11. Corrientes oceánicas
Las corrientes oceánicas cercanas a la superficie
afectan a los barcos, y la mayoría de la información sobre ellas proviene de los
informes de
los marinos sobre su deriva con respecto al rumbo deseado. Pese a
las diferentes formas que tienen los océanos
Atlántico, Índico y Pacífico, poseen
estructuras de
corrientes superficiales similares, dominadas por una
circulación (o giro) de amplitud oceánica, siendo
las corrientes mucho más fuertes en las estrechas regiones
cercanas a las fronteras occidentales. La corriente del Golfo en
el Atlántico norte y la de Kuro-Shivo en el
Pacífico son las más conocidas; la corriente
correspondiente en el Océano Índico, la de Somalia,
se complica por la variación estacional del monzón.
Cerca del ecuador en todos
los océanos hay dos corrientes con dirección Oeste; en los océanos
Pacífico, Índico y en parte del Atlántico,
están separadas por una contracorriente ecuatorial con
dirección Este. En el océano Antártico no
hay una barrera continental continua (aunque el estrecho pasaje
de Drake puede causar un efecto parecido) y la corriente
superficial principal fluye en círculo alrededor de
la Tierra en
la corriente circumpolar antártica, con dirección
Este. Los mapas publicados
de las corrientes oceánicas superficiales se basan en
situaciones promedio: en un caso particular, la corriente puede
ser muy distinta, en especial en corrientes como la del Golfo con
meandros y vertientes anulares que se arremolinan de forma
complicada. Las grandes corrientes superficiales varían
con el viento y el tiempo
atmosférico, pero pueden considerarse
semipermanentes.
Hay algunas corrientes subsuperficiales de carácter
semipermanente. Quizá las más interesantes sean las
corrientes inferiores ecuatoriales encontradas en los
océanos Atlántico y Pacífico, y de modo
esporádico en el Índico, que fluyen desde el Oeste
a velocidades superiores a un metro por segundo, a una
profundidad de unos 100 m, en el ecuador. Existen otras
corrientes subsuperficiales semipermanentes donde se forma
agua densa en
cuencas con umbral poco profundo: el agua densa
supera este umbral creando una corriente hacia la cuenca
oceánica exterior. Son ejemplos típicos el flujo de
agua pesada desde el mar Mediterráneo hacia el
océano Atlántico en Gibraltar y desde el mar Rojo
hacia el océano Índico en el estrecho de
Bab-al-Mandeb. El agua densa también fluye hacia el
océano Atlántico a través de varios umbrales
en la dorsal que une Groenlandia, Islandia y Escocia.
Aparte de esto, nuestros conocimientos de las corrientes
subsuperficiales son difíciles de compendiar porque
resultan muy variables. El
agua fría originada en el extremo norte del
Atlántico o en el mar de Weddell ocupa todas las cuencas
profundas del océano; por lo tanto, debe de haber una
corriente profunda dirigida hacia el ecuador, pero el camino que
toma no está bien establecido. Se piensa que en el
Atlántico norte hay una cavidad profunda
vertical-meridional con agua que fluye hacia el Sur con
temperaturas bajas. No hay una fuente de agua profunda en el
océano Pacífico, y la circulación
relativamente lenta tiene lugar, en general, encima de los 800 m:
el agua cálida fluye hacia el Norte en Kuro-Shivo y vuelve
en el Pacífico central y oriental a temperaturas menores.
El océano Índico tampoco tiene formaciones de agua
profunda. Se ha observado algo de flujo hacia el polo en forma de
corrientes subsuperficiales en las fronteras occidentales, como
contracorrientes bajo la corriente del Golfo a profundidades
mayores de 2.000 m. En el resto del océano las corrientes
promedio quedan ocultadas por la variabilidad introducida por los
remolinos oceánicos de tamaño medio. Se parecen a
depresiones y anticiclones meteorológicos, pero son
menores (por lo general, de unos 100 m) y tienen corrientes del
orden de 10 cm por segundo. Estas circulaciones suelen durar unos
100 días y sus corrientes variables asociadas ocultan las
corrientes medias más pequeñas. Aunque la velocidad
media de las corrientes oceánicas profundas es
pequeña, éstas transportan grandes cantidades de
calor y de
agua dulce; por tanto, son importantes para el mantenimiento
del clima.
Interacción aire-mar
Aparte de las mareas, todos los movimientos
atmosféricos y oceánicos están impulsados
por el Sol. Hay dos
preguntas básicas: ¿Qué le ocurre a la
radiación solar? ¿Y qué le ocurre al agua?
La mayoría de la energía
solar llega a los trópicos, mientras que la
radiación de onda larga saliente está distribuida
más uniformemente entre las distintas latitudes. El exceso
de calor en las latitudes bajas se transfiere hacia los polos por
movimientos en la atmósfera y en el
océano. La atmósfera puede considerarse como una
máquina de calor gigante e ineficiente que absorbe calor
en el cinturón ecuatorial caliente, perdiéndolo
más cerca de los polos. En las latitudes bajas el aire
asciende, formando cinturones ecuatoriales de lluvia, viajando en
dirección polar antes de descender en los anticiclones
subtropicales y volviendo al ecuador como vientos alisios. En
latitudes mayores a 30° latitud N y 30° latitud S los
vientos suelen dirigirse hacia el Oeste, pero se producen
depresiones y anticiclones itinerantes que provocan
inestabilidades meteorológicas en las latitudes medias.
Tanto el nicho meridional de baja latitud como las perturbaciones
de menor escala
transfieren calor desde los trópicos hacia los polos.
También determinan la circulación general en la
atmósfera (los vientos del mundo).
Estos comportamientos de los vientos son los que inducen
las corrientes superficiales medias del océano, impulsadas
sobre todo por el viento. Las corrientes más profundas se
originan por diferencias de densidad.
Así puede producirse la circulación termoclina
efectuada por el hundimiento del agua superficial fría y
salina, y por tanto densa, como para llegar y llenar los cuencas
profundas del océano. Los mecanismos no están
claros y puede que las circulaciones impulsadas por el viento y
las impulsadas por diferencias de densidad interactúen. Se
están usando modelos
informáticos del océano, y de la relación
atmósfera-océano, para estudiar los movimientos
implicados. Es muy importante llegar a una comprensión
más profunda del clima para poder obtener
fiabilidades mayores en las predicciones meteorológicas y
en la determinación de la escala y de la intensidad de
cualquier calentamiento global posible.
Un programa
internacional mayor, el Experimento de Circulación
Oceánica Mundial (WOCE, siglas en inglés), está en marcha y
permitirá un gran incremento de los conocimientos sobre la
estructura y
la circulación de los océanos. También hay
proyectos para
el establecimiento de un Sistema de
Observación del Clima Global que
incluirá un Sistema de Observación Oceánica
Global (GOOS, siglas en inglés). Este sistema está
siendo diseñado para que suministre observaciones
oceánicas recogidas de forma regular durante
décadas que permitan seguir los cambios en la
circulación oceánica.
Los usos económicos del océano dependen de cosas
tan básicas como son su gran superficie y volumen, junto a
las propiedades físicas y químicas del agua marina.
Su combinación de densidad alta y viscosidad baja
lo hacen apropiado para el desplazamiento de barcos; su
composición química compleja
sustenta un entramado alimentario complicado que empieza en la
fotosíntesis e incluye a los peces que los
seres humanos encuentran sabrosos y nutritivos. Su opacidad a la
radiación solar lo hace oscuro, y esto, junto a su volumen
enorme, alienta la ocultación en él de cualquier
cosa, desde deshechos hasta submarinos nucleares. Sus calores
específico y latente elevados lo convierten en regulador
del clima terrestre y de la existencia humana. El océano
ha sido utilizado desde mucho antes de la historia registrada: sin
embargo, hoy hay mucha más gente con maquinaria, herramientas y
fuentes de
energía más poderosas. Se requiere una
comprensión mejorada del océano si no se quiere
sobreexplotar su capacidad.
