LABOARTORIO N.-6MEDICION DE DUREZA, PH, TDS DEL AGUA PARA CALDERASI.-OBJETIVOSConocer las maneras de medicin de pH, dureza y TDS del agua de caldera y tener una referencia relativa de los instrumentos a utilizarII.- INTRODUCCION1.-DUREZA DEL AGUALa dureza del agua est determinada por la cantidad de sales de calcio y magnesio que contenga. Mientras ms sales de calcio y magnesio tenga, mayor ser su dureza. La dureza es una caracterstica perjudicial para las calderas.Existen dos tipos de durezas, segn sea la forma en que se comporte el agua al hervir.a) DUREZA TEMPORAL: Es la formada por sales de calcio y magnesio. Cuando el agua hierve se precipitan a fondo.b) DUREZA PERMANENTE: Es la formada por sales solubles en el agua. Durante la ebullicin no sufren cambios, pero a medida que esta se evaporiza sufre el grado de concentracin decantando y formando incrustaciones. La suma de la dureza temporal y la permanente se llama dureza total.Generalmente las industrias controlan la cantidad del agua de sus calderas por anlisis de muestras que realizan en sus propios laboratorios y/o a travs de la asesora externa de alguna firma especializada. Sin embargo, algunas empresas, adems de estos mtodos, poseen un equipo porttil que maneja el propio operador de la caldera para controlar diariamente tanto la dureza (salinidad) como el pH (alcalinidad y acidez) del agua. Los envases en que se toman las muestras de agua deben estar totalmente limpios y enjuagarse con la misma agua que se analizar. La muestra de agua debe tomarse del interior de la caldera (del tubo de nivel o del fondo), teniendo la precaucin de purgar bien, hasta que salga el agua que represente realmente la que contiene la caldera.2.- ALCALINILIDAD Y ACIDEZ DEL AGUACon el fin de evitar la corrosin de las partes metlicas de la caldera debido a la presencia de oxgeno y anhdrido carbnico en el agua, se recurre a la medicin del grado de alcalinidad o acidez. Para esto, existen dos mtodos distintos:a) DETERMINACION DEL pHPara ello se ha ideado una escala de valores pH (concentracin de iones de hidrgeno) entre 0 y 14. pH entre 0 y 6 indica agua cida. pH igual a 7 indica agua neutra. pH igual 8 y 14 indica agua alcalina.En la determinacin prctica del pH se pueden emplear papeles impregnados (papeles ph) con colorantes especiales que indican su valor al adquirir determinados valores. Se recomienda que el pH del agua de caldera sea superior a 7 (agua neutra o alcalina) y, en lo posible, superior a 10,5 y menor a 12.

b) TITULACION DE LA ALCALINIDADSe utilizan dos indicadores: fenolftalena (alcalinidad F) y anaranjado de metilo (alcalinidad M).ALCALINIDAD F: Se agregan algunas gotas de fenolftalena a una muestra de agua a analizar. Si no hay cambio de color, significa que la alcalinidad F es cero. Si la solucin toma color rosado, debe agregarse una solucin de cido sulfrico hasta que desaparezca el color rosadoLa cantidad de solucin de cido agregado indica, utilizando una tabla, el valor de la alcalinidad medida en ppm de carbono de calcio.ALCALINIDAD M: Se utiliza la misma muestra tal como qued al terminar la prueba anterior. Se le agrega algunas gotas de anaranjado de metilo que tornar amarillenta la solucin. Se contina agregando cido sulfrico y agitando hasta que el agua cambie de color. La cantidad total de cido sulfrico agregado (tanto en la alcalinidad F como en sta) representa el valor de la alcalinidad M o total medida en ppm de carbonato de calcio. Los valores de alcalinidad F deberan estar entre 300 a 600 ppm de carbonato de calcio y los de alcalinidad M o total no deben superar los 800 ppm de carbonato de calcio.3.-CONCENTRACION DE SOLIDOS TOTALES DISUELTOS Y EN SUSPENSION (TDS)Para su medicin se puede emplear un densmetro o un medidor de conductancia elctrica. La concentracin permisible de slidos en suspensin no debe sobrepasar el 20% del total de slidos (disueltos y en suspensin). En general, la concentracin mxima tolerable de TDS no debe ser superior a 3.500 ppm.CLORUROS: Es una indicacin muy aproximada de la concentracin relativa de todos los minerales disueltos en el agua. Los valores permisibles dependen de la presin de trabajo, estimndose como adecuado para calderas de baja presin un mximo de 300 ppm de cloruros. Este control se utiliza para determinar los ciclos de concentracin de la caldera que a su vez determina la cantidad de purgas o extracciones.SULFITOS: Es una indicacin de la proteccin contra las oxidaciones. Se recomienda 15 a 40 ppm de sulfitos.FOSFATOS: Es necesario mantenerlos permanentemente entre 20 a 40 ppm para asegurar la eliminacin de dureza.III.-FUNDAMENTO TEORICO1.-DEFINICION DE PH, DUREZA, TDS DEFINICION DEL PHElpHes una medida deacidezoalcalinidadde unadisolucin. El pH indica la concentracin de ioneshidronio[H3O+] presentes en determinadas disoluciones.

