El agua potable

Materiales de construcción en contacto con
el agua potable. Criterios de salubridad
actuales
Madrid, 12 de marzo de 2015
Esperanza Menéndez Méndez
Dra. Ingeniero Industrial
Responsable de la Unidad de Ensayos Físico-Químicos IETcc
[email protected]
Contenido:
• Componentes del abastecimiento de agua
• Materiales utilizados en redes de
abastecimiento de agua
• El agua potable
• Migración de sustancias al agua potable
• Productos de construcción en contacto con
agua potable
Abastecimiento histórico de agua
Materiales para abastecimiento de agua en los últimos 100 años:
Polímeros: Descubierto en 1800
• Primeras tuberías década 1930, sustitución metales
(2ª Guerra Mundial)
• Años 50, primeras normas de productos
• 2ª mitad siglo XX, nuevos plásticos
• PVC, inicialmente rígido, 1960 mejora
Hormigón: Se inicia su uso a final del s. XIX
• Primeras instaladas en 1868, San Luis (Missouri)
• Buena durabilidad
Metales: En Roma se utilizaban tuberías de plomo
• En 1980 dejaron de colocarse
• Las tuberías de hierro y cobre sustituyeron las de plomo
• Cobre, fáciles de instalar y conservar, pero puede sufrir
incrustaciones
• Acero, resisten elevadas presiones, se usan desde 1800.
No se usan en aleación con plomo. En el s. XIX se
empezó a utilizar el acero galvanizado
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Contenido:
• Componentes del abastecimiento de agua
• Materiales utilizados en redes de
abastecimiento de agua
• El agua potable
• Migración de sustancias al agua potable
• Productos de construcción en contacto con
agua potable
La red de abastecimiento de agua
Elementos de las redes de abastecimiento:
• Tubo: Elemento de sección transversal interior uniforme en forma de
corona circular y que en sentido longitudinal es generalmente recto.
o Elemento de unión: Se entiende que forma parte del tubo
o Pieza especial: Elemento intercalado entre tubos que permite
cambios de dirección o de diámetro, derivaciones, empalmes,
obturaciones, etc.
o Válvula. Elemento hidromecánico para controlar el paso del agua
(evitar retrocesos, reducir su presión, dar seguridad a la red, etc.)
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La red de abastecimiento de agua
Elementos de las redes de abastecimiento:
• Elemento complementario: Cualquier estructura que intercalada en la
tubería permite y facilita su explotación .
o Fundamentalmente son obras de fábrica (macizos de anclaje,
arquetas, cámaras de válvulas y otros dispositivos)
o Unión: Enlaza de forma estanca dos elementos consecutivos de una
tubería
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La red de abastecimiento de agua
Elementos de las redes de abastecimiento:
• Sistemas de uniones: Enlaza de forma estanca dos elementos consecutivos
en un tubería
o Uniones flexibles: Permiten derivación angular significativa y un ligero
desplazamiento diferencial entre ejes
o Uniones rígidas: No permite desviación angular significativa
o Uniones ajustables: Solamente permite una desviación angular
significativa en el momento de la instalación, pero no posteriormente.
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Materiales de los componentes
Tuberías de hierro fundido: Se utiliza cuando la tubería debe estar en
contacto directo con la tierra
• En lugares de paso de vehículos con recubrimiento mínimo (tapada)
• Instalada a grandes profundidades
• Instalada en forma colgada o donde pueden producirse deformaciones
importantes
• Necesidad de atravesar o pasar sobre ríos
• Necesidad de pasar sobre vanos de puentes con vibración
• Pendiente superior al 15 %
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Materiales de los componentes
Tuberías de acero: Se utiliza para
altas temperaturas y presiones.
• Usan uniones roscadas, soldadas
y con brida
• Resistente a la corrosión
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Tuberías de bronce: Unir con
accesorios de cobre para evitar
corrosión galvánica.
