Mis felicitaciones y las gracias a Los FisQui y su profe Juan Fco. Álvarez.
Tranquiliza ver que no todos los alumnos son como los que salen en la TV, que sigue existiendo la didáctica y las ganas de hacer cosas útiles para los demás en los colegios.
Mis felicitaciones y las gracias a Los FisQui y su profe Juan Fco. Álvarez.
Tranquiliza ver que no todos los alumnos son como los que salen en la TV, que sigue existiendo la didáctica y las ganas de hacer cosas útiles para los demás en los colegios.
¿Qué es el pH? ¿para qué sirve? ¿para qué necesita un mecánico el pH? Todos nos hemos hecho alguna vez estas preguntas antes de irnos a dormir, pues bien, por fin tendrás respuestas.
El pH es una escala de medida simplificada, que indica la acidez o alcalinidad de una solución. En sí, pH significia potencial de hidrógeno, ya que la cantidad de estos iones es quien determina la acidez o alcalinidad. Debemos a Dinamarca las buenísimas galletas de lata azul, la cerveza Carlsberg, y a uno de sus ciudadanos, Søren Peter Lauritz Sørensen, el descubrimiento de este método de medición.
Como cualquier escala de medición, nos sirve para comparar con unas bases establecidas científicamente, y que nos aportan datos sobre la realidad que tenemos presente (lo que estamos midiendo). El ejemplo más básico es cuando medimos el pH de una piscina, utilizamos unos papelitos con unas substancias químicas impregnadas para conocer el pH del agua y actuar en consecuencia.
Lo mínimo que debemos saber sobre el pH es:
Igual que cuando medimos una longitud, la medida por sí sola no nos dice nada, su estudio y comparación sí que nos puede avisar de algo. Por ejemplo, si medimos la cabeza de alguien, y tiene un perímetro de 25cm, y es un barón mayor de 25 años, seguramente nos parecerá raro, y lo es, a menos que haya vivido cerca de una zona de jíbaros y esté muerto. Pues con el pH nos pasa lo mismo, si medimos el pH de nuestra piscina, nos sale pH1, y aún no se ha derretido, yo no me bañaría…
Algunos valores de pH:
Y si queréis ver pH de alimentos, por aquellos de los ardores…
Las propiedades de los materiales, en especial algunas de ellas, se ven claramente afectadas por efecto de la temperatura.
Esta temperatura no procede únicamente del entorno ambiental o climático, puede provenir de algún proceso natural o artificial: un fuego, una reacción química, un extintor rociado sobre un cuerpo, la fricción producida durante un movimiento, un golpe, y muchísimos sitios más, pero muchos muchos…y es que un calentón lo puede tener cualquiera
Y un enfriamiento también
Bueno, quiero ir a parar, a que el universo de los materiales, a nivel microscópico, está en constante movimiento (parezco el Punset). Los materiales, pueden tener comportamientos diferentes, o muy diferentes, en función de la temperatura a la que están. Y eso afecta a nuestras vidas, y mucho.
Si quisiera lleva esto a la ciencia más pura, podríamos llegar a los conocidos como diagramas de fase, que “no son más” que unos gráficos, obtenidos a través de experiencias, y de tíos empollones que no tenían nada mejor que hacer, que representan las fronteras entre diferentes estados de la materia (líquido, sólido y grasioso gaseoso), siempre en función de la temperatura (un eje), y/o volumen, porcentaje de un elemento, presión, etc (otro eje, o dos más).
En ingeniería química, un diagrama de fase típico es el del agua:
Y en ingeniería mecánica, el más típico es el del acero (hierro-carbono):
Pero no hace falta entrar tan profundo, para saber que debemos tener en cuenta los comportamientos de un material a diferentes temperaturas. Y para ello, tres ejemplos:
La elección de los materiales en ingeniería es algo tan elemental, que debería estar prohibido equivocarse, al final, y podéis verlo en los tres casos, se está jugando con las vidas de personas…
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Las incrustaciones calcáreas están directamente relacionadas con la dureza del agua, y la dureza del agua está relacionada, sobre todo, con las sales de calcio y de magnesio que encontramos en ella (entre otras).
Cuando hablamos de dureza del agua, como podemos ampliar en la Wikipedia, nos referimos a la cantidad de sales presentes en cierta cantidad de agua (sales metálicas), sobre todo al bicarbonato cálcico, y al bicarbonato magnésico.
Estas dos sales, difícilmente se mantienen estables en el agua, ya que necesitan gas carbónico para evitarlo, y a no ser que nuestro ayuntamiento haya contratado un suministro de agua con gas para la ciudad, lo que hace el agua es dejar estar sales por cualquier lado, y crear las incrustaciones calcáreas, causantes de un buen número de problemas que solemos sufrir a diario, como roturas de tuberías, problemas de presión en la red, y también causa del buen estado de uno de nuestros deportes nacionales, levantar aceras.