El océano ha sido utilizado tradicionalmente como
sostén de los barcos, como fuente de alimento y como
vertedero; y crece su reconocimiento como componente vital en la
regulación del clima. Componentes químicos valiosos
pueden ser extraídos del agua marina, y la
recuperación de minerales del
mar, como hidrocarburos,
es una industria
principal que extiende gradualmente sus operaciones a las
aguas más profundas. Por otra parte, la actividad militar,
como la lucha antisubmarina, está en declive con el fin de
la Guerra
fría; sus recursos de
investigación y desarrollo en
el océano profundo están siendo transferidos en
parte hacia las aguas costeras. Los barcos de superficie
están más relacionados con las olas que con las
corrientes; por tanto, se está haciendo un uso creciente
de predicciones de oleaje basadas en modelos informáticos
que utilizan las velocidades de los vientos dadas por las
predicciones meteorológicas. Los resultados se comparan
con las observaciones hechas en los barcos y con las
observaciones de altura de las olas realizadas desde los
altímetros de los satélites,
que miden también las velocidades de los vientos de
superficie. Otros instrumentos, los medidores de
dispersión, miden tanto la velocidad del viento como su
dirección. Las predicciones de olas también son
valiosas para los barcos pesqueros, así como el sistema
sonar para la localización de peces. La
oceanografía pesquera, sin embargo, es una disciplina muy
complicada. La abundancia variable de bancos de peces
es difícil de predecir. Gestionar la industria para no
exceder lo que se piensa hoy que es el desarrollo
sostenible, presenta problemas
internacionales complejos, tanto para establecer como para
cumplir los tratados
necesarios. Hay pocas esperanzas de que la pesca
suministre más de una pequeña fracción de
las necesidades mundiales de proteínas.
El océano es tan grande que incita el vertido de materia
sobrante en su interior por parte de industrias y de
ciudades que quieren evitar el gasto adicional de los vertidos en
tierra o del
procesado o reciclado de sus desechos. Todo el mundo conoce
algún caso de contaminación del agua marina, pero hay
pocas estimaciones fiables sobre el material vertido y sobre los
lugares de vertido. Más de las tres cuartas partes de las
contaminaciones marinas provienen de fuentes situadas en tierra,
y un tercio de éstas tiene origen aéreo, que
engloba algunos contaminantes de las emisiones de los
vehículos. Sólo un 12% proviene de las
embarcaciones, como resultado de descargas operativas, de
accidentes o
de basura
(véase Contaminación por crudos).
Ya hace muchos años que el valor de la
producción de petróleo y
de gas en el mar
supera el de las capturas mundiales de pesca. Se siguen
encontrando reservas muy cargadas, aunque a profundidades cada
vez mayores y en regiones con entornos mucho más duros
para la resistencia de
las estructuras de extracción y para el funcionamiento de
las industrias de servicios de
apoyo. La explotación de los materiales del
lecho oceánico se limita principalmente a la
extracción de arena y de grava desde profundidades
relativamente pequeñas. Ha habido pocos progresos en la
extracción propuesta de metales de los
nódulos de manganeso encontrados en grandes cantidades en
el fondo del océano profundo, de los sedimentos ricos en
metales que se sabe que existen en huecos de la grieta del mar
Rojo o de los asociados con las grietas hidrotermales de los
océanos Atlántico y Pacífico. Ciertos
elementos químicos, como el bromo, siguen siendo
extraídos del agua del mar, y hay un interés
creciente sobre los productos
farmacéuticos que se obtienen de la biota marina. El agua
misma representa un recurso valioso en la producción de
agua dulce en muchos lugares del mundo donde la
desalinización o la ósmosis inversa son rentables,
pese a que el calor latente elevado del agua impone elevados
costes energéticos.
Cada vez se reconoce más que el océano
actúa como un regulador del clima, pero, a pesar de la
expansión y de los progresos de la ciencia
marina en este siglo, los científicos tienen pocos
conocimientos sobre las propiedades, las poblaciones y los
procesos del
océano. Modelos informáticos avanzados de la
relación atmósfera-océano han sido
desarrollados, pero requieren mejor y más completa
información de los procesos oceánicos. Hasta que no
alcancen un estado
más avanzado no podremos esperar predicciones fiables de
los cambios climáticos provocados por el incremento de
dióxido de carbono, de
metano o de otros gases con
actividad radiactiva en la atmósfera.
Se espera que el océano y la atmósfera
permanezcan más o menos en su estado actual durante
cientos de millones de años. En unas pocas generaciones la
población mundial excederá los diez
mil millones de personas, la mayoría en los países
en vías de desarrollo; entonces nuestra supervivencia
dependerá de una mejor comprensión de la
interacción entre nuestros limitados recursos
biológicos y físicos.
El hombre debe
disponer de agua natural y limpia para proteger su salud.
¿Cuando el agua se considera contaminada?
Cuando su composicion o estado no reune las condiciones
requeridas para los usos a los que se hubiera destinado en su
estado natural.
El agua tiene una doble accion sobre la salud.
En condiciones normales disminuye la posibilidad de contraer
enfermedades como
el colera , la fiebre tifoidea, la disenteria y las enfermedades
diarreicas; esta ultima es la principal causa de mortalidad de
los niños de 1 a 4 años.
Aleja los materiales excrementicos y residuales (agua
cloacales).
El crecimiento de la industrializacion, de la urbanizacion y
de la poblacion humana acercienta los problemas de contaminacion
y en cosecuencia el suministro de agua potable y el tratamiento
de las aguas cloacales.
El agua es un liquido con mayor poder disolvente, posee una gran
capacidad calorifica: es decir, sin provocar demaciadas
variaciones en su propia temperatura,
absorbe bastante calor.
Las fuentes de agua de que disponemos son : el agua de lluvia, de
rios, de
lagos, de mares y aguas subterraneas; se
encuentran en muchas rocas y piedras
durisimas y se hallan en la atmosfera en
forma de nubes o nieblas.
En el cuerpodel ser humano, animales,y
plantas, el agua
forma practicamente dos tercios o los tres cuartos ( a veces mas)
de su peso total.
El agua es el elemento vital para la alimentacion, hingiene y
actividades del ser humano, la agricultura y
la industria. Por eso, las exigencias higienicas son mas
rigurosas con respecto al las agua destinadas al consumo de la
poblacion, exigencias que estan siendo cada vez menos
satisfechas, por su contaminacion, lo que reduce la cantidad y
calidad del
agua disponible, como tambien sus fuentes naturales.
Los rios y lagos se contaminan por que en ellos son vertidos los
productos de desecho de las areas hurbanas y de las
industrias.
El agua potable, para que pueda ser utilizada para fines
alimenticios debe estar totalmente limpia , ser insipida, inodora
e incolora y tener una temperatura aproximada de 15ºC ; no
debe contener bacterias,
virus
parasitos u otros germenes que provoquen enfermedades, tales como
la fiebre tifoidea, la fiebre paratifoidea, diarreas, hepatitis etc.;
ademas, el agua potable no debe exeder en cantidades de
sustancias minerales mayores de los limites
establecidos.
El agua que nos proporciona, en sus distintas formas, la naturaleza, no
reune los requisitos par ser consumida por el ser
humana debido a la contaminacion.
Para lograr la calidad de agua potable se realiza destilacion u
otros procesos de
purificacion
Por lo tanto, la contaminacion del agua se produce por:
1.- Eliminacion de desechos de las areas urbanas e
industriales( aguas servidas)
2.- La aplicacion descontrolada de productos quimicos al
suelo, que mas
tarde son arrastrados por el agua.
3.- Agregados de combustibles, aceites o insecticidas a las
aguas.
Contaminacion o polucion de aguas
Es seguro que has
oido utilizar
este termino y has leido en la prensa algo
relacionado con ello.Tanto las aguas continentales como las
oceanicas han de tener unas condiciones determinadas causas,
pueden variar la condiciones del medio de tal modo que se haga
dificil o imposible la vida; se ha producido una contaminacion o
polucion. Estas
causas pueden ser de tipo organico, quimico, radiactivo, etc.
La acumulacion en gran escala de moleculas organicas tiene una
aflencia nociva para el desarrollo de la comunidad de
seres vivos.
La polucion quimica se produce cuando llegan a las aguas
sustancias que no existian y a las cuales no estaban adaptados
los organismos por lo cual impiden el funcionamiento de algunos
mecanismos fisiologicos. Detergentes,
sustancias quimicas que van a parar a los rios el mar y que
provienen de explotaciones mineras e industriales: sales de
cobre , plomo
, mercurio, zinc , etc.
