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3.5 Otros tratamientos

Hemos visto ya los tratamientos convencionales (tanto los tradicionales como los nuevos procedimientos) así como los físicos (PWT). En este apartado consideraremos alguna de las innovadoras aportaciones domésticas que combinan los tratamientos mediante osmosis nversa, carbón activo y el enriquecimiento del agua con gas carbónico. También mencionaremos el procedimiento de oxidación avanzada por ultrasonidos incorporado al arsenal para hacer frente a la legionella o en, un sentido absolutamente distinto –es decir sin un criterio desinfectante– los sistemas introducidos en algunas bañeras de hidromasaje, equipándolas con emisores de ultrasonidos para generar ondas electromecánicas y, finalmente, consideraremos dentro del campo de los tratamientos térmicos contra la legionella, además de los ya estudiados de la erradicación térmica y el sobrecalentamiento, la desinfección del agua mediante calor de «manera continua» con unidades de pasteurización para obtener agua caliente sanitaria (UPACS). Aunque su aplicación está indicada para hospitales, clínicas, geriátricos, hoteles, balnearios, polideportivos, etc. no excluye que se expongan aquí unas breves notas.

3.5.1 Tratamientos mixtos compuestos

Combinan varios de los diversos tratamientos ya descritos en un equipo compacto y fácil de nstalar, estando entre los más recientes del mercado:

• La filtración, la osmosis inversa y el carbón activo.

• Los que además incorporan el enfriamiento del agua y su enriquecimiento en gas carbónico.

A) El primero está constituido por un sistema de purificación del agua que comienza con un prefiltrado para eliminar las partículas de gran tamaño, seguido de un intercambiador de iones que filtra los metales pesados como el plomo, cobre y cadmio, reduciendo la dureza de carbonatos (dureza temporal) del agua. Este intercambiador de iones puede ajustarse según el nivel de dureza del agua de la red. Un filtro de carbón activo reduce la turbiedad, los componentes orgánicos y los restos de cloro que afectan negativamente al sabor y un filtro de micropartículas retiene hasta las de 10 µm. La grifería que le acompaña dispone de un doble conducto, uno para el agua filtrada y otro para el agua que procede directamente del suministro de la red, diseñados de tal forma que se asegura que el agua filtrada nunca pueda entrar en contacto con el agua no filtrada. La vida media del filtro suele ser del orden de los 6 meses y es capaz de tratar alrededor de unos 600 litros de agua. Cuando el filtro pierde eficacia, por ejemplo inferior al 10%, un indicador luminoso comienza a parpadear, recordando al usuario que ha llegado el momento de cambiarlo por otro nuevo.

Su instalación es posible con acumuladores a presión y con calentadores instantáneos sean de control térmico o hidráulico y en lo que respecta al agua filtrada estará clasificada según UNE-EN 1717:2001 «Protección contra la contaminación del agua potable en las instalaciones de aguas y requisitos generales de los dispositivos para evitar la contaminación por reflujo» en la categoría 2.

Figura 3.11 Situación de la instalación de la unidad de tratamiento. Grohe

Recordemos que esta norma establece una clasificación del agua almacenada según el grado de peligro que supone para la salud humana en:

Categoría 1: Agua destinada al consumo humano, procedente directamente de una red de distribución de agua potable.

Categoría 2: Fluido que no representa ningún riesgo para la salud humana. Fluido reconocido como válido para el consumo humano, incluida el agua tomada de una red de distribución de agua potable que, eventualmente, pueda experimentar algún cambio en su sabor, olor, color o temperatura.

Categoría 3: Fluido que presenta un cierto peligro para la salud humana a causa de la presencia de una o más sustancias nocivas.

Categoría 4: Fluido que presenta un cierto peligro para la salud humana a causa de la presencia de una o más sustancias tóxicas o muy tóxicas, o de una o más sustancias radioactivas, mutagénicas o cancerígenas.