Resumiendo, esta inestabilidad de las sales que transporta el agua por nuestras tuberías (disolución), hace que se depositen fácilmente en superficies rugosas (como el fibrocemento que tenemos en gran parte de nuestras redes, primera foto), aunque sean microscópicamente (como en plásticos, segunda foto), dando lugar en el tiempo, a una especie de capas depositadas que acaban por obstruir totalmente cualquier espacio. Os muestro varios fotos de tuberías que tuve en mis manos en un seminario ¡alucinante!
Existen varios tipos de durezas, la total, la temporal y la permanente, y todas se miden con diferentes tipos de unidades (según el país), que se basan todas en la cantidad de carbonato cálcico presente en una cantidad de agua. Existen diferentes unidades como los grados franceses, americanos, alemanes… ¡parece un chiste! Aunque para convertirlos entre ellos existen tablas, basta con saber que cuanto mayor sea el número, más incrustante será el agua.
Sobre los tratamientos posibles para las incrustaciones, tenemos diferentes maneras de “atacar” el problema, en función de las necesidades:
Parece una frase terriblemente presuntuosa, pero puesta en el contexto del artículo, me ha parecido genial (no es mía como veréis).
Mientras procastinaba, palabra no aceptada por la RAE, pero con amplia definición en la Wikipedia, he leído en Wired Science, sitio que acabo de descubrir, y del que me declararé su más absoluto y ferviente admirador como mínimo durante tres días, información sobre los famosos juegos de química, que tantos disgustos han dado a nuestros padres y abuelos, y que hoy en día, al no tener botones, batería de litio, y pantalla de 10″, se pueden dar por desaparecidos.
Pese a que recomiendo su lectura, el artículo habla de la situación por la que están pasando estos juegos de química, antaño deseados por los niños de medio mundo, y hoy, desahuciados en el ocaso de su vida, y banalizados hasta el punto de que el serio y aparentemente importante científico de bata blanca que aparecía haciendo sus experimentos en las cajas de estos juguetes, se ha convertido en un dibujo de un científico, más bien loco, con gafas de pasta gorda, y con poca estima a sus brazos. Además resulta gracioso, pero establecen cierto paralelismo entre el número de licenciados y estudiantes de químicas, y las épocas de mayor o menor éxito de este juguete.
También critican que hoy día, pese a existir algunos juegos de química, debido a los “altos níveles de seguridad nacional”, que en algunos casos podrían estar bien fundamentados, debe existir algo en el medio de los viejos juegos, y el que hayan dejado de existir como tales.
Para acabar, nos muestran una presentación con un repaso histórico, a dos de los juegos clásicos en Estados Unidos, el Chemcraft, del químico John J. Porter, que comenzó a comercializar su juego en 1914, y el de Alfred Carlton Gilbert (nada que ver con el primo de Will Smith), que en 1922 lanzó su primer juego al mercado, y que años antes, en 1918, recién acabada la Primera Guerra Mundial, consiguió detener una propuesta que pretendía detener la producción de juguetes (entiendo que para la utilización de los materiales y dinero en otros asuntos “más importantes”), y que le valió el apoyo de “El hombre que salvó las Navidades” ¡genial!
Fue tal el éxito del primero, que en los 50, convirtieron al país en ¡¡¡el máximo consumidor de tubos de ensayo del mundo!!! Eso sí, en los 60 fue comprada por una gran empresa de juguetes, que acabó cerrándola en los 80.
Para los que llevéis bien el inglés, os recomiendo el vídeo.
Por cierto, pese a que mis padres nunca osaron comprarme uno, yo recuerdo el Quimicefa ¿os suena alguno más?
Y más importante todavía ¿alguna anécdota que contar?
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La filtración quizás sea el tratamiento de agua más fácil de entender sin necesidad de explicar muchas cosas. Se trata de separar las partículas sólidas del agua, normalmente atrapándolas, haciendo pasar el agua por un tamiz llamado filtro o membrana.
Depende de la literatura (es una manera culta de referirse a un libro), se clasifica la filtración por el tamaño de filtro, que da su nombre sistema, en función del tamaño de partículas que son capaces de atrapar:
Los fenómenos por los cuales suelen actuar la mayoría de filtros se pueden reducir a estos:
Pues nada, nos queda un artículo por ver que es el de la ósmosis inversa, que merece capítulo aparte, y con eso habremos acabado.
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No voy a explicar que es la radiación ultravioleta, porque no tengo ni idea más allá de las bombillitas, y seguramente la voy a liar, así que aquí está el enlace, y que cada uno entienda lo que quiera; además, leeréis unas cuantas cosas interesantes sobre aplicaciones de este tipo de radiación.
