PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y QUÍMICAS DEL AGUA

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PRINCIPALES

CARACTERÍSTICAS

FÍSICAS Y QUÍMICAS

DEL AGUA

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CONTENIDO

• Introducción.

• La Humedad.

• ¿Cuánta agua hay?.

• Propiedades físicas.

• Propiedades químicas.

• Interés sanitario.

• Caracterización del agua.

• Huella hídrica.

• Conclusiones.

• Referencias.

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INTRODUCCIÓN

CONTEXTO EN LA CÁTEDRA MANUEL ANCÍZAR

ENFOQUE DESDE LA INGENIERÍA AMBIENTAL

PROPÓSITO PRINCIPAL:

COMPARTIR INFORMACIÓN BÁSICA SOBRE LAS

PROPIEDAS FÍSCAS Y QUÍMICAS DEL AGUA,

COMO REFERENCIA DE TÉRMINOS Y

CONCEPTOS A LAS DISTINTAS CONFERENCIAS DE

LA CÁTEDRA.

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LA TIERRA:

SUS ESFERAS

ATMÓSFERA

LITÓSFERA

HIDRÓSFERA

BIÓSFERA

ANTROPÓSFERA

Imagen tomada de: http://www.efektotv.com/noticia/7108-difundio-nasa-imagenes-nocturnas-del-planeta-tierra.html

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CICLO HIDRÓLOGICO

INTERVENCIONES ANTRÓPICAS PRECIPITACIÓN CONDENSACIÓN EVAPORACIÓN ESCORRENTÍA INFILTRACIÓN ACUÍFEROS 5

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LA HUMEDAD

RELACIONES DETERMINATES

AGUA – AIRE

CARTA

PSICROMÉTRICA

6 TEMPERATURA KG DE AGUA POR KG DE AIRE SECO HUMEDAD RELATIVA (%)

(7)

LA HUMEDAD

RELACIONES DETERMINATES

AGUA – SUELO (SÓLIDOS)

SOLIDO «SECO»

AGUA DE CRISTALIZACIÓN HUMEDAD RESIDUAL

HUMEDAD DE EQUILIBRIO SATURACIÓN DEL LÍQUIDO

LODOS - PASTAS SÓLIDOS SUSPENDIDOS SÓLIDOS DISUELTOS AGUA «PURA» 7 AGUA (%) SOLIDOS (%)

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CUÁNTA

AGUA

HAY?

PROPORCIÓN (PPM) TOTAL: 1386 Millones de km3 OCEANOS Y MARES 965000 CASQUETES POLARES 17400 AGUA SUBTERRÁNEA SALADA 9400 AGUA SUBTERRÁNEA DULCE 7600

PERMAFROST 220

LAGOS DE AGUA DULCE 70 LAGOS DE AGUA SALADA 60

HUMEDAD SUELO 10

HUMEDAD ATMOSFÉRICA 10

EMBALSES 8

RÍOS 2

AGUA BIOLÓGICA 1

TOTAL AGUA DULCE 25320 8

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BALANCE DE AGUA EN EL

CUERPO HUMANO

CONTENIDO PROMEDIO

1,4

1

0,2

0,3

1

1,3

Metabolismo Alimentación Bebida Heces Transpiración Metabolismo

INGRESO TOTAL 2,6 L

EGRESO TOTAL 2,6 L

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PROPIEDADES

FÍSICAS

Densidad Presión de vapor Visco-sidad Propie-dades térmicas Conducti-vidad eléctrica Tensión superficial Color y turbiedad Conta-minación térmica Agua y energía 12

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DENSIDAD

GRAVEDAD ESPECÍFICA

AGUA:

(g/cm

3

)

LIQUIDO: 1.0

SÓLIDO: 0.92

VAPOR SATURADO

A 100°C 0.00058 A 340°C 0.09381

OTROS FLUIDOS:

