Dureza Del Agua En Costa Rica

Revista Costarricense de Salud Pública

versión impresa ISSN 1409-1429

Rev. costarric. salud pública v.8 n.15 San José dic. 1999

Caracterización y distribución por cantones de la dureza del agua en las

fuentes utilizadas para consumo humano en Costa Rica

Darner Mora Alvarado1, Nuria Alfaro Herrera2

Resumen

Se presenta la caracterización por dureza del agua en 1.148 fuentes utilizadas en Costa Rica para consumo humano. Esta se realiza por medio de una distribución de frecuencias de las concentraciones de CaCO3, fundamentados en la clasificación de dureza del agua de la OMS, y agrupando los resultados por cada uno de los 81 cantones del país. El producto se refleja en un mapa, codificando los resultados por colores. Las concentraciones promedio de MgCO3 permiten concluir que las aguas del país tienen un comportamiento normal, con respecto a otras latitudes del mundo. Las concentraciones de CaCO3 demuestran que el 64% de las fuentes subterráneas y el 74.5% de las superficiales se clasifican como aguas blandas, con tendencia a la corrosión. El 21% son aguas medianamente duras, mientras que el 8.8% y 6.4% de las aguas subterráneas son duras y muy duras, respectivamente, con tendencia a producir incrustaciones.

El análisis de resultados permite concluir que con aguas muy blandas se presentan problemas de fugas por la corrosión y el daño estructural de las tuberías, principalmente en los cantones del interior del país. Por el contrario, el exceso de CaCO3 produce incrustaciones con problemas organolépticos y disminución de la vida media de las tuberías. Por último, se recomienda utilizar el presente estudio como instrumento para la planificación, construcción y operación de acueductos e industrias que utilicen las diferentes aguas. Además, se sugiere abordar por medio de estudios científicos la influencia de la ingesta de CaCO3 y MgCO3 en la dieta diaria y la salud del costarricense.

Introducción

La dureza del agua es causada por el calcio y , en menor grado, el magnesio disueltos en ella. Generalmente se expresa por la cantidad equivalente de carbonato de calcio(1). Según la clasificación de la Organización Mundial de la Salud (OMS), se define como agua blanda la que presenta concentraciones inferiores a 60 mg/L de Carbono de Calcio (CaCO3), medianamente dura entre 61 y 120 mg/L, dura entre 121 y 180 mg/L y muy dura aquella con valores superiores a 180 mg/L(2). El calcio se disuelve prácticamente de todas las rocas y, por lo tanto, se detecta en todas las aguas.

Las aguas asociadas con granito, o arena silícea, pueden contener menos de 10 mg de calcio por litro. Muchas aguas provenientes de áreas calizas pueden contener de 30-100mg/L; las que entran en contacto con soportes de yeso (CaSO42H2O) pueden contener varios cientos de mg/L. Dependiendo de varios aspectos como el pH efectivo del agua, pH de saturación, el Indice de Langelier y la concentración de carbonatos de calcio y magnesio, pueden producir procesos de corrosión o incrustación en las tuberías utilizadas para el abastecimiento de aguas domésticas (3). Ambos fenómenos producen problemas operativos en los sistemas de abastecimiento de agua para consumo humano (ACH) y uso industrial.

Por otro lado, las aguas blandas y duras han sido relacionadas con problemas cardiácos (4) y cálculos renales, respectivamente. Sin embargo, este aspecto será analizado en futuros estudios por nuestro grupo de investigadores. En el presente trabajo se aborda solamente la caracterización o comportamiento de la dureza de 1.148 fuentes superficiales y subterráneas, utilizadas para el ACH, y su distribución por cantones en Costa Rica.

Objetivos

1) Objetivo general

Describir el comportamiento por durezas de calcio y magnesio de las fuentes de aguas superficiales y subterráneas, utilizando la clasificación de la OMS, para distribuirlas por cantones en el país.

2) Objetivos específicos

• Realizar un mapeo por cantones de la dureza por carbonato de calcio (CaCO3), utilizando los promedios de las fuentes de agua usadas por acueductos rurales, municipalidades y el Instituto Costarricense de Acueductos y Alcantarillados (AyA).

• Identificar las zonas o cantones con problemas de incrustaciones o corrosión en los sistemas de abastecimiento de ACH, además de las aguas usadas en los diferentes tipos de industria.

Materiales y métodos

1) Tipo de investigación

La presente investigación es de tipo descriptiva y retrospectiva. Para su desarrollo se utilizan los historiales de datos de los análisis físico-químicos realizados por el Laboratorio Nacional de Aguas en los acueductos rurales, municipales y el propio AyA, efectuados entre 1996 y 1998.