Desde entonces, el trmino "pH" se ha utilizado universalmente por lo prctico que resulta para evitar el manejo de cifras largas y complejas. En disoluciones diluidas, en lugar de utilizar la actividad del ion hidrgeno, se le puede aproximar empleando la concentracin molar del ion hidrgeno.

DUREZA DEL AGUALa dureza del agua se reconoci originalmente por la capacidad que tiene el agua para precipitar el jabn, esto es, las aguas requieren de grandes cantidades de jabn para producir espuma. Otra caracterstica de suma importancia en la industria, reconocida posteriormente, es la produccin de incrustaciones en los tubos de agua caliente, calentadores, boilers y algunas otras unidades en las que la temperatura del agua es alta.La capacidad de consumo de jabn es de importancia desde el punto de vista econmico y por la dificultad de obtener condiciones apropiadas para una limpieza ptima. Sin embargo, con los detergentes sintticos este problema ha disminuido, por lo que, la demanda del pblico de aguas suavizadas en las plantas de tratamiento municipal tambin ha disminuido y la tendencia es hacia instalaciones de ablandamiento privadas e industriales excepto en aquellos lugares en los que la dureza es sumamente alta.El problema de las incrustaciones no ha disminuido y es de consideracin muy importante, principalmente en la industria, porque las incrustaciones pueden obstruir las tuberas a tal grado que se produzcan explosiones o que se inutilicen las unidades de los procesos industriales, resultando ms econmico darle a las aguas un tratamiento de ablandamiento, que sustituir tuberas, equipo, etc.La dureza en el agua es causada principalmente por la presencia de iones de calcio y magnesio. Algunos otros cationes divalentes tambin contribuyen a la dureza como son, estroncio, hierro y manganeso, pero en menor grado ya que generalmente estn contenidos en pequeas cantidades.La dureza la adquiere el agua a su paso a travs de las formaciones de roca que contienen los elementos que la producen. El poder solvente lo adquiere el agua, debido a las condiciones cidas que se desarrollan a su paso por la capa de suelo, donde la accin de las bacterias genera CO2, el cual existe en equilibrio con el cido carbnico. En estas condiciones de pH bajo el agua ataca las rocas, particularmente a la calcita (CaCO3), entrando los compuestos en solucin.Cuando la dureza es numricamente mayor que la suma de las alcalinidades de carbonatos y bicarbonatos, la cantidad de dureza que es su equivalente a esta suma se le llama dureza carbonatada, tambin llamada temporal, ya que al elevarse la temperatura del agua hasta el punto de ebullicin, el calcio y el magnesio se precipitan en forma de carbonato de calcio e hidrxido de magnesio respectivamente.La cantidad de dureza en exceso de la carbonatada se le llama dureza de no carbonatos y se distingue como permanente, es decir, no puede eliminarse por agitacin trmica, sino que son necesarios procesos qumicos para eliminarla del agua.