AGUA DE MAR: 1.025

GASOLINA: 0.7

ALCOHOL: 0.79

MERCURIO: 13.6

MADERA: 0.3 A 0.9

ORO: 19.2

HUESOS: 1.7 – 2.0

CARBÓN: 1.2 – 1.3

AIRE: 0.0013

13 MENOR EN EL SÓLIDO QUE EN EL LÍQUIDO !!

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PRESIÓN DE VAPOR

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COLOR Y

TURBIEDAD

CARACTERÍSTICAS

ÓPTICAS

RELACIONADAS

CON LA CALIDAD

DEL AGUA

15 PRODUCCIÓN DE CLORAMINAS

Y OTROS COMPUESTOS COLOREADOS

POR LA PREPARACIÓN DE CLORO CON AGUA CRUDA EN LA CELDA No. 2

PRODUCCIÓN DE CLORAMINAS

Y OTROS COMPUESTOS COLOREADOS

POR LA PREPARACIÓN DE CLORO CON AGUA CRUDA EN LA CELDA No. 2

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PROPIEDADES TÉRMICAS

CALOR ESPECIFICO : 1 cal/g °C

CALORES LATENTES

EVAPORACIÓN

540 cal/g

FUSIÓN

80 cal/g

(17)

CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA

INDICADOR

DE IONES

DISUELTOS

EN AGUA.

17

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VISCOSIDAD (kg/m. s)

AGUA:

A 20°C:

0.0010

A 100°C (LIQ):

0.00028

A 100°C (VAP):

0.000012

OTROS FLUIDOS:

ACEITE MOTOR:

0.1-0.9

GASOLINA:

0.00029

AIRE:

0.000018

18

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TENSIÓN SUPERFICIAL

ENERGÍA “SUPERFICIAL”.

INTERFACES LIQUIDO-GAS.

FUERZA DE COHESIÓN.

CAPILARIDAD.

PEQUEÑOS

DIÁMETROS.

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CONTAMINACIÓN “TÉRMICA”

PRODUCE UN CAMBIO DE CONDICIONES

EN LAS FUENTES RECEPTORAS

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AGUA Y ENERGÍA

PRESIÓN

VELOCIDAD

ALTURA

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PROPIEDADES

QUÍMICAS

Molécula del agua Solvente “Universal” Disolución Suspensión y arrastre O2 en el agua Y Demanda de O2 Aniones y cationes Otras sustancias 22

(23)

MOLECULA DEL AGUA

HIELO AGUA LIQUIDA AGUA EN

EBULLICIÓN

Imagen basada en : http://www.um.es/molecula/grafagua/est-agua.gif

23 ESTRUCTURA

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SOLVENTE UNIVERSAL

BIPOLAR

-DISOLUCIÓN

ARRASTRE Y

SUSPENSIÓN DE

PARTÍCULAS NO

SOLUBLES

24 SÓLIDOS DISUELTOS SÓLIDOS SUSPENDIDOS

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OXÍGENO EN EL AGUA Y

DEMANDA DE O

2

Oxígeno disuelto (OD).

Demanda química de

oxígeno (DQO).

Demanda biológica de

oxígeno (DBO).

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OXÍGENO DISUELTO

EN EL RIO BOGOTÁ

(27)

ANIONES Y CATIONES

SALINIDAD.

DUREZA.

(28)

OTRAS SUSTANCIAS

GRASAS Y ACEITES.

DETERGENTES.

TÓXICOS

METALES PESADOS.

CONTAMINANTES ORGÁNICOS

28

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INTERÉS SANITARIO

VIDA EN EL AGUA.

ENFERMEDADES.

INDICADORES.

COLIFORMES

SISTEMAS HIDRÁULICOS.