Las explotaciones nuclares puenden, si no se vigilan
minuciosamente, llevar a las aguas productos cuyas radiaciones
son de efectos desastrosos para los seres vivos. a estos se
refieren la polucion radiactiva .
Contaminacion De Los Mares
Al juntarse el agua de los rios con los mares estos sufren las
consecuencias de la contaminacion de los rios, provocando una
intoxicacion a los peces, a lo que lleva una disminucion de la
produccion pesquera en las zonas costeras, por mortalidad de
peces.
El mar se contamina, ademas, cuando los barcos que transportan
crudos petroliferos accidentes y estas materias contaminadas caen
en el oceano.
Cuando es vertido este elemento al mar, los hidrocarburos, por
ser miscibiles con el agua, flotan en ella y forman una capa que
se mueve al ritmo de las corrientes marinas. Una parte de este
proceso se
disuelve y el resto termina en las playas.
Contaminación de los océanos
Como los océanos son tan vastos, los seres humanos
creyeron en otra época que era virtualmente imposible
contaminar estas masas tan enormes de agua. Durante
décadas, hemos utilizado los océanos como
vertederos de nuestras aguas fecales, basuras, desechos
químicos e incluso radiactivos. Como también
utilizamos los océanos para el transporte,
muchos accidentes de navegación han resultado
contaminantes. Para proteger la vida marina y la salud de nuestro
planeta, debemos encontrar soluciones a
estos problemas.
Los problemas de la contaminación
El mar negro y el mediterráneo contienen algunas de las
aguas mas contaminadas del mundo, pero los piases
ribereños han formado un grupo para
estudiar y controlar la contaminación.
Aguas mortales
Los desechos industriales, incluso en concentraciones muy
pequeñas, son extremadamente tóxicos para la vida
marina, las aguas contaminadas pueden producir también
brotes de hepatitis, cólera y disentería en los
seres humanos.
Demasiadas algas
El vertido de alcantarillas y fertilizantes origina un
desarrollo rápido de algas llamado floraciones algales. Al
principio, esto produce un aumento de la cantidad de peces en la
zona. Sin embargo, cuando las algas mueren, su
descomposición consume una gran cantidad de oxigeno del
agua, causando posteriormente la muerte de
muchos organismos.
Contaminación debida a los plásticos
Las costas super pobladas
Como mucha gente vive cerca de las costas, los océanos
sufren las consecuencias de los desperdicios que generan los
humanos. Las basuras de plásticos
quedan encalladas y afixian la flora y la fauna. La
contaminación orgánica es originada por el vertido
de aguas fecales y los desechos industriales.
Los nutrientes de algunas sustancias provocan las floraciones
algales y un aumento de bacterias, lo que puede matar la flora y
la fauna, al gastar el axigeno del agua cuando se descomponen.
Las toxinas se desarrollan en los animales marinos y debilitan
sus sistemas inmunes,
dificultan la reproducción y provocan el desarrollo del
cáncer y la destrucción de las aletas.
Fuego
Plataforma de petróleo
Trabajar en una plataforma de perforación submarina es
un trabajo muy peligroso.
En 1988 se declaro un fuego en la plataforma de
perforación PIPER ALPHA, en el Mar del Norte. Las llamas
se elevaron a una altura de 122 metros. Mas de 100 trabajadores
quedaron atrapados en aquel infierno, mientras las vigas
metálicas se fundían y cain al mar. Bomberos de
todo el mundo fueron aerotransportados para apagar el incendio.
Durante la Guerra del
Golfo Pérsico, de 1991, tuvo lugar otro desastre
petrolero. Uno seis millones de barriles de crudo se derramaron
en el Golfo, mientras otros muchos millones ardieron en las
plataformas de perforación y contaminación
del aire.
La tierra en un 70% esta cubierta por agua, aunque esta
sólo representa el 0.07% de su masa y el 0.4% de su
volumen.
Nuestro planeta tiene 1,360 millones de kilómetros
cúbicos de agua. Si se pudiera separar de la fase
sólida y poner en el espacio, se formaría una
esfera de 2 400 kilómetros de diámetro, que
aparenta ser demasiado y sin embargo, sería más
pequeña que muchos de los cuerpos de hielo que se
encuentran en el sistema
solar.
Si se repartiera esta agua entre todos los habitantes del
mundo, a cada persona le
tocarían 300 millones de metros cúbicos. Esto
parece excesivo, pero el 98% del agua es salada y la tecnología actual
para tratarla y usarla en el consumo humano o riego es
todavía restringida debido a sus altos costos.
Aún más, la mayor parte del 2% del agua dulce se
localiza en los casquetes polares o en los acuíferos, por
lo que de hecho queda disponible el 0.014% en los lagos y
ríos de la superficie terrestre. Si nuevamente se
repartiera esta cantidad de agua entre los habitantes de la
tierra, ahora les tocarían solamente tres millones de
metros cúbicos. Aun así esta cantidad de agua
sería suficiente para vivir a plenitud.
Sin embargo, la distribución de este vital líquido
en el planeta tierra no es uniforme ni en el espacio, ni el
tiempo. Existen regiones que cuentan con grandes cantidades de
agua, mientras en otras la escasez es tal, que cualquier clase de
vida es restringida. Además, en la mayoría de los
países sólo llueve durante unos cuantos meses.
El problema de la disponibilidad se complica cuando la
cantidad de agua se relaciona con la población. Por
ejemplo, la disponibilidad anual de agua por habitante en metros
cúbicos es de 109,000 en Canadá, 15,000 en Rusia,
10,000 en los Estados Unidos de
Norteamérica, 5 200 en México y
160 en Arabia Saudita y Jordania.
La República Mexicana tiene una precipitación
media anual de 777 milímetros. equivalente a 1,640
kilómetros cúbicos. Del agua que se precipita sobre
el territorio mexicano, el 27% se transforma en escurrimiento
superficial, esto equivale a 410 kilómetros cúbicos
o 410 mil millones de m3, localizados en las 320 cuencas del
país. Asimismo, los lagos y lagunas tienen una capacidad
de almacenamiento de
mil millones de metros cúbicos y se han construido presas
que almacenan mil millones de metros cúbicos. La suma de
ambos equivale al 47% del escurrimiento anual.
Otra parte de la lluvia se infiltra. Se estima que 48 mil
millones de metros cúbicos forman el recurso renovable de
los acuíferos. Además, los mantos freáticos
que se encuentran bajo las zonas de riego reciben una recarga
artificial de mil millones de metros cúbicos de agua.
Finalmente, se ha estimado que existen al rededor de 110 mil
millones de metros cúbicos de agua. Finalmente, se ha
estimado que existen al rededor de 110 mil millones de metros
cúbicos de aguas fósiles que podrían
utilizarse por una sola vez.
15. Los problemas de
contaminacion del agua
Cuando se habla de agua como derecho humano es necesario
recapacitar sobre el valor que cada uno de nosotros le damos a la
misma. El campesino considera el agua como un bien de propiedad
común y local, generador de vida y de riqueza, o fuerza
destructiva que condiciona su supervivencia, desarrollo y
bienestar. El habitante urbano usa el agua como elemento de
consumo que tiene a su alcance con sólo abrir una llave, o
al contrario, de un servicio
básico faltante. Cuando lo tiene normalmente desperdicia
el agua. El industrial lo ve come un insumo más en sus
procesos productivos. En la mayoría de los casos no lo
incorpora a los mismos y una vez usado lo devuelve al medio ambiente
contaminado.
A su vez, para los indígenas el agua alcanza niveles
sagrados y se vuelve verdaderamente una cuestión de vida o
muerte.
En cuanto a las autoridades es un recurso limitado, cada vez
más escaso, con una demanda
creciente, no sólo porque la población aumenta,
sino también porque las condiciones de vida van mejorando
y requiriendo mayores cantidades de agua. Por ello la escasez no
sólo es natural, sino también provocado, puesto que
la contaminación limita su uso.
Podríamos seguir cuestionando el valor de uso del agua
para distintos segmentos de los grupos antes
mencionados: los niños, ¿para las mujeres que deben
invertir varias horas de su jornada de trabajo diario para
transportarla de fuentes lejanas a sus hogares?
¿Cuánto vale el agua para los estudiantes, los
ambientalistas, las amas de casa, los científicos?