Categoría 5: Fluido que presenta un peligro para la salud humana debido a la presencia de elementos microbiológicos o víricos.

Figura 3.12 Sistema de purificación del agua. Grohe

B) En el segundo tipo une a todo lo anterior el enfriamiento del agua y su enriquecimiento en gas carbónico. El dispositivo se integra en un equipo que controla y gobierna a un recipiente de CO₂ (carbonatador) y a un enfriador que utilizará un refrigerante ecológico que no afecte a la capa de ozono (*). El dispositivo integrado en una caja compacta introduce gas carbónico en el agua fría filtrada para proporcionar una cantidad de carbónico graduable al gusto de cada usuario

Los argumentos a favor y en contra de estos procedimientos son ya los indicados en los apartados anteriores correspondientes para cada uno de ellos.

3.5.2 Ultrasonidos y sus aplicaciones

Un ultrasonido es una onda acústica o sonora cuya frecuencia está por encima del espectro audible del oído humano (aproximadamente 20.000 Hz). Los ultrasonidos, como ondas mecánicas que son, se propagan por un medio (en este caso agua) mediante una sucesión de compresiones y expansiones periódicas. Manipulando la onda de la forma adecuada a altas intensidades, es posible fracturar el medio de propagación. En el caso del agua, este cambia rápidamente a estado de vapor mediante una transición de fase, lo que origina la formación de unas microburbujas. En la fase siguiente se produce una sobrepresión a las burbujas que las hace implosionar, fenómeno que se conoce como la cavitación ultrasónica.

Allí se registran presiones en torno a los 500 bares, temperaturas de hasta 5000 °C y unas fuerzas de cizalla que destruyen las paredes celulares de los biosólidos presentes en el agua.

En su funcionamiento se parte del espectro sonoro que va desde 20 kHz a 10 MHz, el ultrasonido se genera por un transductor que convierte la energía mecánica o eléctrica en alta frecuencia acústica (sonido). La energía sonora así emitida puede transmitir la vibración de alta frecuencia por el líquido en el que está expuesto, lo que causa cambios físicos y químicos. Al absorber la energía de ultrasonidos, los fenómenos de cavitación, formación, expansión e implosión de burbujas microscópicas de gas ocurren en líquidos y moléculas.

3.5.2.1 Inactivación microbiana por ultrasonidos

La inactivación microbiana por ultrasonidos fue observada por primera vez en 1929 por Harvey y Loomis. Tras estas primeras investigaciones, diversos autores han estudiado los efectos de estos tratamientos solos o en combinación con otros métodos (por ejemplo la radiación UV) sobre distintos microorganismos. Esta forma de inactivación, utilizada para otros usos hasta la fecha, ha sido recientemente incorporada al arsenal para hacer frente a la bacteria legionella en piscinas, torres de refrigeración, almacenamiento de agua potable, etc.

3.5.2.2 Aplicación en bañeras de hidromasaje

Aunque será en el capítulo 6 (apartado 1.4) cuando trataremos las bañeras de hidromasajes y spas, aquí nos referiremos a una innovación que por reciente, aún no está generalizada, como es la aplicación de los ultrasonidos a este aparato sanitario. Una bañera de hidromasaje con un sistema de ultrasonidos consta de una pluralidad de dispositivos de emisión de ultrasonidos distribuidos por las paredes de la bañera, dichos dispositivos incluyen mecanismos para orientar la dirección de la emisión de las ondas en una banda adecuada que, en el caso de la cónica, los orientan en un ángulo sólido comprendido entre 30 y 50 grados.

En un medio líquido o sólido los ultrasonidos se desplazan, como se ha dicho, bajo la forma de longitud de onda, creando en su trayecto una oscilación molecular. La atenuación de la energía mecánica se hace por absorción y refracción. La absorción de la energía ultrasónica da lugar a la producción de calor, que varía en función del coeficiente de absorción del medio y de la frecuencia de los ultrasonidos. La absorción selectiva a nivel del músculo y de la interfase músculo-hueso hace de los ultrasonidos una modalidad de elección en el tratamiento localizado de las articulaciones actuando por debajo de la piel. De esta manera combinan el hidromasaje convencional que actúa sobre la superficie del organismo junto con los ultrasonidos que inciden directamente sobre las células internas.

