Dureza del agua

Rubén Herrero »

La dureza del agua se puede definir como la concentración total de iones calcio y de iones magnesio (Ca²⁺ y Mg²⁺), los dos cationes divalentes más habituales en un agua natural; en realidad, podríamos definir la dureza como la suma de todos los cationes polivalentes, pero son con mucha diferencia calcio y magnesio los que tienen importancia en la dureza total de un agua. Así, podríamos escribir, simplemente:

Dureza (M) = [Ca²⁺] + [Mg²⁺]

Sin embargo, es muy frecuente que esta dureza se exprese como masa de carbonato cálcico en miligramos por cada litro de disolución, es decir, mg CaCO₃/L (también expresado como partes por millón ppm). ¿Significa esto que todo el calcio presente en un agua dura proviene de carbonato cálcico? No, simplemente que, por convenio, suele tratarse como si así fuera; es más, se considera como si todo el calcio estuviese en forma de carbonato cálcico y el magnesio también fuese carbonato calcico.

De esta manera existe otra fórmula que permite indicar la dureza en mg/L de CaCO₃ conociendo las concentraciones en mg/L de Ca²⁺ y de Mg²⁺, que es la siguiente:

Dureza (mg/L) CaCO₃ = 2,50 [Ca²⁺] + 4,16 [Mg²⁺]

Los coeficientes de la expresión anterior se deben a la relación existente entre la masa del calcio y del magnesio con la masa del carbonato cálcico (100/40 para el calcio, 100/24 para el magnesio).

Dividiendo por 10 esta misma relación, tenemos otra unidad frecuentemente utilizada, los llamados GHF o ºfH (Grados Hidrotimétricos Franceses); también existen otras unidades, como los grados ingleses, los americanos o los alemanes, pero mucho menos extendidos que los franceses.

Por tanto atendiendo al contenido de iones calcio y magnesio, podemos clasificar la dureza del agua de la siguiente manera:

Así pues un agua muy blanda es aquella que presenta una dureza inferior a 7ºfH (o a 70 mg de CaCO₃/L), mientras que un agua muy dura es aquella que presenta más de 54ºfH (más de 540 mg CaCO₃/L).

Como se puede apreciar en este mapa de España, existe una gran variación en la dureza de las aguas de suministro, desde provincias como Ávila o Lugo ,donde el agua es blanda, a provincias como Albacete o Castellón, donde la dureza del agua es considerablemente alta.

Una consecuencia de las aguas duras, es que cuando este tipo de aguas se calientan, debido a la presencia de bicarbonatos en ellas, se produce la siguiente reacción química:

Ca²⁺ _(aq) + 2HCO₃^– _(aq) ↔ CaCO₃(s) + CO_2(g) + H₂O

Este carbonato cálcico sólido que se forma, se acumula en forma de depósitos calcáreos en calderas, calentadores, torres de refrigeración, tuberías y cañerías, obstruyéndolas y generando costosas averías. Estas costras calcáreas se pueden eliminar provocando la reacción química inversa a la anterior, es decir, que forme nuevamente calcio soluble y bicarbonato. Esto se puede lograr, por ejemplo, añadiendo un exceso de dióxido de carbono o un ácido débil, como ácido acético (vinagre) o ácido cítrico (zumo de limón). Muchos preparados de limpieza para eliminar la cal se fundamentan en un pH ligeramente ácido.

Otro problema de las aguas duras es su interacción con jabones. Los jabones, que son carboxilatos de metales alcalinos (sales de ácidos grasos carboxílicos), procedentes de ácidos grasos, reaccionan con el ión Ca²⁺, formando un precipitado sólido según esta reacción genérica:

Ca²⁺ + 2RCO₂ → Ca (RCO₂)_2(s)

Esto hace que se reduzca la propiedad para formar espumas del jabón, así como sus propiedades surfactantes, lo que se traduce en un mayor consumo de jabón o de champú para obtener una limpieza óptima cuando utilizamos aguas duras para ducharnos en vez de blandas.

En el caso de los detergentes, cuanto mayor es la dureza de un agua, mayor será la cantidad de detergente que habremos de utilizar. Ello se debe a que la presencia de los iones Ca²⁺ y Mg²⁺ producen interferencias con los distintos componentes de un detergente (tensioactivos, coadyudantes, enzimas, etc..) haciendo que el detergente pueda perder eficacia, de ahí lo de a mayor dureza, mayor cantidad de detergente.

Fuentes:

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