. Por el tamaño muy pequeño de las partículas de micro sílice , la estructura cristalina formada por esta reacción es también muy pequeña y ocupa los espacios vacíos dentro de la matriz. Esto densifica la estructura completa del concreto, resultando en una resistencia mayor y reducciones significativas en permeabilidad.

Los aumentos en resistencia pueden ser desde 20 hasta 50% al usar micro sílice como una simple adición.

Sin embargo, si el concreto esta diseñado para tomar ventaja de la acción puzolanica e incluye el uso de super-plastificantes para mantener muy bajas relaciones agua / cemento, se pueden lograr grandes mejoras.

Se han registrado resistencias diseñadas de mas de 100 Mpa para entregas de mezcla preparada de concreto. El efecto sobre la permeabilidad es aún más pronunciado. Cuando se usa un 10% de dosis en una mezcla que contiene alrededor de 400 kg de cemento, el coeficiente de permeabilidad se puede reducir hasta 1/100 del nivel del concreto equivalente sin micro sílice.

Este incremento en resistencia y la reducción en permeabilidad del concreto, combinados con la reducción de hidróxido de calcio, significan que las características de durabilidad del concreto son enormemente mejoradas.

Las resistencias sulfato y cloruro son aumentadas, la susceptibilidad a la reacción álcali sílice se elimina virtualmente y la resistencia y adherencia mejoradas significan que la resistencia a la abrasión y erosión de una micro sílice excede por mucho las de una mezcla ordinaria.

La micro sílice se puede usar para reducir el calor de hidratación – un factor muy importante en construcciones de concreto masivas. Esto puede lograrse reduciendo el contenido de cemento y empleando la micro sílice para elevar la resistencia debido a su eficiencia cementante. Otra manera es usar un alto porcentaje de otro material puzolanico de reemplazo y emplear la reactividad de la micro sílice para dar resistencia en etapa temprana e impermeabilidad, permitiendo así que los materiales mas lentos trabajen en un período mucho más largo de tiempo.

El punte Oresund tiene 1092 metros de largo con un ancho principal de 490 metros.
Sus columnas son de 203.5 metros de alto.
El concreto utilizado en este puente utiliza micro sílice.

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El uso de la micro sílice Elkem en el concreto Lanzado

El uso de concreto lanzado (concreto rociado y gunita) se ha incrementado en las últimas décadas, particularmente en aplicaciones en túneles, estabilización de peñascos o escollos, trabajo de reparación y como un método de construcción alternativo. El concreto lanzado facilita la construcción en áreas difíciles donde no es posible el colado en el lugar, o para la creación de elementos estructurales y bóvedas.

Conforme se ha incrementado el uso del concreto lanzado, lo han hecho también las demandas en la calidad y desempeño del concreto para aspersión: mejor cohesión, menos rebote y polveo, más rápida aplicación y endurecimiento, mayor resistencia y durabilidad en ambientes hostiles.

La micro sílice o vapor de sílice es un aditivo recomendado para aplicaciones de concreto lanzado en la mayoría de países alrededor del mundo.

El proceso de concreto lanzado

Hay dos métodos principales de aplicación: el “húmedo” y el “seco”. En el proceso húmedo, el concreto plástico premezclado se bombea a la boquilla y se impulsa mediante aire comprimido. En el proceso seco, un concreto seco o semi-seco se sopla con aire comprimido a la boquilla donde se mezcla con agua a presión y se rocía.

Ambos  métodos  tienen ventajas para distintas aplicaciones. En las principales, el proceso húmedo se emplea para operaciones más grandes y el seco para las pequeñas, como recurso de trabajo de diseño aunque no es un segmento definitivo.

La adición de micro sílice Elkem mejora muchas propiedades del concreto lanzado; resistencia, cohesión, impermeabilidad y reduce la cantidad de rebote y polveo.

Ventajas con micro sílice Elkem

Micro sílice Elkem incrementa la adherencia del concreto fresco, mejora el enlace del concreto lanzado a la superficie y reduce la caída del material rociado fresco. Incrementar la adherencia reduce también la cantidad de polvo creado por la acción de rociado y reduce el volumen de material que rebota de la superficie rociada. Este material es inútil una vez ”rebotado” y puede llegar a ser tanto como un 40% para el concreto lanzado ordinario. La adición de micro sílice Elkem, puede reducir este volumen hasta menos del 5%.

Otras ventajas son:

Figura 1 Desarrollo de resistencia de concreto lanzado  con acelerador

En general se recomienda una dosis de entre 8 y 12% de micro sílice Elkem, dependiendo del tipo  de concreto lanzado requerido para un proyecto específico. Pueden ser necesarias dosis más altas para aplicaciones especiales o muy altas resistencias. Al igual que con todos los concretos, es necesario un curado adecuado para obtener el potencial completo del material.

Fibras en los concretos lanzados

Ahora es común adicionar fibras de acero a los concretos lanzados con el fin de incrementar las propiedades de flexión o tensión en lugar de emplear reforzamiento con malla.

El  uso  de  micro sílice Elkem en concreto lanzado con fibra de acero, tiene varias ventajas:

Gunitas

Gunita se refiere específicamente  a un mortero rociado; más que a un concreto. Esta forma de rociar se emplea a menudo para trabajo de reparación y operaciones pequeñas. En la mayoría de las aplicaciones de la gunita, o mortero, es un material formulado seco embolsado el cual se mezcla con agua al usarse. Estos materiales están disponibles con un amplio rango de propiedades, tales como: ligereza, aplicado rápido, cuerpo, polímero modificado y resistencia al agua, etc. La mayoría de materiales gunita formulados, contienen micro sílice con objeto de mejorar las propiedades plásticas (flujo, bombeo, adhesión y cohesión) y las propiedades de endurecido (resistencia, impermeabilidad y durabilidad).

Proveedores de Microsílica

A continuación le presentamos a Koprimo, proveedor de microsílica Elkem:

Koprimo S. A. de C. V., es una empresa que comercializa productos químicos y minerales producidos por empresas líderes en su ramo, para satisfacer las necesidades de los clientes actuales y potenciales.

Elkem Materials es el mas grande abastecedor de microsílica y líder en la comercialización e implementación de la microsílica y su aplicación tecnológica a nivel mundial.

Koprimo es representante autorizado de Elkem Materials.

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