Efectos biológicos:

• Acción de micromasaje a nivel celular.

• Acción térmica por degradación de la energía mecánica en el interior de los tejidos.

• Mecanismo de reacción química a nivel molecular.

• Acción reflejo neural, tanto en las terminaciones nerviosas como en sus raíces, disminuye el efecto biológico de dicha estructura nerviosa.

Los ultrasonidos pueden ser:

• Dinámicos: el cabezal o cabezales se mueven regularmente.

• Semiestacionarios: los cabezales se mueven poco.

Los tipos de emisión pueden ser:

• Ultrasonidos continuos: para conseguir termoterapia profunda y selectiva en tendones y articulaciones.

• Ultrasonidos pulsantes: es una modalidad profunda indicada en procesos agudos e nflamatorios.

Sin embargo, la generación de ultrasonidos todavía es costosa y el método está aún en sus primeras fases de desarrollo.

3.5.3 Unidades de pasteurización

UPACS es el acrónimo de Unidades de Pasteurización del Agua Caliente Sanitaria. Están orientadas principalmente al sector sanitario (hospitales, clínicas, geriátricos) y a las instalaciones públicas (hoteles, balnearios, polideportivos), permite la eliminación de forma permanente de la bacteria legionella en los sistemas de producción de agua caliente sanitaria y en sus circuitos de distribución, en las instalaciones nuevas o a eliminarlas en las instalaciones ya existentes, no requiriendo aportaciones de tratamientos químicos.

• Argumentos a favor. Su efecto bactericida es total (a la salida del equipo; en el resto de la red es limitado viniendo condicionado al diseño de la misma), la capacidad de tratamiento (m³/h) es elevada, la tecnología actual se plantea mantener constantemente la temperatura del agua de toda la red de ACS a 50°C. No altera las propiedades organolépticas del agua ni tampoco las físico-químicas, con lo que no produce daño alguno a la red hidráulica (oxidaciones, perforaciones, etc.). No precisa del uso de producto químico alguno, por lo que no afecta en modo ni grado ninguno a la salud del consumidor.

• Argumentos en contra. Costes de instalación. No tiene efecto residual como tal (pero como he comentado su objetivo también es mantener la instalación de ACS a 50°C). Supone un considerable consumo energético. No es de utilidad para las redes de agua fría, por razones de consumo energético y operatividad. Precisa de una notable o muy notable (según con qué otra tecnología se compare) inversión en equipamiento y, asimismo, de un mantenimiento especializado y, por tanto, coste a tener en cuenta. Existe la posibilidad, mayor cuanto más grande es la instalación, de provocar quemaduras en usuarios del centro en tratamiento. Simplemente por descuidos. La dureza del agua debe de ser considerada, pues supone una limitación.

(*) El refrigerante que se utiliza, de la familia de los hidroflorocarbonos (HFC), es el R134a que no daña a la capa de ozono, tiene gran estabilidad térmica y química, además de una excelente compatibilidad con la mayoría de los materiales.

Capítulo 4

Captación, tratamiento y distribución del agua en origen
4.1 Instalaciones de captación y tratamiento del agua
4.1.1 Captación del agua

El suministro de agua desde su captación hasta la llegada a los puntos de consumo, atraviesa por diversas fases. Se entiende por captación, el punto o puntos de origen de las aguas para un abastecimiento, así como las obras de distinta naturaleza, que deben realizarse para su recogida.

Según el origen de las aguas utilizadas, las captaciones se clasifican en tres grupos:

• Captación de aguas superficiales.

• Captación de aguas subterráneas.

• Captación de otras fuentes.