• Coste
Materiales de los componentes
Tuberías de cobre: Ligero, fácil de
manipular y soldar
• Tubos de cobre rígido
• Tubos de cobre blando
• Se pueden doblar y curvar
• Puede evitar la instalación de codos
• Fácil de cortar
Tuberías cerámicas: Químicamente inertes
• Resiste los ataques químicos corrosivos y
ácidos
• Resistencia a la abrasión
• Bajos coeficientes de fricción,
impermeables
• Frágiles y juntas difíciles
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Materiales de los componentes
Tuberías de hormigón: Hormigones
ricos en cemento
• Hormigón simple o armado
• Hormigón armado para grandes
diámetros
• Recubrimientos mortero en
tuberías de fundición
Tuberías de PVC: Usados con
diámetros pequeños
• Ligeras
• Sin corrosión
• Interior liso
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Materiales de los componentes
Tuberías de polietileno y polipropileno:
El polietileno puede ser de baja o alta
densidad:
• Dilataciones y retracciones
• Recomendada submarinos
• Resiste ataque de microorganismos
Tuberías de poliéster: Reforzadas con fibra de
vidrio y cargas inertes
• Sólidas y flexibles
• Resistentes a corrosión
• Bajo coeficiente dilatación térmica lineal
• Fácil corte
• Impermeable
• Resistencia a abrasión
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• Materiales utilizados en redes de
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• El agua potable
• Migración de sustancias al agua potable
• Productos de construcción en contacto con
agua potable
El agua potable
Agua:
• Compuesto anómalo, mezcla de 18 compuestos
posibles derivados de los tres isótopos
• Algunas de sus particularidades son:
o Elevado calor específico
o Mayor densidad en líquido que en sólido
o Químicamente debería ser un gas a Tª ambiente
o Elevada conductividad térmica
o Fuerte poder ionizante
o Elevada constante dieléctrica
o Gran poder disolvente
Única sustancia en la tierra en los tres estados
Componente mayoritario del cuerpo humano
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El agua potable
Distribución del agua en la biosfera:
Volumen total de agua en la Tierra: 1.400.000.000 Km3
Atmósfera: Aproximadamente 12.000 km3 de agua
o Vapor mayoritariamente
o Cada día se evaporan o transpiran 1120 km3 de agua
Tierra:
o Aguas subterráneas: 0,47 % del total
o Acuíferos: 30% caudal de ríos, embalses sólo regulan el 15%
Agua dulce
utilizable ;
3,0%
2.6% Cas que tes polare s ,
glaciare s y aguas
s ubterráne as
Agua salina;
97,0%
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Agua dulce
acce sible ;
0,4%
El agua potable
Importancia del agua:
Absorbe calor cambio líquido-gaseoso
Disolvente en la química de la vida:
transporte de sangre y de líquidos
tisulares
Ayuda a la respiración externa
Sentido de gusto y olfato: la humedad
disuelve los compuestos
Compuesto estable
Químicamente bastante inerte
Poder ionizante, hace las sustancias
fisiológicamente activas
Reacciona violentamente con metales
químicamente activos:
Na + H2O
NaOH + ½ H2
El agua potable
Parámetros físicos:
Color:
o Está asociada a la presencia de: metales (hierro y
manganeso), plancton, restos vegetales y residuos
industriales
o El agua pura es incolora
o El color del agua natural se debe a sólidos en
suspensión
Olor:
o Esta generalmente asociado con residuos o productos
contaminantes
Turbidez:
o Es debida a la presencia de partículas en suspensión
Radiactividad:
o Se origina por radioelementos naturales (uranio, torio
y actinio) y sus productos de descomposición
o Procedentes tanto de fuentes naturales y de
actividades humanas
o Baja solubilidad en agua, niveles bajos de radiactividad
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El agua potable
Parámetros físico-químicos:
Temperatura: Puede utilizarse como líquido refrigerante
pH: Generalmente es neutro, pH 7. Hay aguas ácidas o básicas
Potencial Redox: Controlan los procesos químicos naturales
Conductividad eléctrica: Elevada conductividad
Calcio: Contribuye a la dureza total
Dureza total: Cantidad relativa de dureza de calcio y magnesio
Dureza: Capacidad de los cationes para reemplazar los iones de sodio o potasio
de los jabones y formar productos poco solubles
Cloruros: Anión inorgánico principal
Sulfatos: En presencia de materia orgánica, ciertas bacterias pueden reducir el
sulfato a sulfito.
El agua potable
Contaminación por metales
pesados:
Plomo: En suelos no contaminados
están entre 10 y 50 mg/l
Mercurio: Normalmente está en
forma inorgánica
Cadmio: Normalmente proceden de
la minería
Cromo: La concentración normal es
inferior a 2 mg/l
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Otros contaminantes:
Hidrocarburos: Orgánicos
contaminantes junto con aceites y
grasas vegetales
Cianuros: Efluentes industriales y
mineros
Fenoles: Productos de descargas
industriales, da un sabor desagradable
y son perjudiciales para la salud
Pesticidas: Legan a los ecosistemas
acuáticos
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• Materiales utilizados en redes de
abastecimiento de agua
• El agua potable
• Migración de sustancias al agua potable
• Productos de construcción en contacto con
agua potable
Migración de sustancias al agua
Lixiviación: Es el proceso por el cual contaminantes orgánicos o inorgánicos
son liberados de una fase sólida a una fase acuosa
• Disolvente se transfiere de la disolución a la superficie del sólido
• El disolvente penetra o se difunde en el sólido
• El soluto se disuelve en el disolvente
• El soluto se difunde a través de la mezcla de sólido y disolvente hasta la
superficie de la partícula
• El soluto se transfiere a la disolución general
Difusión: Flujo de sustancias líquidas y