A su tiempo, disponibilidad, población, procesos
productivos y contaminación inciden en la
distribución espacial del vital líquido. En
México, el 42% del territorio, principalmente en el norte,
las precipitaciones medias anuales son inferiores a los 500
milímetros y en algunos casos, como en las zonas
próximas al río Colorado, en la frontera con los
Estados Unidos de Norteamérica, son inferiores a 50
milímetros. Por el contrario en el 7% del territorio del
Sureste, existen zonas con precipitaciones medias anuales
superiores a los 2,000 milímetros, localizándose
regiones donde se registran precipitaciones mayores a los 5,000
milímetros. En general, estas precipitaciones se registran
en unos cuantos meses.
En el territorio nacional existen regiones con disponibilidad
que varia entre 211 y 1,478 metros cúbicos anuales por
persona. Por otro lado hay zonas, donde esta disponibilidad
varía de 14,445 a 33,285 metros cúbicos anuales por
persona. En promedio cada habitante dispone de 5 200 metros
cúbicos anuales. Esta cantidad parece alta, pero debe
recordase que se trata de un promedio y que la mayor parte de la
República tiene disponibilidades muy inferiores a ese
valor.
El sector agrícola es el mayor consumidor de
agua en la mayoría de los países. Utiliza mas del
80% de toda el agua extraída. Normalmente, se considera a
la agricultura como el motor del
progreso y al agua como el componente esencial de un desarrollo
agrícola sostenible.
Desde 1950, el área regada mundialmente se ha
incrementado al triple y se estima en aproximadamente 275
millones de hectáreas. Actualmente, casi la mitad del
alimento a nivel mundial se produce en sólo el 18% de las
tierras regadas. No obstante, en el afán de incrementar el
área de riego, se ha puesto poca atención en la
eficiencia con
que operan los sistemas.
Se pierde mucha agua en la conducción de las presas o
pozos hasta las parcelas. Se estima que en promedio, la
eficiencia de los sistemas de riego es del 37%, a nivel mundial.
Mucho del volumen perdido se vuelve improductivo o se degrada
severamente en su calidad, al arrastrar sales, pesticidas y
elementos tóxicos del suelo. Por lo tanto, el problema no
es siempre de recursos hidráulicos adicionales. En muchos
casos, los recursos hidráulicos existen para su manejo es
ineficiente y la contaminación lo deterioran.
Los principales problemas de abastecimiento a los centros
urbanos son el agotamiento de las fuentes locales, la
contaminación de las mismas, los altos costos de
captación y conducción del agua y los conflictos
generados por los intereses de diferentes usuarios sobre las
fuentes. Paradójicamente, ante esta difícil
situación, en las ciudades ocurren grandes porcentajes de
fugas, se utilizan tecnologías derrochadoras de agua, no
se reusa este recurso, los sistemas de facturación y
cobranza son deficientes, las tarifas por el servicio
frecuentemente no cubren los costos del suministro y existe poca
conciencia
ciudadana.
En las industrias, las maquinarias, los procesos y los
servicios accesorios demandan grandes cantidades de agua. Los
usos industriales de este recurso se pueden dividir en tres
grandes grupos: transferencia de calor, generación de
energía y aplicación a procesos.
En 1980 las aguas residuales en el mundo ascendían a
unos 1 870 kilómetros cúbicos y se estima que esta
cantidad se incrementará a 2,300 kilómetros
cúbicos a finales del siglo.1
De acuerdo con los estudios de 218 cuencas que cubren el 77%
del territorio nacional, donde se ubica el 93% de la
población, el 72% de la producción industrial y el
98% de la superficie bajo riego, tan sólo en 20 cuencas se
genera el 89% de la carga contaminante total, medida como Demanda
Bioquímica
de Oxígeno (DBD).
En las cuencas de los ríos Pánuco, Lerma, San
Juan y Balsas se recibe el 50% de las descargas de agua residual,
otras cuencas con altos niveles de contaminación son las
de los ríos Blanco, Papaloapan, Culiacán y
Coatzacoalcos.
Los acuíferos mas contaminados se localizan en la
Comarca Lagunera, el Valle de México, la región del
Bajío y el Valle del Mezquital, así como los que
subyacen las zonas agrícolas, este último como
producto de
los lixiviados de los agroquímicos.
El agua contaminada usada para consumo humano y aseo personal es una
vía para la transmisión de enfermedades contagiosas
y alteraciones mutagénicas. Casi la mitad de la
población del mundo sufre enfermedades relacionadas con el
agua y la mayoría de los enfermos son pobres y viven en
países en desarrollo. Se estima que solamente las
enfermedades diarréicas producen la muerte a cuatro
millones de niños anualmente.
La presenta pandemía del cólera que afecta a
casi toda América
Latina, es una muestra de los
efectos devastadores que las enfermedades relacionadas con el
agua pueden tener sobre la sociedad.
La tarea básica para limitar las enfermedades de
carácter hídrico que afectan sobre todo los
niños mayores de cinco años es el saneamiento
rural. El abastecimiento de agua potable y los servicios de
drenaje en el medio urbano y el mejoramiento de la calidad del
agua y la disposición adecuada de las excretas en el medio
rural, son tareas básicas que no pueden posponerse si se
quiere reducir la mortalidad infantil relacionada con
enfermedades hídricas.
En México hemos logrado avances importantes en los dos
últimos años. Por ejemplo, se ha reducido en un 54%
menos las defunciones de niños menores de cinco
años, como resultado de las acciones del
Programa Agua Limpia y de las campañas de higiene entre la
población más desprotegida. Sin embargo, aún
muchos habitantes carecen de los servicios de agua potable y
alcantarillado.
El agua es fundamental para la vida.
El hombre, le ha dado diferentes utilidades como Mmm…por
ejemplo para regadío, recreo. Así como usos
domésticos e industriales entre otros, el mal
aprovechamiento de este recurso natural así como su uso
para la vida del hombre y la naturaleza, olvidándose de
que es un recurso no renopveble y vital para el hombre.
Las principales contaminantes del agua.
El hombre moderno a cambiado el color cristalino
radiante a borroso marrón. Accidentalmente o a
propósito, le ha arrojado millones de toneladas de
suciedad. En el intento de blanquear su ropa las amas de casa
solo han logrado, llenar de espuma con detergente de fosfatos,
Mmm…por ejemplo algunas de la causa hacen crecer algas y otros
vegetales acuáticos volviendo pantanosos los lagos agregan
mal sabor y mal olor al agua.
Con sus desechos químicos y derrames de petróleo
el hombre ha contaminado las aguas y matado cientos de especies y
tal vez el que algunos de ellos se desarrollen
desproporcionadamente, provocando un desequilibrio
ecológico.
El agua como ya mencionamos es el medio de vida para muchas
especies, si su composición se ve alterada entonces los
organismos animales y vegetales sufren cambios en sus
metabolismos.
Los oceanos del mundo están enfermos por la
contaminación, han encontrado Mmm…por ejemplo, cangrejos
muertos, envenenados por cadmio, peces infectados por mercurio,
DDT, y otros venenos fabricados por el hombre, esta es una de las
muchas causas que nos han dejado los avances
tecnológicos.
Contaminacion Del Agua En Paraguay
. Actualmente la poblacion urbana del Paraguay que
cuenta con un sistema de saneamiento autonomos o individuales es
de 321.530 habitantes, según revela un informe elaborado
por consultores tecnicos para el proyecto Estrategia
Nacional para la Proteccion de los Recursos
Naturales (Enaprena).
Solo siete ciudades cifra correspondiente al 12,2% del pais
cuentan con alcantarillado sanitario para atender una poblacion
de 457.820 pobladores.
En el area rural, prosigue el informe, solo dos localidades
(0.05 % del total) disponen de este servicio con una capacidad de
atencion para
unos 200 habitantes. Teniendo en cuenta el promedio de consumo de
agua potable
en la ciudad de Asuncion y en el interior de nuestro pais, es
posible obtener la cantidad de aguas servidas o usadas que se
producen.
En zonas que cuentan con sistemas de distribucion de agua
potable, el consumo se sitúa entre 140 a 180 litros
diarios por capita. Mientras en aquellos lugares donde el liquido
vital es distribuido en tambores u otros recipientes, el uso
disminuye hasta alcanzar 60 o 70 litros diarios por persona.