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REDUCCIÓN DE MICROORGANISMOS

POR EFECTOS DEL TRATAMIENTO

Coliformes fecales en las excretas humanas (1.950.000.000 CF / persona día)

Aguas residuales municipales, sin tratar (8.260.000 CF/100 ml)

Reducciones por tratamiento de las aguas residuales

Reducción acumulativa (%) CF/100 ml supervivientes Tratamiento primario 50 4.130.000

Tratamiento secundario 80 1.652.000 Tratamiento terciario 98 165.200 Desinfección 99.99 800

Tratamiento del agua para suministro

Reducción acumulativa (%) CF/100 ml superviviente Almacenamiento del agua sin tratar 50 200-350

Coagulación / sedimentación 60 80-140 Filtración 99,9 0,8-1,4

Desinfección 99,9999 0,00008-0,00014

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CARACTERIZACIÓN DEL AGUA

NORMATIVIDAD ACTUAL.

RESOLUCIÓN 2115 DE 2007

(CARACTERÍSTICAS DEL AGUA PARA

CONSUMO HUMANO.)

DECRETO 1594 PARA VERTIMIENTOS

AGUA POTABLE.

CALIFICACIÓN DE LAS FUENTES.

(32)

USOS DEL AGUA CON BASE EN LA

CALIDAD

CAMBIOS EN LA CALIDAD DEL AGUA.

CONTAMINACIÓN.

AUTODEPURACIÓN.

AGUAS GRISES.

SISTEMAS DE TRATAMIENTO.

VALORACIÓN DEL AGUA.

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(34)

HUELLA HÍDRICA

Ciclo de vida.

Requerimientos de agua en el ciclo de

cada producto o servicio.

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ADQUISICION DE MATERIA PRIMA TRANSFORMACIÓN PRIMARIA USO Y CONSUMO RETIRO Y DESCARTE TRATAMIENTO Y DISPOSICION

Adaptado de: U.S. EPA. Life Cycle Design Guidance Manual. EPA 600/R-92/226 Story of Stuff. Ann Leonard.

Incluyendo: LCA (Análisis de ciclo de vida) aplicado a procesos en Colombia en: Control de Operaciones y procesos (U. Central). Gerencia Ambiental (Forum - U. de la Sabana) y Prevención de la Contaminación Industrial (U. Nacional)

Transferencia de materiales (Incluye transporte y empaque) Reciclado Remanufactura Reciclado de ciclo cerrado Reciclado de ciclo abierto o cerrado a ciclos de otros sistemas Reutilización Agua - Energía Mano de Obra Insumos Residuos Residuos Residuos Residuos Residuos Residuos Residuos ELABORACIÓN DE PRODUCTOS Y SERVICIOS COMERCIALIZACIÓN Y DISTRIBUCIÓN Agua - Energía Mano de Obra Insumos Agua - Energía Mano de Obra Insumos Agua - Energía Mano de Obra Insumos Agua - Energía Mano de Obra Insumos Agua - Energía Mano de Obra Insumos Agua - Energía Mano de Obra Insumos

CICLO DE

VIDA

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A MANERA DE CONCLUSIÓN

AGUA COMO SISTEMA DE TRANSPORTE A

DIFERENTES ESCALAS.

LA VIDA COMO LA CONOCEMOS.

LAS PRINCIPALES AMENAZAS

(Y OPORTUNIDADES).

CONTAMINACIÓN CRECIENTE

CAMBIO CLIMÁTICO

NUEVA CONCIENCIA SOCIAL

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PRINCIPALES REFERENCIAS

RECOMENDADAS

• IDEAM. «Estudio Nacional del Agua». 2010.

• Leonard, Annie. «La historia de las cosas». FCE , 2010.

• Marín, Rodrigo. «El Agua un Derecho Intransferible». Kimpres. 2004 .

• Masters, G. & Ela, W. «Introducción a la ingeniería medioambiental». Pearson. 2008.

• Mindesarrollo. “Reglamento de Agua potable y saneamiento básico. RAS” – 2008.

• Novotny, V. , Ahern, J. & Brown, P. «Water centric Sustainable Communities». Wiley. 2010.

• Pauli, Gunter. “La economía azul”. Tusquets. 2011.

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Referencias