En este caso, la radiación ultravioleta sobre el agua a tratar, impide que el ADN de la materia orgánica reaccione, y así los bichitos no pueden reproducirse y mueren… (parecido al anuncio de Cucal).
Este es un tratamiento muy eficiente, elimina entre un 99,9-99,99% de patógenos, pero tiene un pequeño “defecto”, y es que para llegar a esa eficiencia, la luz ultravioleta debe atravesar el flujo perfectamente, y por eso el agua debe ser filtrada previamente (veremos filtración en el próximo artículo), para que no haya partículas que entorpezcan el paso de la luz de un lado a otro.
Una de las mayores ventajas del tratamiento de agua por radiación ultravioleta, es que no se utiliza ningún tipo de producto químico en el proceso, así que no los manipularemos, no los almacenaremos, no necesitaremos instalaciones, así que reduciremos el mantenimiento en este tipo de instalaciones.
Aún así, es un sistema que necesitamos cierto control, y no deben sobrepasarse los flujos que las lámparas UV son capaces de tratar. Las condiciones a controlar son:
Otra de las grandes ventajas de este tratamiento es que no genera ningún tipo de residuos.
Por otro lado, sólo nos aseguramos que el agua que sale del equipo está desinfectada, en el primer codo donde tengamos una bacteria tomando una copa, ya está…la hemos cagao… Por eso, como hemos comentado antes, se suele utilizar como segundo tratamiento.
Tras pasar un día en la papelera, y saber cómo se fabrica papel, vamos a pasar otro en una planta de maíz. Como podéis imaginar, no fabrican maíz, sino que lo transforman en una serie de componentes para diferentes industrias.
Todo empieza al recibir la materia prima, el maíz. Según leo en la Wikipedia, es el cereal con más producción del mundo, siendo EEUU el mayor productor; no hay más que ver las películas de terror… En función de su procedencia, viene en sacos, cisternas o contenedores, y se descarga en unos silos donde se almacena para alimentar posteriormente el proceso de la planta.
La primera operación es lavar el grano; esto se hace con agua y algunos otros agentes limpiadores (siempre alimentarios), y tras esta operación, se vuelve a almacenar en unos depósitos, donde sumergidos en líquido, se trata que el maíz absorva parte de este líquido, y se ablande para poder seguir el proceso.
Una vez tenemos el maíz blandito, se pasa a la fase “mecánica”, que es la de molido, donde se empieza a descomponer el grano.
Cuando tengamos el maíz molido, debemos separar la semilla interior, el almidón, y esto se realiza mediante separadores ciclónicos, que son unos aparatos que funcionan de manera parecida a una lavadora, por fuerza centrífuga (la que empuja hacia afuera en objetos que giran sobre un eje), y con unos filtros, podemos acabar separando los tamaños deseados. Por otro lado, separaremos la parte de pulpa y piel.
Un vez hecha esta primera separación, comenzamos a fabricar subproductos:
Tras esto lógicamente cada uno de estos procesos acabará en una zona de embalado, para pasar a la red de distribución.
Como resumen, los subproductos más comunes derivados del maíz son: crudo de maiz (aceite), jarabe de glucosa, gluten, dextrosa y almidón.
Como curiosidad, en algunas plantas que se dedican a los subproductos del maíz, realizan un proceso de fabricación de un tipo de dextrosa, que se utiliza directamente para la fabricación de inyectables en medicina (sobre todo sueros). La curiosidad es que no se sabe muy bién porqué, son muchos los que lo intentan, y poco los que lo consiguen…
Pero al final, maíz en la venas…
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El ozono (O3), es una variedad del oxígeno, una sustancia muy activa, y el oxidante más fuerte que se conoce en la naturaleza. Te tomas un chupito y ardes…
Es famoso por la archinombrada “capa de ozono”, pero en realidad es un desinfectante muy potente y se utiliza mucho en depuradoras. Es capaz de cargarse todo en 2 ó 3 minutos. O sea, que es como soltar a 200 niños en una tienda de caramelos gratis…
Otra ventaja es que no crea subproductos, lo que hace es romper la materia orgánica (la elimina).
Aunque no todo pueden ser cosas buenas, de hecho, el ozono es muy tóxico, incoloro y en su presencia se irritan mucosas, nariz, garganta y otras zonas expuestas (andaros con cuidado).
Para generar ozono:
en pequeñas dosis. Haciendo pasar el aire por delante de una luz ultravioleta. De hecho, en la capa de ozono, se genera mediante la radiación ultravioleta que recibe del sol, y en ese mismo proceso también se destruye (equilibrio dinámico), por eso filtra (consume) esta radiación y no nos quemamos la piel. Es lo que denominamos proceso fotoquímico (estas palabrotas hacen subir el nivel del blog).Bueno, ya tenemos ozono ¿y ahora qué?