Del total de consumo9 de agua, el estudio de los consultores
estima que un 70 u 80% se transforma en aguas usadas o servidas,
que van a parar a cauces hidricos o alcantarillados, un gran
porcentaje con alto grado de contaminacion por efecto de los
componentes quimicos, principalmente detergentes. Estos contienen
elementos como el fosforo, cuyo uso fue prohibido en algunos
paises americanos y europeos, debido a su accion contaminante. El
resultado del analisis hecho por los tecnicos industriales
detecto varios agentes contaminantes que tienen su origen en las
aguas usadas, entre los que se encuentran materias organicas
biodegradables (grasa, proteinas, glúcidos y ciertos
detergentes).
Los tecnicos indican que los jabones y productos de limpieza
contienen un porcentaje importante de sales inorganicas muchas de
las cuales tambien poseen varios componentes quimicos con efecto
contaminante.
Estan incluidos igualmente los compuestos provenientes de la
alimentacion y que son eliminados por el organismo como el
amonio, nitratos, fosfatos y otros.
Estos elementos pueden presentarse bajo diversas formas en las
aguas usadas indica el informe de los consultores, como por
ejemplo en soluciones (generalmente sales) en solidos en
suspension o bajo formas de particulas flotantes, como por
ejemplo las grasas.
Tambien esta demostrado que las aguas provenientes de la
lluvia contienen un alto porcentaje de materia organica, solidos
en suspension, cinc y plomo, según afirma el informe de
Enaprena.
Un problema de todos.
La mayor parte de los desechos que el hombre produce en las
industrias son arrojado directamente al rio o llevados a traves
de arroyos al mismo. Como resultado el agua se contamina como ya
sabemos con sustancias que alteran su condicion natural.
Este problema intensifica en los rios y arroyos cercanos a
fabricas e industrias, donde se acumula una gran cantidad de
productos contaminantes.
Para evitar existen leyes e instituciones
como el Servicio Nacional de Saneamiento Ambiental (SENASA) que
obligan a las industrias a realizar un tratamiento de sus
desechos antes de ser tirados a arroyos y rios.
Rios afectados en nuestro pais.
Lastimosamente hay rios en peligro en nuestro pais por una
causa casi ridicula, fabricas cuyos directores ni siquiera saben
como hacer inocuos sus residuos o que si lo saben no quieren
hacerlo, y estan llenando de pestilencia y descomposicion los
rincones mas acogedores de nuestra república.
En Asuncion los arroyos afectados son: Las Mercedes, Pessoa,
Capitan Leguizamon, Salinares, Pacova, Valois Rivarola,
Yguazú, Del Cauce Mexico, Jaen, Jardin, Mburicao,
Salamanca, Zanja Moroti, Ferreira, Lambare, Ybyray,
En el Lago Ypacarai las principales industrias que lanzan
liquidos industriales son las cutiembres, aceiteras, fabricas de
jabon, y mataderos.
La mayoria de las cutiembres son pequeñas, las empresas medianas
y algunas grandes utilizan cromo. Se estima que las cutiembres de
la region lanzan por dia 707 m3 de efluentes industriales.
La mayoria de las mataderias procesa ganado vacuno, y una
empresa grande
de Pechugon posee un matadero de aves. Se
calcula que los mataderos lanzan 400 m3 por dia de efluentes
industriales sin tratamiento previo.
Entre las descargas de liquidos contaminados tambien se
encuentran los denominados de origen institucional. En este caso
se encuentran varios hospitales. El consumo de agua de cada
hospital se estima en 35m3 por dia.
En 1545 los españoles descubrieron el Cerro Rico de
Potosi, de donde el imperio Inca se abastecia de plata. Los
conquistadores se apropiaron de la explotacion imponiendo a los
pueblos indigenas el
ingreso a las minas bajo
un regimen de esclavitud. Cerro
Rico de Potosi todavia es la mayor reserva de plata del mundo.
Luego de 400 años de explotacion ininterrumpida, el Cerro
Rico siguio la Mina de Porco, la misma donde en agosto de 1996 se
produjo el mayor desastre ecologico, en la historia de America
Latina, al producirse de un dique que contenia desechos toxicos
residuos que fueron a para en las aguas del Pilcomayo. Con la
fuga de 350 mil toneladas de desechos contaminantes, este
accidente ocurrio bajo responsabilidad de la Compañia Minera del
Sur (COMSUR), que se ufana de cumplir la legislacion
ambiental boliviana.
Con el estudio de las propiedades físicas y
químicas de los elementos oxígeno e
hidrógeno lograste comprender cómo reaccionan esos
elementos y qué nuevos compuestos pueden surgir como
producto de dichas reacciones. El agua es uno de esos compuestos
y tiene incalculable valor para las funciones
metabólicas de los seres vivos en sentido general y para
varias de las actividades que realizan los seres humanos en
particular.
El presente programa de actividades pretende orientar el
desarrollo del tema El agua: Recurso vital de manera que puedas
investigar, reflexionar y plantear tus opiniones acerca de
¿cuáles fuentes de agua tenemos?
¿Cómo se vienen manejando? ¿Qué
consecuencias genera? ¿Cómo repercuten estos
efectos entre los seres vivos? ¿Qué soluciones
podrías proponer para evitar consecuencias negativas de su
uso? Cuestiones éstas que tú debes resolver a
través de indagaciones varias. De este modo creemos que
entenderás la necesidad de conservar las fuentes de agua
en buenas condiciones y racionalizar su uso.
Comentarios. El agua: Recurso Vital es un tema de
carácter interdisciplinario con implicaciones de tipo
tecnológico, social, medio ambiental y de gran
repercusión en la vida cotidiana de los estudiantes, no
obstante, el desarrollo del mismo se viene realizando, enfocado
hacia la disciplina química, con limitadas reflexiones,
escasas conexiones con otras disciplinas y un tanto alejadas de
las implicaciones ciencias,
tecnología, sociedad, demandadas por el actual
currículo.
El aspecto químico del tema aún pareciendo
abstracto para los estudiantes y de difícil manejo para
los profesores, si son introducidos a partir de las diferentes
características que posee el agua como
componente esencial de la vida, sus diferentes fuentes y usos,
susceptibilidad al deterioro y contaminación, entre otras
y partiendo de observaciones de las fuentes existente, de las
actividades que demandan la utilización de agua en el
quehacer diario, podríamos de este modo, desarrollar un
trabajo interdisciplinario e integrado de diferentes áreas
donde se implican situaciones del diario vivir, de la ciencia y la
tecnología a partir de estrategias y
procedimientos
que despiertan interés y motivación
por el estudio del tema.
El agua se aborda cuando se han estudiado las propiedades
físico-químicas, obtención y uso industrial
de los elementos oxígeno e hidrógeno, del
oxígeno, además se ha tratado su importancia en
diferentes procesos vitales.
En la unidad que desarrollamos, se hace un estudio del agua
como compuesto químico formado por los elementos
oxígeno e hidrógeno. El
conocimiento de las propiedades y características
químicas de dichos elementos sirven de base para entender
la reacción de la cual resulta el compuesto agua (H2O),
así como el porqué de las propiedades excepcionales
que posee el agua y que la hacen tan necesaria para el desarrollo
de la vida, y de gran utilidad para el
desarrollo industrial y agrícola, de este modo se crean
las condiciones para continuar desarrollando el estudio de los
demás elementos químicos por bloques (s,p,d,f)
según están programados:
Pretendemos con la aplicación de esta metodología desarrollar entre los
estudiantes las capacidades y destrezas necesarias para que
adquieran actividades favorables ante la ciencia y la vida y
puedan llegar a valorarlas en su justa dimensión. Ya que
estamos viviendo en una sociedad donde los recursos naturales
están sometidos a un proceso de deterioro progresivo y
somos conscientes de que conocer el funcionamiento de y entre los
componentes del ambiente es
esencial para un comportamiento
adecuado y consciente de las personas frente al mismo, entendemos
que el estudio del agua es un buen punto de partida a favor de
dicha concienciación.
Propósito de la Unidad
Tratar a profundidad los contenidos científicos del
tema "El Agua", promoviendo el estudio interdisciplinario y medio
ambiental del mismo(1)
Contenidos Conceptuales
Composición, estructura y propiedades químicas
del agua.
