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Propiedades físicas del agua
Elemento indispensable para la vida. Alrededor del 97% del agua presente en la tierra se encuentra en los océanos y el 70% de la superficie de nuestro planeta está cubierto por ella. Se encuentra en forma de mares, ríos, lagos, aguas subterráneas, hielo y como vapor de agua en la atmósfera. El agua se encuentra en constante movimiento, desde la tierra y los océanos a la atmósfera y desde la atmósfera vuelve de nuevo a la tierra y a los océanos, es lo que se conoce como ciclo del agua. Aprovechando estos movimientos, el agua transporta materia y energía. El agua disuelve los compuestos solubles de los minerales y los lleva hasta los océanos o los deposita en lugares alejados. El agua transporta los nutrientes de las plantas desde el suelo hasta el cuerpo de las mismas a través de las raíces. El agua absorbe energía solar en forma de entalpía de vaporización cuando se evapora en el océano y es llevada tierra adentro, entonces es liberada cuando el vapor de agua se condensa. La lluvia disuelve las sustancias presentes en la atmósfera: oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono, óxidos de sulfuro y óxidos de nitrógeno. En las áreas muy industrializadas donde se emiten grandes cantidades de óxidos de azufre y de nitrógeno a la atmósfera, la lluvia puede ser entre 10 y 100 veces más ácida de lo normal. Esto genera grandes problemas en lagos, bosques e incluso edificaciones.
Color: Es producido por los minerales disueltos. colorantes o ácidos húmicos de las plantas. Se denomina “color verdadero” al color del agua causado por sustancias disueltas que permanece después de un filtrado a través de un filtro de 0,45 mm, y “color aparente” a los compuestos coloreados en solución junto con la materia coloreada en suspensión. El color se mide en unidades de mg/l de platino. En ríos oscila entre 5 y 200 mg/l, siendo el límite superior del agua potable de la Unión Europea de 20 mg/l, con un valor guía de 1 mg/l.
Turbidez: Es causada por la presencia de materia en suspensión que dispersa y absorbe la luz. Se mide en mg/l de SiO2. Los valores en un río oscilan entre 2 y 200 mg/l, siendo el límite superior del agua potable en la UE de 10 mg/l de SiO2, con un valor guía de 1 mg/l.
Sabor: Puede ser debido a ciertos microorganismos o algas, aunque lo más frecuente es que se deba a la presencia de sales disueltas.
Olor: Al igual que el sabor, puede ser debido a la presencia de sustancias inorgánicas u orgánicas.
Temperatura: Es quizás el parámetro más importante con respecto a la estabilidad de las aguas y a la cantidad de oxígeno disuelto en la misma. La densidad y la temperatura tienen una relación inversamente proporcional, de forma que con el aumento de temperatura el agua se hace menos densa y por tanto más ligera. Así, por ejemplo a una temperatura de 4ºC el agua tiene una densidad de 1 Kg./l. y a 35 ºC pasa a tener un valor de 0,994 Kg./l. Cuando existe un gradiente de temperatura se puede producir una estratificación entre la capa de agua superior más caliente y la capa de agua inferior más fría. Este fenómeno se puede dar tanto en aguas dulces como saladas (en apartados sucesivos se explicará con mayor profundidad este fenómeno con respecto a los mares).
En cuanto al oxígeno disuelto, éste disminuye también con el aumento de temperatura (ver tabla) y es un factor a tener en cuenta sobre todo en ríos de salmónidos, donde los niveles aconsejados de temperatura y oxígeno disuelto son de 22 ºC y 6 mg/dm3.
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Concentración de saturación de oxígeno disuelto en agua. |
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Temperatura (ºC) |
Oxígeno disuelto (g/m3) |
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0 |
1.42 |
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5 |
12.4 |
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10 |
10.9 |
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15 |
9.8 |
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20 |
8.8 |
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25 |
8.1 |
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30 |
7.5 |
La contaminación térmica, normalmente se produce por el aporte de aguas residuales calientes provenientes de torres de refrigeración de estaciones eléctricas y otras industrias. Además de la disminución del oxígeno disuelto, este tipo que contaminación puede matar algunos peces o incrementar la susceptibilidad de algunos organismos acuáticos a enfermedades o parásitos, desequilibrando el ecosistema acuático.
Ejemplo:
Plano XY y XZ calculados por DESCAR para un emisario submarino que emite 0,15 m^3/s de caudal bajo una corriente de 0,03 m/s en dirección E haciendo uso del modelo estratificado e incluyendo efectos de termoclina. Hemos simultaneado representaciones mediante cortes horizontales y verticales en el cálculo para poder hacernos con una imagen tridimensional de la dispersión del contaminante en el agua.
Mapas de las concentraciones de metales pesados (Hg) generadas por un emisario submarino que emite 0,15 m^3/s de caudal bajo una corriente de 0,03 m/s en dirección E. En la parte superior tenemos un plano XY horizontal a 200m de profundidad sobre la superficie del agua donde podemos apreciar la posición de la fuente (pequeño cuadrado color fucsia) y el color rojo correspondiente a la máxima concentración que está centrada en el punto cercano al emisario. La línea naranja horizontal nos indica la posición del plano vertical de corte (XZ), que pasa a 20m del emisario, a la hora de realizar el cálculo en el plano XZ cuya representación gráfica se muestra en la gráfica inferior. En la parte inferior tenemos un plano XZ vertical de cálculo donde podemos apreciar la posición de la fuente (pequeño cuadrado color fucsia) sobre el fondo del mar (suelo de color verde) y el color rojo correspondiente a la máxima concentración que está centrada en las cercanías del chorro vertical del emisario. La línea azul horizontal nos indica la posición de la superficie del agua y la línea violeta la posición de la capa de picnoclina. La línea amarilla nos indica por donde pasa el plano de corte XY cuyo resultado en concentraciones se representa en la gráfica superior. Como podemos ver el contaminante queda atrapado en la capa de mezcla y no puede salir a la superficie.
Canarina Algoritmos Numéricos, S.L.
Santa Cruz de Tenerife, Islas Canarias, ESPAÑA
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