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.

La calidad del agua en los procesos de limpieza

Dependiendo de la fase del proceso de limpieza, se puede requerir un agua de mayor o menor calidad. Un agua de alta calidad en este contexto significa un agua con la mínima cantidad de partículas y materiales disueltos.

El enjuague inicial puede ser con agua normal de red. Sin embargo, el agua del enjuague final debería ser un agua de alta calidad con el mínimo contenido de minerales disueltos. Para mejorar la calidad del agua utilizada para las acciones de limpieza y desinfección existen diferentes métodos que se explican a continuación:

Filtrado
Con la intención de extraer la mayor cantidad de partículas de polvo y suciedad que flotan sobre el agua, ésta es pasada a través de un tamiz o elemento filtrante que recoge todas las pequeñas partículas. A pesar de todo, el tamaño de la malla del filtro permite que pequeñas partículas puedan pasar a través del mismo. Por tanto, el filtrado no es suficiente para purificar el agua completamente, pero con frecuencia, es necesario como primer paso, ya que estas partículas pueden interferir con otros métodos de purificación ó atascarlos rápidamente. Por esta razón, normalmente se instala un sistema de prefiltros.
 
Destilación
La destilación supone la ebullición del agua para producir vapor. El vapor de agua contacta con una superficie fría, con lo que se condensa de nuevo en un líquido que es recogido. Como los solutos no son normalmente vaporizados, permanecen en la solución que está en ebullición. Sin embargo, la destilación no purifica completamente el agua, ya que contaminantes con puntos de ebullición similares puedan quedar contenidos en las gotitas del líquido vaporizado. A pesar de ello, se puede obtener un 99.9% de agua pura por destilación. Por tanto, la destilación genera un agua de alta calidad; sin embargo, se requiere una gran cantidad de energía para este proceso. En situaciones donde se necesita gran cantidad de agua de alta calidad, (como por ejemplo en los procesos de lavado y esterilización), se utilizan otros métodos, como la descalcificación del agua, la desionización y la osmosis inversa.
 
Descalcificación del agua por intercambio iónico
Las sales que provocan la dureza del agua, como el bicarbonato de calcio (CaHCO3) y el cloruro de Magnesio (MgCl2) y que tienden a depositarse, se intercambian con sales de Sodio. Estas sales se disuelven muy bien en agua y por tanto, no se depositan. En un agua descalcificada, los iones duros son intercambiados con los iones Sodio. Esto se efectúa haciendo pasar el agua a través de una columna de resina que posee cadenas que atrapan el calcio, magnesio y otros iones de metales pesados y los reemplazan por iones Sodio. Las sales de sodio son solubles en agua y por tanto, no crearán depósitos. En lugar de resinas, también pueden utilizarse zeolitos (aluminio-silicatos cristalinos).

Cuando la resina se satura de iones duros, puede ser regenerada con iones Sodio mediante el añadido de salmuera (agua con sal), lo que permitirá de nuevo su uso como descalcificador.
 

Desionización en dos pasos mediante intercambio iónico
En este proceso, todos los iones presentes en el agua son extraídos mediante un proceso en dos pasos. En la primera fase, los iones metálicos (cationes cargados positivamente) son intercambiados por iones H+. En una segunda fase, los ácidos y sales remanentes (aniones cargados negativamente), son intercambiados con iones OH-. El enlace entre H+ and OH+ forma H2O: agua. De esta forma, todos los minerales son extraídos.

En muchos laboratorios, este método de purificación ha reemplazado a la destilación, ya que proporciona un mayor volumen de agua muy pura. Así mismo, el agua del enjuague final de los procesos de limpieza normalmente se trata de esta manera. El agua purificada conseguida a través de este método recibe el nombre de agua desionizada o desmineralizada.

Debido a su debilidad de enlace con las resinas, los silicatos causan una capa opaca o azulada sobre los instrumentos de acero inoxidable, y pueden pasar a través de los intercambiadores iónicos, especialmente si las resinas están casi saturadas. Como los silicatos no incrementan la conductividad del agua, la presencia de los mismos puede ser pasada por alto fácilmente.
 