Fuentes y usos del agua.
16. Contaminación y
purificación.
El Agua y La Vida.
Procedimentales
Investigar la calidad del agua a partir de análisis caseros y de laboratorio.
Determinar el grado de contaminación del agua
(río, laguna y mar) a partir de indicadores
indirectos.Recopilar y presentar de forma coherente informaciones
directas de su medio y bibliográficas.
Actitudinales
Conocer la legislación existente en el país para
conservar las fuentes de agua.
Considerar que el agua es un recurso insustituible para los
seres vivos.
Considerar que las personas forman parte de la naturaleza e
influyen intencionalmente sobre ella.
Depuración de aguas, nombre que reciben los distintos
procesos implicados en la extracción, tratamiento y
control sanitario
de los productos de desecho arrastrados por el agua y procedentes
de viviendas e industrias. La depuración cobró
importancia progresivamente desde principios de la
década de 1970 como resultado de la preocupación
general expresada en todo el mundo sobre el problema, cada vez
mayor, de la contaminación humana del medio ambiente,
desde el aire a los ríos, lagos, océanos y aguas
subterráneas, por los desperdicios domésticos,
industriales, municipales y agrícolas. Véase
Contaminación atmosférica; Contaminación del
agua.
Historia
Los métodos de
depuración de residuos se remontan a la antigüedad y
se han encontrado instalaciones de alcantarillado en lugares
prehistóricos de Creta y en las antiguas ciudades asirias.
Las canalizaciones de desagüe construidas por los romanos
todavía funcionan en nuestros días. Aunque su
principal función era el drenaje, la costumbre romana de
arrojar los desperdicios a las calles significaba que junto con
el agua de las escorrentías viajaban grandes cantidades de
materia orgánica. Hacia finales de la edad media
empezaron a usarse en Europa, primero,
excavaciones subterráneas privadas y, más tarde,
letrinas. Cuando éstas estaban llenas, unos obreros
vaciaban el lugar en nombre del propietario. El contenido de los
pozos negros se empleaba como fertilizante en las granjas
cercanas o era vertido en los cursos de agua o
en tierras no explotadas.
Unos siglos después se recuperó la costumbre de
construir desagües, en su mayor parte en forma de canales al
aire o zanjas en la calle. Al principio estuvo prohibido arrojar
desperdicios en ellos, pero en el siglo XIX se aceptó que
la salud pública podía salir beneficiada si se
eliminaban los desechos humanos a través de los
desagües para conseguir su rápida
desaparición. Un sistema de este tipo fue desarrollado por
Joseph Bazalgette entre 1859 y 1875 con el objeto de desviar el
agua de lluvia y las aguas residuales hacia la parte baja del
Támesis, en Londres. Con la introducción del
abastecimiento municipal de agua y la instalación de
cañerías en las casas llegaron los inodoros y los
primeros sistemas sanitarios modernos. A pesar de que
existían reservas respecto a éstos por el
desperdicio de recursos que suponían, por los riesgos para la
salud que planteaban y por su elevado precio, fueron
muchas las ciudades que los construyeron.
A comienzos del siglo XX, algunas ciudades e industrias
empezaron a reconocer que el vertido directo de desechos en los
ríos provocaba problemas sanitarios. Esto llevó a
la construcción de instalaciones de
depuración. Aproximadamente en aquellos mismos años
se introdujo la fosa séptica como mecanismo para el
tratamiento de las aguas residuales domésticas tanto en
las áreas suburbanas como en las rurales. Para el
tratamiento en instalaciones públicas se adoptó
primero la técnica del filtro de goteo (véase
más abajo). Durante la segunda década del siglo, el
proceso del lodo activado, desarrollado en Gran Bretaña,
supuso una mejora significativa por lo que empezó a
emplearse en muchas localidades de ese país y de todo el
mundo. Desde la década de 1970, se ha generalizado en el
mundo industrializado la cloración, un paso más
significativo del tratamiento químico.
Transporte de las aguas residuales
Las aguas residuales son transportadas desde su punto de
origen hasta las instalaciones depuradoras a través de
tuberías, generalmente clasificadas según el tipo
de agua residual que circule por ellas. Los sistemas que
transportan tanto agua de lluvia como aguas residuales
domésticas se llaman combinados. Generalmente funcionan en
las zonas viejas de las áreas urbanas. Al ir creciendo las
ciudades e imponerse el tratamiento de las aguas residuales, las
de origen doméstico fueron separadas de las de los
desagües de lluvia por medio de una red separada de
tuberías. Esto resulta más eficaz porque excluye el
gran volumen de líquido que representa el agua de
escorrentía. Permite mayor flexibilidad en el trabajo de
la planta depuradora y evita la contaminación originada
por escape o desbordamiento que se produce cuando el conducto no
es lo bastante grande para transportar el flujo combinado. Para
reducir costes, algunas ciudades, por ejemplo Chicago, han
hallado otra solución al problema del desbordamiento: en
lugar de construir una red separada, se han construido, sobre
todo bajo tierra, grandes depósitos para almacenar el
exceso de flujo, después se bombea el agua al sistema
cuando deja de estar saturado.
Las instalaciones domésticas suelen conectarse mediante
tuberías de arcilla, hierro fundido
o PVC de entre 8 y 10 cm de diámetro. El tendido de
alcantarillado, con tuberías maestras de mayor
diámetro, puede estar situado a lo largo de la calle a
unos 1,8 m o más de profundidad. Los tubos más
pequeños suelen ser de arcilla, hormigón o cemento, y los
mayores, de cemento reforzado con o sin revestimiento. A
diferencia de lo que ocurre en el tendido de suministro de agua,
las aguas residuales circulan por el alcantarillado más
por efecto de la gravedad que por el de la presión. Es
necesario que la tubería esté inclinada para
permitir un flujo de una velocidad de al menos 0,46 m por
segundo, ya que a velocidades más bajas la materia
sólida tiende a depositarse. Los desagües principales
para el agua de lluvia son similares a los del alcantarillado,
salvo que su diámetro es mucho mayor. En algunos casos,
como en el de los sifones y las tuberías de las estaciones
de bombeo, el agua circula a presión.
Las canalizaciones urbanas acostumbran a desaguar en
interceptadores, que pueden unirse para formar una línea
de enlace que termina en la planta depuradora de aguas
residuales. Los interceptadores y los tendidos de enlace,
construidos por lo general de ladrillo o cemento reforzado, miden
en ocasiones hasta 6 m de anchura.
Naturaleza de las aguas residuales
El origen, composición y cantidad de los desechos
están relacionados con los hábitos de vida
vigentes. Cuando un producto de desecho se incorpora al agua, el
líquido resultante recibe el nombre de agua residual.
Las aguas residuales tienen un origen doméstico,
industrial, subterráneo y meteorológico, y estos
tipos de aguas residuales suelen llamarse respectivamente,
domésticas, industriales, de infiltración y
pluviales.
Las aguas residuales domésticas son el resultado de
actividades cotidianas de las personas. La cantidad y naturaleza
de los vertidos industriales es muy variada, dependiendo del tipo
de industria, de la gestión
de su consumo de agua y del grado de tratamiento que los vertidos
reciben antes de su descarga. Una acería, por ejemplo,
puede descargar entre 5.700 y 151.000 litros por tonelada de
acero fabricado.
Si se practica el reciclado, se necesita menos agua.
La infiltración se produce cuando se sitúan
conductos de alcantarillado por debajo del nivel freático
o cuando el agua de lluvia se filtra hasta el nivel de la
tubería. Esto no es deseable, ya que impone una mayor
carga de trabajo al tendido general y a la planta depuradora. La
cantidad de agua de lluvia que habrá que drenar
dependerá de la pluviosidad así como de las
escorrentías o rendimiento de la cuenca de drenaje.
Un área metropolitana estándar vierte un volumen
de aguas residuales entre el 60 y el 80% de sus requerimientos
diarios totales, y el resto se usa para lavar coches y regar
jardines, así como en procesos como el enlatado y
embotellado de alimentos.
Composición
La composición de las aguas residuales se analiza con
diversas mediciones físicas, químicas y
biológicas. Las mediciones más comunes incluyen la
determinación del contenido en sólidos, la demanda
bioquímica de oxígeno (DBO5), la demanda
química de oxígeno (DQO) y el pH.
