Se denomina cal del agua al carbonato de calcio (de CaCO3) resultado de la precipitación de las sales de calcio y magnesio que contiene. La cal es un sólido blanco que precipita y se incrusta. Cuando se dice que el agua “tiene mucha cal” se está indicando que contiene mucho calcio y que es dura. La «cal» del agua se elimna con un descalcificador.
La dureza del agua indica la cantidad de sales de calcio y magnesio que contiene. Normalmente se mide la dureza total (también puede medirse la dureza de calcio y la de magnesio).
La dureza se mide como concentración de carbonato cálcico mediante unos reactivos que cambian de color en función de la dureza. En España la dureza se expresa normalmente en mg/l de CaCO3 o en ºHF (grados hidrotimétricos franceses) con la equivalencia 1ºHF = 10 mg/l. También se puede usar el grado alemán, americano o inglés. Un agua sin “cal” tiene 0 ºHF de dureza Cuanto mayor es la dureza, mayor es su contenido de calcio.
Un agua dura provoca la precipitación de jabón cortado e incrustaciones en las instalaciones.
El jabón cortado es insoluble y sedimenta o precipita. En el lavado, el jabón cortado se deposita en las telas, apagando los colores y haciéndolas más ásperas y frágiles con la consiguiente reducción de su vida útil. Al cortarse el jabón, se necesita mayor cantidad de detergente para limpiar correctamente.
Cuanto mayor es la temperatura de un agua dura, mayor es la incrustación de cal. Por eso la dureza del agua es más dañina para los circuitos de agua caliente y los equipos en los que se calienta el agua: termo, calentador, lavadora, lavavajillas, cafetera, hervidor, plancha a vapor, …
Las sales de calcio y magnesio presentes en el agua en forma de bicarbonatos que son solubles, precipitan como carbonatos no solubles, lo que se denomina “cal del agua”, especialmente al sufrir cambios de temperatura, incrustándose sobre las superficies en contacto con el agua, creando una capa creciente en las superficies en contacto con el agua de tuberías, calderas, máquinas de presión, difusores … En las tuberías la acumulación de cal en la pared interna provoca una disminución del diámetro libre para el paso del agua. Por eso en los grifos de agua caliente el agua sale con menos fuerza, pierde presión, y los calentadores de gas pueden llegar a no encenderse, por insuficiente presión del agua.
El continuo crecimiento de la incrustación causa la progresiva pérdida de eficacia de la instalación, así como un mayor número de averías. La capa de cal depositada sobre los elementos calefactores (resistencias eléctricas, quemadores, …) provoca una reducción importante del rendimiento de los mismos, aumentando el consumo energético necesario para alcanzar una misma temperatura. Si la dureza del agua es superior a 20 ºHF es muy conveniente aplicar un tratamiento de descalcificación.
La dureza del agua es muy perjudicial porque provoca daños a las instalaciones por incrustaciones de cal, especialmente en los circuitos de agua caliente y placas solares, y empeora todos los procesos de lavado, tanto de higiene personal como doméstica, impidiendo que el jabón haga espuma y sea necesaria una mayor cantidad.
La dureza del agua se reduce o elimina mediante un descalcificador por intercambio iónico, también conocido como descalcificador de sal.
Se hace circular el agua con dureza a través de resina catiónica fuerte que retiene los iones de calcio y magnesio contenidos en el agua. El calcio y el magnesio están presentes en el agua en forma de bicarbonatos solubles. Al atravesar la resina catiónica estos compuestos se disocian, quedando los iones de calcio y magnesio fijados sobre la resina.
La capacidad de absorción de iones la determinada por el volumen y el tipo de resina. Cuando se alcanza esa capacidad máxima, la resina se encuentra agotada temporalmente y no puede seguir descalcificando, siendo necesario regenerarla. Cuanto mayor es la dureza del agua, más frecuentes deben ser las regeneraciones. Para regenerarla se hace circular una solución saturada de sal común denominada salmuera. Los iones de sodio substituyen entonces a los de calcio y magnesio en el agua tratada, eliminándose estos como cloruros. Este es el fundamento del intercambio iónico. El agua de regeneración se evacua al desagüe.
Está constituido por una botella que contiene la resina catiónica, con control de producción y regeneración automática. El control de los ciclos de descalcificación, lavado y regeneración lo realiza de forma automática una válvula multivía electromecánica situada sobre la botella. El funcionamiento de un descalcificador de este tipo consta de dos ciclos: descalcificación y regeneración.