Durante el proceso de transporte, distribución y suministro hasta cada punto de utilización, el agua se somete a diferentes tratamientos y controles, para garantizar dos factores de vital importancia, como son:

• Suficiencia, regularidad y disponibilidad de caudal y presión.

• Potabilidad y calidad del agua de consumo.

En el esquema representado a continuación se muestra un ciclo urbano completo:

Figura 4.1 Esquema fundamental de un ciclo de agua

Como se ha dicho, el agua para abastecimiento y consumo humano en núcleos habitados, procede habitualmente de tres fuentes.

4.1.1.1 Aguas superficiales

El agua de ríos, lagos y embalses solo es admisible como agua potable previa potabilización. Normalmente, las aguas superficiales tienen unas condiciones químicas y bacteriológicas muy variables, lo mismo que su temperatura. No obstante, las necesidades crecientes de agua y el descenso del nivel del agua subterránea ha hecho que el uso del agua superficial en el abastecimiento de grandes poblaciones sea de gran importancia y, en ocasiones, prácticamente podríamos decir que la totalidad del agua de abastecimiento proviene de esta fuente.

La Unión Europea ha establecido unas normas de calidad exigible a las aguas superficiales que se destinen a la producción de agua potable, normas de obligado cumplimiento también en nuestro país. Dicha normas, establecen tres niveles de calidad para el agua y recomiendan el tratamiento adecuado para cada una de ellas.

Los niveles de calidad, son los siguientes:

Tipo A-1

Son aguas de muy buena calidad, sin apenas turbiedad ni contaminación de otro tipo. El proceso de potabilización que se requiere consiste en un tratamiento físico simple (una filtración, por ejemplo) y una desinfección.

Tipo A-2

Son aguas que contienen una cierta turbidez y que requieren un tratamiento de clarificación. Su contaminación orgánica es muy reducida. El proceso de potabilización recomendado consiste en un tratamiento físico-químico y desinfección.

Tipo A-3

Son aguas de peor calidad, que tienen un grado apreciable de contaminación de origen orgánico, además de la turbiedad. Su potabilización, según establece la norma, exige un tratamiento físico-químico intensivo, afino y desinfección. Este tratamiento intensivo, consiste en precloración, coagulación, floculación, decantación, filtración rápida de arena, filtración con carbón activo y desinfección.

4.1.1.2 Manantiales

El agua de los manantiales es agua que se abre paso a través del subsuelo hasta la superficie de la Tierra; por ello, es errónea la creencia de que sus aguas son siempre potables. El rendimiento de los manantiales suele ser bastante inestable, acostumbrando a fallar en las épocas de mayor consumo.

Por ello, es una fuente de abastecimiento urbano de poco uso, debido a lo indicado anteriormente.

4.1.1.3 Aguas subterráneas

El agua procedente de las precipitaciones, se infiltra en el subsuelo y se acumula a través de los poros, grietas y fisuras de terrenos constituidos por materiales permeables, que tienen a su vez, la capacidad para almacenar importantes volúmenes de agua, formando auténticos cursos de agua subterránea.

Según su naturaleza, pueden clasificarse en:

• Acuíferos libres: si el agua está a presión atmosférica, el nivel de agua en estos acuíferos se denomina nivel freático.

• Acuíferos confinados: si están a una presión superior a la atmosférica, el nivel de agua en estos acuíferos se denomina nivel piezométrico.

El agua subterránea procedente de los acuíferos, está, por lo general, exenta de gérmenes patógenos, por lo que normalmente es utilizable con un tratamiento mínimo. Para su captación se utilizan pozos que pueden ser principalmente de dos tipos:

• Pozos ordinarios. Tienen un diámetro que oscila entre 1 y 6 metros, con una profundidad como máximo de 20 metros. Sirven para captar agua en capas de poca potencia acuífera. En estos pozos, el agua puede entrar por el fondo o por las paredes laterales, las cuáles se construyen de fábrica de ladrillo, mampostería o anillos de hormigón, dejando orificios adecuados en la zona de entrada del agua.