Los residuos sólidos comprenden los sólidos
disueltos y en suspensión. Los sólidos disueltos
son productos capaces de atravesar un papel de
filtro, y los suspendidos los que no pueden hacerlo (véase
Filtración). Los sólidos en suspensión se
dividen a su vez en depositables y no depositables, dependiendo
del número de miligramos de sólido que se depositan
a partir de 1 litro de agua residual en una hora. Todos estos
sólidos pueden dividirse en volátiles y fijos,
siendo los volátiles, por lo general, productos
orgánicos y los fijos materia inorgánica o
mineral.
La concentración de materia orgánica se mide con
los análisis DBO5 y DQO. La DBO5 es la cantidad de
oxígeno empleado por los microorganismos a lo largo de un
periodo de cinco días para descomponer la materia
orgánica de las aguas residuales a una temperatura de
20 °C. De modo similar, la DQO es la cantidad de
oxígeno necesario para oxidar la materia orgánica
por medio de dicromato en una solución ácida y
convertirla en dióxido de carbono y agua. El valor de la
DQO es siempre superior al de la DBO5 porque muchas sustancias
orgánicas pueden oxidarse químicamente, pero no
biológicamente. La DBO5 suele emplearse para comprobar la
carga orgánica de las aguas residuales municipales e
industriales biodegradables, sin tratar y tratadas. La DQO se usa
para comprobar la carga orgánica de aguas residuales que,
o no son biodegradables o contienen compuestos que inhiben la
actividad de los microorganismos. El pH mide la acidez de una
muestra de aguas residuales (véase Ácidos y bases).
Los valores
típicos para los residuos sólidos presentes en el
agua y la DBO5 del agua residual doméstica aparecen en la
tabla adjunta. El contenido típico en materia
orgánica de estas aguas es un 50% de carbohidratos,
un 40% de proteínas y un 10% de grasas; y entre 6,5 y 8,0,
el pH puede variar.
No es fácil caracterizar la composición de
los residuos industriales con arreglo a un rango típico de
valores dado
según el proceso de fabricación. La
concentración de un residuo industrial se pone de
manifiesto enunciando el número de personas, o equivalente
de población (PE), necesario para producir la misma
cantidad de residuos. Este valor acostumbra a expresarse en
términos de DBO5. Para la determinación del PE se
emplea un valor medio de 0,077 kg, en 5 días, a
20 °C de DBO por persona y día. El equivalente de
población de un matadero, por ejemplo, oscilará
entre 5 y 25 PE por animal.
La composición de las infiltraciones depende de
la naturaleza de las aguas subterráneas que penetran en la
canalización. El agua de lluvia residual contiene
concentraciones significativas de bacterias, elementos traza,
petróleo y productos químicos
orgánicos.
Depuración de aguas residuales
Los procesos empleados en las plantas depuradoras
municipales suelen clasificarse como parte del tratamiento
primario, secundario o terciario.
Primario
Las aguas residuales que entran en una depuradora
contienen materiales que podrían atascar o dañar
las bombas y la
maquinaria. Estos materiales se eliminan por medio de enrejados o
barras verticales, y se queman o se entierran tras ser recogidos
manual o
mecánicamente. El agua residual pasa a continuación
a través de una trituradora, donde las hojas y otros
materiales orgánicos son triturados para facilitar su
posterior procesamiento y eliminación.
Cámara de arena
En el pasado, se usaban tanques de deposición,
largos y estrechos, en forma de canales, para eliminar materia
inorgánica o mineral como arena, sedimentos y grava. Estas
cámaras estaban diseñadas de modo que permitieran
que las partículas inorgánicas de 0,2 mm o
más se depositaran en el fondo, mientras que las
partículas más pequeñas y la mayoría
de los sólidos orgánicos que permanecen en
suspensión continuaban su recorrido. Hoy en día las
más usadas son las cámaras aireadas de flujo en
espiral con fondo en tolva, o clarificadores, provistos de brazos
mecánicos encargados de raspar. Se elimina el residuo
mineral y se vierte en vertederos sanitarios. La
acumulación de estos residuos puede ir de los 0,08 a los
0,23 m3 por cada 3,8 millones de litros de aguas
residuales.
Sedimentación
Una vez eliminada la fracción mineral
sólida, el agua pasa a un depósito de
sedimentación donde se depositan los materiales
orgánicos, que son retirados para su eliminación.
El proceso de sedimentación puede reducir de un 20 a un
40% la DBO5 y de un 40 a un 60% los sólidos en
suspensión.
La tasa de sedimentación se incrementa en algunas
plantas de tratamiento industrial incorporando procesos llamados
coagulación y floculación químicas al tanque
de sedimentación. La coagulación es un proceso que
consiste en añadir productos químicos como el
sulfato de aluminio, el
cloruro férrico o polielectrolitos a las aguas residuales;
esto altera las características superficiales de los
sólidos en suspensión de modo que se adhieren los
unos a los otros y precipitan. La floculación provoca la
aglutinación de los sólidos en suspensión.
Ambos procesos eliminan más del 80% de los sólidos
en suspensión.
Flotación
Una alternativa a la sedimentación, utilizada en
el tratamiento de algunas aguas residuales, es la
flotación, en la que se fuerza la entrada de aire en las
mismas, a presiones de entre 1,75 y 3,5 kg por cm2. El agua
residual, supersaturada de aire, se descarga a
continuación en un depósito abierto. En él,
la ascensión de las burbujas de aire hace que los
sólidos en suspensión suban a la superficie, de
donde son retirados. La flotación puede eliminar
más de un 75% de los sólidos en
suspensión.
Digestión
La digestión es un proceso microbiológico
que convierte el lodo, orgánicamente complejo, en metano,
dióxido de carbono y un material inofensivo similar al
humus. Las reacciones se producen en un tanque cerrado o
digestor, y son anaerobias, esto es, se producen en ausencia de
oxígeno. La conversión se produce mediante una
serie de reacciones. En primer lugar, la materia sólida se
hace soluble por la acción de enzimas. La
sustancia resultante fermenta por la acción de un grupo de
bacterias productoras de ácidos, que la reducen a
ácidos orgánicos sencillos, como el ácido
acético. Entonces los ácidos orgánicos son
convertidos en metano y dióxido de carbono por bacterias.
Se añade lodo espesado y calentado al digestor tan
frecuentemente como sea posible, donde permanece entre 10 y 30
días hasta que se descompone. La digestión reduce
el contenido en materia orgánica entre un 45 y un 60 por
ciento.
Desecación
El lodo digerido se extiende sobre lechos de arena para
que se seque al aire. La absorción por la arena y la
evaporación son los principales procesos responsables de
la desecación. El secado al aire requiere un clima seco y
relativamente cálido para que su eficacia sea
óptima, y algunas depuradoras tienen una estructura tipo
invernadero para proteger los lechos de arena. El lodo desecado
se usa sobre todo como acondicionador del suelo; en ocasiones se
usa como fertilizante, debido a que contiene un 2% de
nitrógeno y un 1% de fósforo.
secundario
Una vez eliminados de un 40 a un 60% de los
sólidos en suspensión y reducida de un 20 a un 40%
la DBO5 por medios
físicos en el tratamiento primario, el tratamiento
secundario reduce la cantidad de materia orgánica en el
agua. Por lo general, los procesos microbianos empleados son
aeróbicos, es decir, los microorganismos actúan en
presencia de oxígeno disuelto. El tratamiento secundario
supone, de hecho, emplear y acelerar los procesos naturales de
eliminación de los residuos. En presencia de
oxígeno, las bacterias aeróbicas convierten la
materia orgánica en formas estables, como dióxido
de carbono, agua, nitratos y fosfatos, así como otros
materiales orgánicos. La producción de materia
orgánica nueva es un resultado indirecto de los procesos
de tratamiento biológico, y debe eliminarse antes de
descargar el agua en el cauce receptor.
Hay diversos procesos alternativos para el tratamiento
secundario, incluyendo el filtro de goteo, el lodo activado y las
lagunas.
Filtro de goteo
En este proceso, una corriente de aguas residuales se
distribuye intermitentemente sobre un lecho o columna de
algún medio poroso revestido con una película
gelatinosa de microorganismos que actúan como agentes
destructores. La materia orgánica de la corriente de agua
residual es absorbida por la película microbiana y
transformada en dióxido de carbono y agua. El proceso de
goteo, cuando va precedido de sedimentación, puede reducir
cerca de un 85% la DBO5.