El inicio de la regeneración se realiza cuando se ha tratado un volumen de agua prefijado en función de la dureza del agua, del consumo medio diario y del volumen de resina. La regeneración está compuesta por los siguientes ciclos: contralavado, lavado lento con salmuera, lavado rápido y reposición de agua en el depósito de salmuera. El agua utilizada para la regeneración se evacua al desagüe.
Pueden ser compactos (la botella dentro del depósito) o de dos cuerpos. Los compactos son prácticos cuando hay poco espacio y el volumen de resina es inferior a 35 litros una vivienda).
En cuanto al modo de regeneración, pueden ser:
Un descalcificador tiene un funcionamiento totalmente automático. Tan sólo hay que reponer sal (1-2 veces/mes) y sustituir o limpiar el filtro previo (2-3 veces/año).
El consumo de sal es directamente proporcional al consumo de agua y a la dureza. A mayor dureza mayor es el consumo de sal.
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COSTE DE DESCALCIFICACION DE AGUA POR CONSUMO DE SAL |
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| Dureza (ºHF) |
20 |
30 | 40 | 50 |
60 |
| Consumo sal (kg/m3) |
0,62 |
0,92 | 1,23 | 1,54 |
1,85 |
| Coste sal (€/m3) |
0,12 |
0,18 | 0,26 | 0,31 |
0,37 |
Normalmente la descalcificación no afecta al sabor del agua ni a su potabilidad.
El proceso de descalcificación se realiza por intercambio iónico: se substituyen los iones calcio y magnesio contenidos en el agua de aporte por iones sodio. Por cada 10 ºHF de reducción de la dureza se aumenta en 46 mg/l el contenido de sodio en el agua. La concentración de sodio en el agua de consumo debe ser inferior a 200 mg/l. Una reducción de dureza de 25 ºHF supone un aumento de la concentración de sodio de 115 mg/l, que debe sumarse a la que tiene el agua antes de su tratamiento. Para contenidos iniciales de sodio normales y para durezas inferiores a 50 ºHF, el aumento de la concentración de sodio en el agua tratada no suele plantear problemas.
Si el contenido inicial de sodio o la reducción de dureza son elevados, la concentración final de sodio puede ser demasiado alta y el agua puede no ser adecuada para consumo, especialmente para personas hipertensas. En estos casos, como tratamiento adicional, complementario e independiente de la descalcificación, puede instalarse un equipo desmineralizado por ósmosis inversa para la producción de agua de consumo de muy alta calidad, que permite sustituir el uso de agua embotellada.
El contenido en sodio del agua de red no suele ser lo suficientemente alto como para que la descalcificación pueda hacer que se sobrepasen el valor máximo admisible.
La resina de intercambio iónico utilizada en el descalcificador también puede reducir la concentración de cloro libre en el agua entre un 15 y un 30 %, por lo que hay que prever la posibilidad de regular dicha concentración.
Para poder ser tratada por un descalcificador por intercambio iónico, las concentraciones de cloro libre y de hierro en el agua bruta no deben superar determinados valores. También es conveniente desinfectar el agua si está contaminada. Hay que instalar siempre un filtro previo que evite el paso de partículas que puedan obstruir el equipo.
A partir de la puesta en marcha del descalcificador, no se acumulará más cal en las tuberías, maquinaria, electrodomésticos y cualquier instalación por la que circule el agua tratada. El objeto del descalcificador no es eliminar la cal que ya está adherida a los distintos elementos. No obstante, es posible que el paso de agua descalcificada vaya arrancando parcialmente las incrustaciones de cal existentes, que pueden llegar hasta los grifos, obligando a la limpieza de los filtros aireadores, y consiguiendo una paulatina limpieza de las instalaciones.
Un descalcificador por intercambio iónico elimina totalmente las sales de calcio y magnesio, reduciendo la dureza del agua tratada a 0 ºHF. Un agua con dureza cero tiene carácter corrosivo. S si el agua descalcificada debe estar en contacto con elementos que puedan oxidarse, para no dañar las instalaciones, es conveniente aumentar la dureza hasta un valor de 6-9 ºHF mezclando parcialmente el agua tratada con agua sin descalcificarla de entrada.
Existen sistemas para limitar los efectos de la cal por incrustación, como la dosificación de polifosfatos, la dosificación de secuestrantes, no válido para agua potable, o los dispositivos basados en imanes o electroimanes. Estos sistemas no eliminan las sales de calcio y magnesio responsables de la dureza, sólo evitan, parcialmente que se incrusten. El paso del agua a través de imanes tiene un efecto muy limitado en el tiempo, por lo que es necesario instalarlos a lo largo de las tuberías a poca distancia uno de otro. En cualquier caso, estos sistemas, al no eliminar la dureza del agua, no evitan los problemas con los jabones y detergentes.