Dureza del agua o agua dura ¿qué es y como se mide?

¿Qué es la dureza del agua?

El calcio y el magnesio constituyen la mayor parte de lo que se conoce como dureza del agua.
Técnicamente, otros cationes multivalentes (de valencia mayor a ⁺¹) se consideran parte de la dureza. Sin embargo, su concentración suele ser despreciable en relación a la del calcio y del magnesio.

La dureza de un agua puede determinarse por titulación, lo que es práctico, barato y simple. Se venden juegos económicos para llevar a cabo este análisis.

Ca⁺² se le llama dureza cálcica o de calcio. A la que aporta el Mg⁺², se le llama dureza de magnesio. A la suma de ambas se le conoce como dureza total.

Tanto la dureza de calcio, como la de magnesio y la total, se expresan en unidades de mEq/L o de mg como CaCO₃/L. 

Los términos dureza y agua dura se deben a la manera en que los cationes multivalentes, como el calcio y el magnesio, atraen y se ligan a los aceites naturales de la piel, lo que la deja con una sensación de acartonamiento.

Además de lo anterior, la dureza del agua: 

• Deja el pelo rígido.
• Provoca un sabor característico (no agradable para la mayoría) en el agua potable.
• Forma precipitaciones que incrustan o tapan las tuberías de agua y equipos como calentadores, planchas y electrodomésticos. Estas precipitaciones aumentan cuando se caliente el agua.
• Las cargas positivas de la dureza causan que se ligue a los fosfatos, que son fuertemente aniónicos. Ya que la acción de la mayoría de los detergentes depende de los fosfatos o de otros surfactantes aniónicos, la dureza disminuye su efectividad. 
• La dureza también es un problema para los equipos de ósmosis inversa, debido a su insolubilidad cuando las concentraciones de bicarbonatos, carbonatos, sulfatos, fluoruros o silicatos son apreciables.

Figura 1. Acercamiento a tuberías afectadas por la incrustación de minerales debido a la alta concentración de dureza del agua.

Efectos del agua dura

El agua dura es rica en minerales disueltos, especialmente calcio y magnesio. Es posible que ya haya sentido los efectos del agua dura alguna vez en su vida, puedo sentir como si hubiera quedado una capa de residuos en sus manos o resequedad en piel y cabello. El jabón en agua dura reacciona con el calcio (que tiene un contenido de calcio relativamente alto en agua dura) para formar “espuma”. Cuando se usa agua dura, se necesita un jabón o detergente adicional para limpiar todo, ya sean manos, cabello o ropa.

También al lavar platos y vasos, ha notado manchas blancas o en sus llaves o regaderas, estos son de depósitos de agua dura, que no son peligrosos, pero sí antiestéticos o pueden llegar a tapar tuberías. Los usuarios agua industriales tienen problemas serios cuando sus equipos o tuberías presentan una incrustación importante.

Cuando se calienta el agua dura se multiplica y acerera el efecto negativo, como en los calentadores de agua domésticos o industriales, se puede formar un depósito de carbonato de calcio con mayor rapidez. Puede acortar la vida útil de equipos industriales y calderas, aumentar el costo del calentamiento del agua, reducir la eficiencia de los calentadores de agua eléctricos y causar obstrucciones en las tuberías. Y sí, la acumulación de minerales también ocurrirá en las cafeteras de restaurantes, razón por la cual algunas personas a veces ponen vinagre (ácido) en sus cafeteras.

Conversión de unidades, de mg/L a mg CaCO₃/L

 

 

 

 

 

Ejemplo:

La concentración de Ca⁺² en cierta agua es 17 mg/L y la concentración de Mg⁺² es 8 mg/L. Expresar ambas concentraciones en mg CaCO₃/L y reportar la dureza total de esta agua en mg CaCO₃/L.

Cálculos:

Conversión de unidades, de mg/L a mg CaCO

 

 

 

Aplicando esto al ejemplo anterior:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cómo medir la dureza del agua

La dureza se compone de compuestos de calcio, magnesio y otros minerales en menor escala. Una pauta general para la clasificación del agua es que el carbonato de calcio se clasifica como blanda;

Concentración como CaCO3

• 0 a 60 mg/L agua blanda
• 61 a 120 mg/L, moderadamente dura
• 121 a 180 mg/l, agua dura
• por encima de 180mg/L agua muy dura.

Lo mejor es utilizar algunos instrumentos o kit de reactivos para medir la dureza por colorimetría.

La dureza del agua es la concentración total de iones de calcio y magnesio en una muestra de agua y se expresa como la concentración de carbonato de calcio.

La dureza temporal es la parte de la dureza total que se elimina por ebullición. Aunque no se acepta como método estándar, el uso de un electrodo selectivo de iones permite una medición rápida de la dureza del agua y puede usarse para determinar cambios en la dureza. No se recomiendan los métodos de voltamperometría directa para electrodos selectivos de iones, pero se recomiendan los métodos de voltamperometría indirecta, incluida la titulación con ácido de etilenglicol. El electrodo selectivo de iones utilizado es un electrodo de intercambio iónico líquido que reacciona con los iones divalentes de magnesio y calcio.

 

 

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