• Pozos entubados. Se ejecutan, generalmente, con tubos de acero. Estos tubos se prevén perforados, con taladros alargados en la zona de la capa acuífera. Es necesario, por tanto, efectuar previamente una perforación del terreno, hincando tubos de pequeño diámetro para conocer la disposición y calidad de los estratos acuíferos y poder efectuar, además, ensayos de extracción que permitan una orientación sobre las posibilidades de la captación del agua.

Figura 4.2 Esquema fundamental de la estructura de un acuífero

Las aguas de los acuíferos se renuevan de forma constante, mediante la recarga natural, gracias a nuevas precipitaciones e infiltraciones por escorrentía superficial, o bien por la recarga inducida o artificial, a través de las propias administraciones públicas y empresas encargadas de la explotación y gestión del agua en cada zona.

La recarga artificial es una técnica hidrogeológica que consiste en introducir agua en un acuífero, de manera directa o indirecta, para aumentar la disponibilidad de los recursos hídricos y actuar sobre su calidad.

Dicho proceso, puede efectuarse mediante diferentes técnicas:

• Recarga artificial mediante balsas.

• Recarga artificial mediante modificación de corrientes.

• Recarga artificial mediante inundación de terrenos.

• Recarga mediante escarificación del lecho del río.

• Recargas en profundidad.

Figura 4.3 Operaciones de bombeo y recarga en profundidad de un acuífero

Conclusiones

Las reservas subterráneas de agua, también llamados acuíferos, tienen una vida limitada, en función del grado de explotación de los mismos.

Las aguas superficiales también precisan de unas condiciones del suelo, con el que están en contacto, para mantener sus potabilidad, ya que la filtración en este, de determinados fertilizantes agrícolas, unidos a filtraciones de productos químicos, petroquímicos y de aguas negras procedentes de redes de saneamiento en mal estado, pueden acabar contaminando el suelo y los acuíferos con los que están en contacto. Del mismo modo, el vertido incontrolado de productos químicos, aguas residuales y otras substancias, pueden saturar la capacidad de las aguas superficiales de regenerarse por sí mismas.

En la tabla de la figura 4.4, se representa un comparativo entre las principales características de las aguas superficiales y las subterráneas, sin olvidar que ambas son recursos naturales que requerirían por su naturaleza en estado óptimo de un tratamiento mínimo de potabiliza- ción, por tanto la contaminación o el empeoramiento de la calidad de estas aguas revertirá sobre el coste de los tratamientos necesarios para su posterior consumo.

Figura 4.4 Diferencias relativas a la calidad entre aguas superficiales y subterránea s

Características	Agua Superficial	Agua Subterránea
Temperatura	Variable con las estaciones	Relativamente contante
Turbidez, materias en suspensión	Variable, a veces muy alta	Baja o nula (exempto en terrenos cársticos)
Color	Ligado a las materias en solución	Ligado a las materias en solución
Mineralización global	Variable en función del terreno y de las lluvias	Sensiblemente constante y más alta que las A.S. de la misma región
Hierro y manganeso (en estado disuelto)	Generalmente ausentes	Generalmente presentes
Oxígeno disuelto	A menudo cerca de la saturación	Casi siempre ausente
Sulfídrico	Generalmente ausente	A menudo presente
Amonio	Presente en aguas polucionadas	Muy frecuentemente presente
Nitratos	Poco abundantes en general	Concentración elevada
Sílice	Concentración baja	Concentración a menudo elevada
Microcontaminantes minerales y orgánicos	Presentes en aguas de los países desarrollados, pero pueden desaparecer rápidamente con la eliminación de la fuente	Generalmente ausentes, pero una contaminación accidental puede permanecer mucho tiempo
Elementos vivos	Bacterias, virus, protozoos	Generalmente con pureza microbiológica
Disolventes clorados	Raramente presentes	A menudo presente