El término dureza del agua se refiere a la cantidad de sales de calcio y magnesio disueltas en el agua. Estos minerales tienen su origen en las formaciones rocosas calcáreas, y pueden ser encontrados, en mayor o menor grado, en la mayoría de las aguas naturales.
Por lo general la dureza del agua es causada por la presencia de iones calcio (Ca2+) y iones magnesio (Mg2+) disueltos en el agua. Otros cationes como el aluminio (Al3+) y el hierro (Fe3+) pueden contribuir a la dureza, sin embargo su presencia es menos crítica. La forma de dureza más común y problemática es la causada por la presencia de bicarbonato de sodio (Ca(HCO3)2). El agua la adquiere cuando la lluvia pasa por piedra caliza (CaCO3). Cuando el agua de lluvia cae disuelve dióxido de carbono (CO2) del aire y forma ácido carbónico (H2CO3), por lo que se acidifica ligeramente:
CO2 (g) + H2O (l) = H2CO3 (aq)
Ilustración 1. Declive de los niveles del agua
¿Cómo el agua adquiere la dureza?
El agua adquiere la dureza cuando pasa a través de las formaciones geológicas que contienen los elementos minerales que la producen y por su poder solvente los disuelve e incorpora. El agua adquiere el poder solvente, debido a las condiciones ácidas que se desarrollan a su paso por la capa de suelo, donde la acción de las bacterias genera CO2, el cual existe en equilibrio con el ácido carbónico. En estas condiciones de pH bajo, el agua ataca las rocas, particularmente a la calcita (CaCO3), entrando los compuestos en solución.
La dureza del agua tiene una distinción compartida entre dureza temporal (o de carbonatos) y dureza permanente (o de no-carbonatos).
La dureza temporal también puede ser eliminada por la adición del hidróxido de calcio (Ca(OH)2).
El carbonato de calcio es menos soluble en agua caliente que en agua fría, así que al hervir (que contribuye a la formación de carbonato) se precipitará el bicarbonato de calcio fuera de la solución, dejando el agua menos dura. Los carbonatos pueden precipitar cuando la concentración de ácido carbónico disminuye, con lo que la dureza temporal disminuye, y si el ácido carbónico aumenta puede aumentar la solubilidad de fuentes de carbonatos, como piedras calizas, con lo que la dureza temporal aumenta. Todo esto está en relación con el pH de equilibrio de la calcita y con la alcalinidad de los carbonatos. Este proceso de disolución y precipitación es el que provoca las formaciones de estalagmitas y estalactitas.
El grado de dureza es una medida de la concentración total, en peso, del contenido de iones Ca2+ y Mg2+, expresada como equivalente de carbonato de calcio y usualmente medida en partes por millón o miligramos por litro. El siguiente ejemplo ilustra cómo la dureza expresada como equivalente de carbonato de calcio es calculada para un agua que contiene 285 ppm de Ca y 131 ppm de Mg. Existen grados de dureza del agua americanos, franceses, alemanes e ingleses que a continuación se mencionan con sus equivalencias en mg CaCO3/l de agua.
Ilustración 2. Tipos de agua y unidades que utilizan
- Grado americano (a°): Equivale a 17,2 mg CaCO3/l de agua.
- Grado francés (°f): Equivale a 10,0 mg CaCO3/l de agua.
- Grado alemán (Deutsche Härte, °dH): Equivale a 17,9 mg CaCO3/l de agua.
- Grado inglés (°e) o grado Clark: Equivale a 14,3 mg CaCO3/l de agua.
Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), la clasificación de la dureza del agua en mg/l CaCO3 es:
Ilustración 3. Clasificación del agua según su dureza
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Bibliografía
Rodríguez, D. R. (2010). Dureza del agua. Argentina: Universidad Tecnológica Nacional.
Organización Mundial de la Salud (2006). Guías para la calidad del agua potable [recurso electrónico]: incluye el primer apéndice. Vol. 1:. Ginebra suiza: biblioteca de la OMS.