Osmósis inversa
También llamada hiperfiltración. En este caso, se crea una presión mecánica aplicada a la solución que contiene impurezas, forzada a través de una membrana semipermeable. El tamaño de los poros de esta membrana es aproximadamente de 0.0005 micrones (si comparamos con una bacteria, ésta normalmente posee un tamaño entre 0,2-1 micrones). Por tanto, el término aplicado es osmosis inversa, ya que la osmosis normal generaría agua pura si se dirigiera en la otra dirección para diluir las impurezas. La osmosis inversa es teóricamente el método disponible a gran escala más riguroso para la purificación de agua. Como la membrana es muy propensa a ser dañada por las clorinas, los iones metálicos y otras impurezas, normalmente este sistema se combina con filtros de agua y dispositivos descalcificadores.

Los combustibles pesados (gasolina, petróleo, aceite) son mezclas químicas complejas que contienen componentes de alto peso molecular conocidos como asfaltenos.

Los asfaltenos tienen una fuerte tendencia a flocular, lo cual provoca la formación de sedimentos en el combustible; así mismo estos componentes han sido también reconocidos como los causantes del ensuciamiento en diferentes maquinarias tales como los intercambiadores de calor y quemadores, ambos usados comúnmente en las refinerías.

Ahora bien, los combustibles pesados se presentan cada vez más inestables debido a la decreciente calidad de aceites y crudos y también debido a los procesamientos de refinería que cada día son más severos. Entonces, con el propósito de superar los problemas de estabilidad ya mencionados y que se presentan como resultado de la floculación y la sedimentación de los asfaltenos se han usado diferentes aditivos químicos, los cuales han mejorado significativamente la calidad de los combustibles pesados. Por lo tanto es necesario contar con una técnica que pueda medir correctamente la estabilidad de esos combustibles y que también puedan identificar el aditivo más conveniente para superar los problemas de estabilidad. Escogiendo el aditivo y la dosis apropiada, los combustibles que muestran problemas de estabilidad pueden mejorar y entonces se le podría ofrecer una buena calidad de combustible al usuario final.

APLICACIÓN:

Estabilidad del combustible.

•  Métodos Comunes:

Existen diferentes métodos para medir la estabilidad de los combustibles pesados. Entre ellos están las “pruebas de manchas”, una de las técnicas más usadas ya que es muy sencilla de realizar. Sin embargo, esta técnica es muy subjetiva y puede llevar a resultados no precisos.

Otro método disponible es el “Valor-P”, el cual es más objetivo que el de las manchas pero no siempre distingue entre combustible con estabilizadores similares; otro problema que presenta es que llevarlo a cabo consume mucho tiempo.

Podemos notar entonces que los métodos existentes para verificar la estabilidad en este tipo de combustibles son tediosos y poco exactos. Por lo tanto, no son los mejores para optimizar el uso de los aditivos químicos.

•  Método Octel - Turbiscan:

Octel (empresa líder en la producción de aditivos para el petróleo y sus derivados) ha desarrollado un método que es muy rápido y el cual involucra un equipo llamado “Turbiscan”; el cual en tan solo 15 minutos puede medir la estabilidad de los asfaltenos. Los estudios realizados sobre una serie de muestras, han demostrado que este método es más preciso que las técnicas arriba mencionadas (prueba de la mancha, prueba del valor P). El método es simple y puede realizarse en cualquier sitio ya que el instrumento es portátil.

El método Octel-Turbiscan, permite medir de forma fácil y precisa la estabilidad de los combustibles pesados; así mismo permite diferenciar los resultados entre combustibles en los cuales las variaciones en la estabilidad son pequeñas y permite así mismo una correcta dosificación del aditivo; lo cual por supuesto se ve reflejado en la estabilidad del combustible.

Formulaction (empresa líder en el diseño de equipos para caracterizar líquidos) y Octel han conjuntado sus conocimientos para ofrecernos un equipo portátil, robusto, de fácil manejo y sobretodo probado en esta aplicación. Esta tecnología permite con un simple y acertado método, proporcionar a las refinerías una herramienta ideal para medir y optimizar la estabilidad de sus combustibles.

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