Pues nada, hay que inyectarlo en el agua, o bien aspirarlo del depósito donde lo almacenes. El proceso es:
El ozono es un tratamiento caro, así que se utiliza donde no se puede colocar cloro y tienes que desinfectar muy bien…¿recordáis a la amiga “la he liado parda“? Pues eso…los peligros del cloro…
Después de todo esto, sólo me queda decir que el ozono es nuestro amigo, tenemos que ayudarlo y cuidarlo, además desde hace tiempo, y cada día más lo utilizamos como parte de tratamientos médicos, desde la simple curación de heridas, hasta el tratamiento de hernias discales (virgensita déjame como estoy).
Artículos anteriores: Tratamientos del agua 1
El cloro es un elemento químico, que esta presente en muchos elementos de la naturaleza por la facilidad que tiene para combinarse con ellos. Por ejemplo en la sal común (cloruro de sodio), que es la misma que encontramos disuelta en el agua de mar.
Después de este comentario sobre el cloro para parecer que entiendo del tema, os diré que el cloro para la depuración del agua, se utiliza en forma de gas, o en forma de hipoclorito sódico (lejía). Para grandes caudales de agua, suele utilizarse en forma de gas, para el resto, el segundo. Como anécdota, el cloro fue el primer gas en ser utilizado en guerras como arma química, por su poder irritante. Los enemigos se irritaban porque al dejar la ropa militar de color blanco, eran blancos fáciles… jajaja (que tontería más redundante).
El cloro suele utilizarse para la desinfección del agua estancada, que no significa sucia, puede ser agua suministrada limpia por la compañía, que por el simple hecho de estar almacenada en un depósito, favorece la aparición de microbios, bacterias, virus y billetes de 500€. Al tratamiento del agua mediante aportación de cloro, se llama cloración (tope original).
Cuando se trata agua mediante adición de cloro, es necesario controlar dos parámetros que van unidos de la mano en las reacciones que se producirán, los niveles cloro y el pH del agua. Así:
Sobre el pH del agua.
El agua con pH 7 es la llamada agua en equilibrio o agua pura.
Cuando el agua tiene un pH por debajo de 7, se vuelve ácida, y por tanto se convierte en corrosiva (no os asustéis). En el ph menor de 1, tenemos el famoso ácido clorhídrico o salfumant, y os decía que no os asustéis, porque en nuestro estómago, un 3% de los jugos gástricos son ácido clorhídrico ¿guai, eh?
Cuando el agua tiene un pH por encima de 7, se vuelve básica o alcalina, y se convierte en incrustante (adherir). Al final de la escala, con pH 14 tenemos la también famosa sosa cáustica, que se utiliza en el proceso de elaboración de los pretzel, para darle ese sabor salado tan güeno…arrgghhh…
Los que debemos sentirnos afortunados por abrir un grifo por el que emana agua, solemos beberla con un pH de 7,2.
Sobre el cloro del agua
Explicaré cómo funciona la cloración del agua, sin entrar en reacciones químicas, más que nada porque yo como mecánico, no entiendo ni papa.
El cloro se puede comprar, o crearlo directamente aplicando corrientes al agua con sal (salmuera), y se añade al agua en una concentración de 4 ppm (4 partículas de cada millón), y se conoce como cloro total; este reacciona con la materia orgánica existente en el agua, dando lugar a dos tipos de cloro: 2 ppm de cloro combinado, y 2ppm de cloro libre. El libre reaccionará dando lugar al cloro activo, que es el que realmente desinfecta el agua.
El cloro es eficaz para desinfectar y para eliminar algunas bacterias, virus y protozoos, pero necesita estar en contacto con el agua al menos 30 minutos.
Como parte negativa, en toda esta reacción, aparecen unos subproductos denominados tríhalometanos, que provienen de la reacción de materia orgánica y cloro en el agua, que son bastante chungos. En España especialmente tenemos este problema porque muchas de nuestras aguas (las que consumimos), son aguas de superficie, y por tanto tienen mucha más materia orgánica de la que puede haber en aguas subterráneas.
El esquema básico de un sistema de cloración sería el que muestro en la figura.
Tenemos un depósito al que llega el agua, y que enviamos directamente a cada casa. De esa tubería de suministro, se recircula una cantidad que es enviada a una central de control donde se realiza una medición del cloro y del pH. En función de estos valores, tenemos en 1 una bomba de hipoclorito sódico que bombeará en función de la necesidad, y en 2 una bomba reguladora/correctora del pH, manteniendo así el agua en el depósito según los valores predeterminados en la central de control.
Pues nada, ya podemos beber agua…si es que os han quedado ganas…y esto es sólo el principio.