gaseosas a través de un material sólido
• Orificios libres
• Capilares submicroscópicos
Dependen de los siguientes factores:
• Temperatura ambiental
• Relación de tamaño entre los espacios intermoleculares y las moléculas
• Diferencia de presión parcial entre los medios dentro y fuera de la tubería
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Migración de sustancias al agua
Difusión activada:
1. Adsorción
2. Absorción
3. Disolución
4. Difusión
5. Desorción
6. Evaporación
Difusión por capilares:
7. Tránsito directo
Factores de influencia en la
liberación de sustancias desde
un material monolítico
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• Productos de construcción en contacto con
agua potable
Productos de construcción en agua
Directiva 89/106/CEE sobre Productos de Construcción:
• Artículo 20: Comité Permanente de la Construcción
o Establece requisitos para productos de construcción no incluidos en
documentos imperativos
Directiva 98/83/CEE sobre Agua Potable:
• Artículo 2: Definición de agua de consumo humano
o Aguas para beber, cocinar, higiene personal, otros usos domésticos
o Aguas en industria alimentaria
o Aguas para consumo humano
• Artículo 3: Excepciones
o Aguas de bebidas envasadas
o Aguas relacionadas con medicamentos
o Aguas mineromedicinales de balneario
• Artículo 10: Productos en contacto con agua de consumo humano
o No transmitirán al agua sustancias o propiedades que contaminen o
empeoren su calidad y supongan un incumplimiento del Anexo I
Anexo I
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Apartado A: Parámetros microbiológicos
Apartado B.1.: Parámetros químicos
Apartado B.2.: Parámetros químicos según las especificaciones del producto
Apartado C: Parámetros indicadores
Productos de construcción en agua
Esquemas de aceptación de productos de construcción en contacto con
agua potable:
• Diferentes esquemas en diferentes Estados Miembros de la UE
• España no tiene esquema propio
• Reconocimiento mutuo de los 4EM (Alemania, Holanda, Francia y UK)
Sistema de certificación
de productos
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Productos de construcción en agua
Evaluación de productos de construcción en contacto con agua potable:
•
•
•
•
Evaluación organoléptica
Ensayos de migración
Evaluación microbiológica
Evaluación toxicológica
Algunos conceptos para el agua potable
Dosis umbral límite: Sustancia potenc. tóxica sin sufrir
efectos adversos con exposición 40h/sem. toda vida laboral
Ingesta diaria admisible (IDA): Dosis diaria que no produce
efectos adversos con exposición continua toda la vida
Concentración máx. tolerable agua de red: Reglamentación,
mediante ensayos migración. Regla 10% (exp. <10% IDA)
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Productos de construcción en agua
Evaluación organoléptica (I):
• Color:
o Aspecto visual por arrastre de
sustancias cromóforas
o Se determina por colorimetría
o No tiene porque ser perjudicial para la salud
• Turbidez:
o Materias en suspensión
o Partículas 10nm a 0,1mm
o Minerales y restos orgánicos
o Turbidimetría y nefelometría
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Productos de construcción en agua
Evaluación organoléptica (II):
• Gusto y olor:
o Se distinguen cuatro grupos principales de gustos:
Dulce, salado, amargo y ácido
Aromático, pescado, moho, tierra, hierba o madera: Material orgánica
Huevo podridos: Sulfuro de hidrógeno (H2S) disuelto en el agua
Cloro: Exceso de cloración
Gasolina: Hidrocraburos
o Se distinguen dos familias de olores:
Naturales: tierra, naturaleza fresca
y principio de degradación
Químicos: cloro, detergente, producto
farmacéutico , goma y disolvente
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Productos de construcción en agua
Ensayos de migración:
• Migración global:
o Cantidad de transferencia de componentes desde el material al agua, debido a
fenómenos físico-químicos
o Métodos de ensayo normalizados para los diferentes materiales
• Migración específica:
o Cantidad de un componente particular de interés toxicológico en condiciones habituales
de empleo o equivalente de ensayo
Grupo productos A
• Tuberías e instalaciones domésticas, tuberías sin recubrimiento en distribución de agua
• Superficie de contacto asumida: 100%
Grupo productos B
• Accesorios auxiliares. Partes de bombas y de válvulas en instalaciones domésticas
• Superficie de contacto asumida: 10%
Grupo productos C
• Partes móviles en medidores de agua. Partes de bombas y válvulas en la distribución
• Superficie de contacto asumida: 1%
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Productos de construcción en agua
Evaluación microbiológica:
• Análisis microbiológicos:
o Microorganismos de contaminación fecal
o Concentraciones de patógenos específicos
• Verificación proveedor, organismo de vigilancia o ambos:
o Análisis de agua en origen, después de ser tratada, en sistemas de distribución y en
hogares
o Presencia de:
Escherichia coli
Un indicador de contaminación fecal
Bacterias coliformes termotolerantes
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Productos de construcción en agua
Aspectos toxicológicos:
• Datos de ensayos con animales y cultivo celular :
o Una prueba de mutación genética en bacterias
o Una prueba de mutación genética en células de mamífero
o Una prueba de aberraciones cromosómicas en células de mamífero
• Adicionalmente:
o Un estudio de toxicidad oral de 90 días en dos especies animales
o Estudios de absorción, distribución, metabolismo y excreción
o Estudios sobre la reproducción en una única especie animal y el desarrollo de la
toxicidad de dos especies animales
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