2) Clasificación de dureza en el agua de la OMS

La OMS clasifica la dureza del agua por medio de la concentración de CaCO3, la cual se agrupa por intervalos de la siguiente manera:

Tabla 1.

Clasificación de la dureza por CaCO3 en el agua, según OMS

Concetración de

CaCO3/mg/L Tipo Codificación*

0 - 60 Blanda Azul

61 - 120 Moderadamente dura Verde

121 - 180 Dura Amarillo

180 Muy dura Rojo

*La codificación por colores es un complemento desarrollado por los autores de este trabajo.

3) Guías de calidad de CaCO3 para uso industrial

Con el afán de que esta investigación aporte información a la industria costarricense (presente y futura), sobre las concentraciones de CaCO3 en los diferentes cantones del país, se utilizan las "Guías de Calidad de Agua para Uso Industrial del Canadá"(6), específicamente en la dureza por CaCO3 y MgCO3, para determinar en cuáles zonas es necesario tratar el agua para la instalación de industrias de los siguientes tipos:

• Generación eléctrica por medio de vapor

• Acero y hierro

• Pulpa y papel

• Petróleo

• Alimentos y bebidas

• Química

• Textileros

• Teñido

4) Procesamiento de datos

Para cumplir con los objetivos mencionados, se analizarán los datos de dureza total y carbonatos de calcio y magnesio, de las fuentes de agua superficiales y subterráneas de 473 acueductos rurales, 282 municipales y 393 fuentes utilizadas por el AyA.

a) Distribución de frecuencias

Los datos obtenidos por CaCO3 se agruparon de acuerdo con la clasificación de la OMS (ver tabla1), por cantón y por provincia. La información corresponde a 141 aguas superficiales y 1.007 subterráneas.

b) Mapeo por cantones

Los resultados se promediaron por cantón, ubicándose de acuerdo con la clasificación de la OMS y codificándose por colores. Posteriormente se procedió, por medio de computadora (microsoft paint), a representarlos en un mapa de Costa Rica dividido por cantones.

5) Técnicas de laboratorio

Las determinaciones de dureza total y CaCO3 se realizaron siguiendo las directrices de "Standard Methods for Examination of Water and Wastewater"5).

a) Resumen de las Guías de Calidad para CaCO3 y MgCO3 de Canadá

Tabla 2.

Resumen de las Concentraciones de CaCO3 Permisibles para Uso Industrial

Tipo de Industria CaCO3 mg/L MgCO3mg/L

1. Generación eléctrica vapor <1.0 __

2. Industria de acero y hierro <100 __

3. Pulpa y papel <20 <20

4. Petróleo <350 <25

5. Alimentos y bebidas __ __

5.1 Gaseosas 200 &shy; 250 __

5.2 Lechería <180 __

5.3 Refinería &shy; azúcar <100 __

5.4 Enlatados <50 __

5.5 Panaderías __ __

5.6 Destilería __ __

5.7 Empacadora de carne __ __

5.8 Fábrica de hielo <70 __

6. Química orgánica <250 __

7. Textiles <25 __

8. Tenería - cueros <150 __

Fuente: Guías de Calidad para el Uso Industrial en Canadá

6) Presentación de resultados

Los resultados de la investigación se presentan por medio de cuadros y mapeo por cantones, utilizando la clasificación de la OMS modificada o codificada por colores.

Resultados y discusión

Antes de iniciar la presentación de los resultados, es necesario anotar que las Guías de Calidad para el Agua de Bebida de la OMS no establecen los valores límites para la dureza total, CaCO3 y MgCO3(7 - 8). El Reglamento para la Calidad del Agua Potable de Costa Rica establece en 400 mg/L la dureza total(9), pero no brinda valores para las concentraciones de CaCO3 y MgCO3. Sin embargo, como se indicó en la metodología, la OMS clasifica la dureza con base en las concentraciones de CaCO3.

1) Resultados de dureza total, CaCO3 y MgCO3

En los cuadros 1, 2 y 3 se presentan los resultados promedio de Dureza Total, CaCO3 y MgCO3 de las fuentes de agua usadas por acueductos rurales, municipales y AyA en los 81 cantones del país. El análisis de los resultados demuestra que, en términos generales, la mayoría de las fuentes no sobrepasan los 300mg/L. Las concentraciones de MgCO3 oscilan entre 10 a 88mg/L. Estos datos demuestran que el comportamiento de nuestras fuentes de aguas es normal al compararlo con la literatura mundial(10). En el caso del CaCO3, existe una mayor variedad

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