TDSTotal de slidos disueltos (TDS a menudo abreviado) es una medida del contenido combinado de todos los inorgnicos y orgnicos sustancias contenidas en un lquido en: (molecular, ionizada o micro-granular sol coloidal) forma suspendida. Generalmente, la definicin operativa es que los slidos debe ser lo suficientemente pequeo como para sobrevivir filtracin a travs de un tamiz del tamao de dos micrmetros. Total de slidos disueltos se debaten normalmente slo para sistemas de agua dulce, como la salinidad comprende algunos de los iones constitutivos de la definicin de TDS. La principal aplicacin de TDS es en el estudio de la calidad del agua para los arroyos, ros y lagos, aunque TDS generalmente no se considera un contaminante primario (por ejemplo, no se considerar que est asociada con efectos en la salud) se utiliza como una indicacin de las caractersticas estticas de agua potable y como un indicador agregado de la presencia de una amplia gama de contaminantes qumicos.Las fuentes primarias de TDS en las aguas receptoras son agrcolas y residenciales escorrenta, la lixiviacin de la contaminacin del suelo y el punto de origen la contaminacin del agua de descarga de industriales o de tratamiento de aguas residuales plantas. Los componentes qumicos ms comunes son el calcio, fosfatos, nitratos, sodio, potasio y cloruro, que se encuentran en nutrientes escorrenta, general de aguas pluviales escurrimiento y escurrimiento de climas nevados donde carretera de deshielo sales se aplican. Los productos qumicos pueden ser cationes, aniones, molculas o aglomeraciones en el orden de mil o menos molculas, siempre que un micro-soluble grnulo se forma. Elementos ms exticos y perjudiciales de TDS son pesticidas derivados de la escorrenta superficial. Algunos naturales de slidos disueltos totales se derivan de la erosin y disolucin de las rocas y suelos. Los Estados Unidos ha establecido un estndar de calidad de agua secundaria de 500 mg / l para proporcionar sabor del agua potable.

REQUERIMIENTOS AGUA ALIMENTACIN Y CALDERASobre al base de las recomendaciones de la Norma Britnica BS 2486, la ABMA (American Boiler Manufacturing Association) y el TV, se han preparado las siguientes tablas que muestran los requerimientos que deber satisfacer el agua de alimentacin y el agua de una caldera para prevenir incrustaciones y corrosin en calderas de baja presin (hasta 10 bar).

IV.-MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR

Medidor digital de TDS Kit de analisis Tres tipos de agua de una caladera (purga, fondo y del tanque de condensado)

Kit de analisis usados en nuestro laboratorio, TDS

V.- PROCEDIMIENTOProcedimiento para el kitReactivo #1:BUFERReactivo #2: DUREZA (para dar el color de agua)Reactivo #3:TITULANTERANGO BAJO:0-17.1RANGO ALTO: dureza>17.1 ppm Tomar una muestra de agua potable y realizar las siguientes mediciones.Rango alto3 gotas del #1;1 gota del #2,6 gotas del #36 gotasx17.1ppm=102.6 ppmMUESTRAPHDUREZA(ppm)

17102.6

Tomar una muestra de agua tratada para alimentacion de calderos (ablandador de agua)Rango bajo2 gotas del #1;4 gota del #2,3 gotas del #33 gotasx1 ppm =3 pmmMUESTRADUREZA(ppm)

13

Tomar una muestra de agua para la alimentacion de calderos (tanque de condensado):

Rango bajo2 gotas del #1;4 gota del #2,2 gotas del #32 gotasx1 ppm =2 pmmMUESTRAPHDUREZA(ppm)

152

Tomar una muestra de agua de purga de fondo de calderos :

Rango alto3 gotas del #1;2 gota del #2,3 gotas del #33 gotasx17.1ppm=51.3 ppmMUESTRAPHDUREZA(ppm)TDS(ppm)

11151.35000

VI.- ANALISIS DE DATOSRealiza un cuadro comparativo de los valores tomados en cada experiencia con los parametros recomendadosTIPOS DE AGUA MEDIDOSVALORES MEDIDOSVALORES RECOMENDADOS

PHDUREZA (ppm)TDS(ppm)PHDUREZA (ppm)TDS(ppm)

Agua Potable7102.66.5-8.575-150

ablandador de agua36.5-8.50-50-5

tanque de condensado527.5-8.60-60-6

Agua de purga1151.3400010.5-11.50-(1-2)