jueves, 19 de mayo de 2011

INDICES DE ESTABILIDAD DEL AGUA

Indices de Langelier (IS), Ryznar (IR), Puckorius (PSI) y Larson – Skold (IRL)

Las características físico-químicas de un agua permiten clasificarla según su interacción sobre los materiales de las conducciones en:

* Aguas corrosivas: La corrosividad de un agua es su capacidad de disolver a los metales. La superficie del metal será atacada por una acción electroquímica.
* Aguas agresivas: La agresividad de un agua es la capacidad de disolver la cal. En presencia de gas carbónico el agua tendrá una mayor o menor tendencia a disolverla.
* Aguas incrustantes: El agua depositará sobre las paredes de las tuberías o de los aparatos de producción de agua caliente sanitaria sedimentos duros y adherentes (calcita, aragonito y con mucha menor frecuencia vaterita).

             Además de determinar la dureza, el oxígeno disuelto etc. en el agua es conveniente utilizar, para una determinada temperatura y características constantes dentro de ciertos límites en cuanto a temperatura, salinidad y pH, algunos de los varios índices que nos dan con suficiente aproximación la tendencia a depositar carbonato de calcio ó a disolverlo, evaluando el estado de equilibrio del agua en relación con su carácter incrustante o corrosivo. Estos índices, cuyo valor como contribución al estudio del agua es indudable, han sido desarrollados como formulas empíricas para obtener una “tendencia” predictiva sobre el comportamiento de un agua dulce en contacto con metales cuya velocidad de corrosión depende de la difusión del oxigeno disuelto a la superficie metálica, tales como el hierro, cobre y latón, por lo que no tienen aplicación para el agua en contacto con metales pasivos que se corroen menos cuanto mas elevada es la concentración de oxigeno en la superficie del metal, tales como el aluminio y los aceros inoxidables.
A continuación se exponen estos índices  aunque los dos más utilizados son el de Langelier y el de Ryznar, sobre todo el primero:

a)   Índice de Saturación de Langelier (IS)

IS = pH – pHs Donde:
el pH es el del agua analizada
los pHs son el pH de saturación en calcita o en carbonato de calcio, siendo su valor:
pHs = (9,3 + A + B) - (C + D)
Donde a su vez:
A=(Log10 [TDS] -1)/10; B=-13,12 x Log10 (T ºC + 273)+34,55; C=Log10[Ca++como CaC03]- 0,4 ; D = Log10 [alcalinidad como CaC03]

Si IS = 0, agua en equilibrio químico con el CaCO3
Si IS < 0, agua con tendencia a ser corrosiva (Infrasaturada de CaCO3)
Si IS > 0, agua con tendencia incrustante (sobresaturada de CaCO3)

La posibilidad de interpretación errónea es mayor en las aguas cercanas a la saturación, con elevadas concentraciones de sulfato en las que el IS puede ser sobreestimado en 0,3 a 0,5 unidades, incluso a pH neutro. En estas condiciones el IS puede considerarse  cero (ni precipitable ni corrosiva), cuando de hecho es negativo, por ello para que el índice de Langelier tenga cierto carácter significativo debe situarse por lo menos en + 0,5 o – 0,5 (según algunos autores en + 0,75 o – 0,75) y así poder predecir el comportamiento incrustante o agresivo del agua en cuestión.
Según el R.D. 140/2003 por el que se establecen los criterios sanitarios de calidad de las aguas de consumo humano, el agua en ningún momento podrá ser ni agresiva ni incrustante.

b) Índice de estabilidad de  Ryznar. (Fig. 5)

IR = 2(pHS) - pH

IR de 4,0 - 5,5, Fuertemente incrustante
IR > de 5,5 y < 6,2, Ligeramente incrustante
IR > de 6,2 y < 6,8, en equilibrio
IR > de 6,8 y < 8,5, Significantemente agresiva
IR > de 8,5 y < 9,0, Fuertemente agresiva
IR > 9,0 Muy fuertemente agresiva

c) Índice de Puckorius


El Índice Práctico de Incrustación, desarrollado por Puckorius, es similar al de Ryznar, salvo que utiliza un valor calculado de pH del agua en lugar del pH medido en el circuito:               
PSI =2(pHS ) – pHEQ donde pHEQ = 1,465 x Log [Alcalinidad] + 4,54

Si PSI < 4,5 Tendencia a la incrustación
4,5 < PSI < 6,5, Rango óptimo (No hay corrosión)
Si PSI > 6,5 Tendencia a la corrosión

d) Índice de Larson – Skold

Larson considera los cloruros, los sulfatos y alcalinidad total. Es útil para aguas equilibradas y también las depuradas, en especial las aguas frías (<20 ºC). Con aguas  con alcalinidad muy baja (por ejemplo aguas desaladas) o alcalinidad muy alta (aguas subterráneas afectadas de invasión marina, como por ejemplo las aguas de Tenerife) no funciona bien. Larson considera los cloruros, los sulfatos y alcalinidad total:

ILR = ([Cl¯] + [SO4=])/([HCO3¯] + [CO3=])

Si ILR < 0,8, No corrosión
Si 0,8 < ILR < 1,2, Corrosión significativa
Si ILR > 1,2 Corrosión elevada

             Otros índices utilizados son el de Tieso-Davis  (subsana las deficiencias del Índice de Langelier con respecto a valores altos de sólidos disueltos y a los efectos del ión común)  y el de Oddo-Tomson (considera el efecto de la presión parcial del CO2 en el pH del agua y en la solubilidad del carbonato de calcio).
No obstante hay algunas limitaciones que hay que tener en cuenta como por ejemplo, entre otras, que el agua contenga sílice coloidal o materia orgánica,  en cuyo caso el CaCO3 puede precipitar sobre las partículas coloidales o las orgánicas en vez de hacerlo sobre la superficie del metal. En tal caso la velocidad de corrosión continuará siendo elevada aunque los índices nos indiquen la tendencia a la incrustación.

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