Fango activado
Se trata de un proceso aeróbico en el que
partículas gelatinosas de lodo quedan suspendidas en un
tanque de aireación y reciben oxígeno. Las
partículas de lodo activado, llamadas floc, están
compuestas por millones de bacterias en crecimiento activo
aglutinadas por una sustancia gelatinosa. El floc absorbe la
materia orgánica y la convierte en productos
aeróbicos. La reducción de la DBO5 fluctúa
entre el 60 y el 85 por ciento.
Un importante acompañante en toda planta que use
lodo activado o un filtro de goteo es el clarificador secundario,
que elimina las bacterias del agua antes de su
descarga.
Estanque de estabilización o laguna
Otra forma de tratamiento biológico es el
estanque de estabilización o laguna, que requiere una
extensión de terreno considerable y, por tanto, suelen
construirse en zonas rurales. Las lagunas opcionales, que
funcionan en condiciones mixtas, son las más comunes, con
una profundidad de 0,6 a 1,5 m y una extensión
superior a una hectárea. En la zona del fondo, donde se
descomponen los sólidos, las condiciones son anaerobias;
la zona próxima a la superficie es aeróbica,
permitiendo la oxidación de la materia orgánica
disuelta y coloidal. Puede lograrse una reducción de la
DBO5 de un 75 a un 85 por ciento.
Tratamiento avanzado de las aguas residuales
Si el agua que ha de recibir el vertido requiere un
grado de tratamiento mayor que el que puede aportar el proceso
secundario, o si el efluente va a reutilizarse, es necesario un
tratamiento avanzado de las aguas residuales. A menudo se usa el
término tratamiento terciario como sinónimo de
tratamiento avanzado, pero no son exactamente lo mismo. El
tratamiento terciario, o de tercera fase, suele emplearse para
eliminar el fósforo, mientras que el tratamiento avanzado
podría incluir pasos adicionales para mejorar la calidad
del efluente eliminando los contaminantes recalcitrantes. Hay
procesos que permiten eliminar más de un 99% de los
sólidos en suspensión y reducir la DBO5 en similar
medida. Los sólidos disueltos se reducen por medio de
procesos como la ósmosis inversa y la
electrodiálisis. La eliminación del
amoníaco, la desnitrificación y la
precipitación de los fosfatos pueden reducir el contenido
en nutrientes. Si se pretende la reutilización del agua
residual, la desinfección por tratamiento con ozono es
considerada el método
más fiable, excepción hecha de la cloración
extrema. Es probable que en el futuro se generalice el uso de
estos y otros métodos de tratamiento de los residuos a la
vista de los esfuerzos que se están haciendo para
conservar el agua mediante su reutilización. Véase
Absorción; Precipitación.
El vertido final del agua tratada se realiza de varias formas.
La más habitual es el vertido directo a un río o
lago receptor. En aquellas partes del mundo que se enfrentan a
una creciente escasez de agua, tanto de uso doméstico como
industrial, las autoridades empiezan a recurrir a la
reutilización de las aguas tratadas para rellenar los
acuíferos, regar cultivos no comestibles, procesos
industriales, recreo y otros usos. En un proyecto de este tipo,
en la Potable Reuse Demonstration Plant de Denver, Colorado, el
proceso de tratamiento comprende los tratamientos convencionales
primario y secundario, seguidos de una limpieza por cal para
eliminar los compuestos orgánicos en suspensión.
Durante este proceso, se crea un medio alcalino (pH elevado) para
potenciar el proceso. En el paso siguiente se emplea la
recarbonatación para volver a un pH neutro. A
continuación se filtra el agua a través de
múltiples capas de arena y carbón vegetal, y el
amoníaco es eliminado por ionización. Los
pesticidas y demás compuestos orgánicos aún
en suspensión son absorbidos por un filtro granular de
carbón activado. Los virus y bacterias se eliminan por
ozonización. En esta fase el agua debería estar
libre de todo contaminante pero, para mayor seguridad, se
emplean la segunda fase de absorción sobre carbón y
la ósmosis inversa y, finalmente, se añade
dióxido de cloro para obtener un agua de calidad
máxima.
Un proceso de tratamiento de las aguas residuales que
suele usarse para los residuos domésticos es la fosa
séptica: una fosa de cemento, bloques de ladrillo o metal
en la que sedimentan los sólidos y asciende la materia
flotante. El líquido aclarado en parte fluye por una
salida sumergida hasta zanjas subterráneas llenas de rocas
a través de las cuales puede fluir y filtrarse en la
tierra, donde se oxida aeróbicamente. La materia flotante
y los sólidos depositados pueden conservarse entre seis
meses y varios años, durante los cuales se descomponen
anaeróbicamente.
Tratamiento de aguas residuales
Las aguas residuales contienen residuos procedentes de
las ciudades y fábricas. Es necesario tratarlos antes de
enterrarlos o devolverlos a los sistemas hídricos locales.
En una depuradora, los residuos atraviesan una serie de cedazos,
cámaras y procesos químicos para reducir su volumen
y toxicidad. Las tres fases del tratamiento son la primaria, la
secundaria y la terciaria. En la primaria, se elimina un gran
porcentaje de sólidos en suspensión y materia
inorgánica. En la secundaria se trata de reducir el
contenido en materia orgánica acelerando los procesos
biológicos naturales. La terciaria es necesaria cuando el
agua va a ser reutilizada; elimina un 99% de los sólidos y
además se emplean varios procesos químicos para
garantizar que el agua esté tan libre de impurezas como
sea posible.
Nube, forma condensada de humedad atmosférica
compuesta de pequeñas gotas de agua o de diminutos
cristales de hielo. Las nubes son el principal fenómeno
atmosférico visible. Como tales, representan un paso
transitorio, aunque vital, en el ciclo del agua.
Este ciclo incluye la evaporación de la humedad desde la
superficie de la Tierra, su transporte hasta niveles superiores
de la atmósfera, la condensación del vapor de agua
en masas nubosas y el retorno final del agua a la tierra en forma
de precipitaciones de lluvia y nieve.
En meteorología, la formación de nubes
debida al enfriamiento del aire provoca la condensación de
vapor de agua, invisible, en gotitas o partículas de hielo
visibles. Las partículas que componen las nubes tienen un
tamaño que varía entre 5 y 75 micras (0,0005 cm y
0,008 cm). Las partículas son tan pequeñas que las
sostienen en el aire corrientes verticales leves.
Las diferencias entre formaciones nubosas derivan, en
parte, de las diferentes temperaturas de condensación.
Cuando ésta se produce a temperaturas inferiores a la de
congelación, las nubes suelen componerse de cristales de
hielo; las que se forman en aire más cálido suelen
estar compuestas de gotitas de agua. Sin embargo, en ocasiones,
nubes "superenfriadas" contienen gotitas de agua a temperaturas
inferiores a la de congelación.
El movimiento de
aire asociado al desarrollo de las nubes también afecta a
su formación. Las nubes que se crean en aire en reposo
tienden a aparecer en capas o estratos; las que se forman entre
vientos o aire con fuertes corrientes verticales presentan un
gran desarrollo vertical.
Las nubes desempeñan una función muy
importante, ya que modifican la distribución del calor
solar sobre la superficie terrestre y en la atmósfera. En
general, ya que la reflexión de la parte superior de las
nubes es mayor que la de la superficie de la Tierra, la cantidad
de energía solar reflejada al espacio es mayor en
días nublados. Aunque la mayor parte de la
radiación solar es reflejada por las capas superiores de
las nubes, algo de radiación penetra hasta la superficie
terrestre, que la absorbe y la emite de nuevo. La parte inferior
de las nubes es opaca para esta radiación terrestre de
onda larga y la refleja de vuelta a la Tierra.
El resultado es que la atmósfera inferior
absorbe, en general, más energía calorífica
en días nublados por la presencia de esta radiación
atrapada. Por el contrario, en una día claro la superficie
de la Tierra absorbe inicialmente más radiación
solar, pero esta energía se disipa muy rápido por
la ausencia de nubes. Sin considerar otros efectos
meteorológicos relacionados, la atmósfera absorbe
menos radiación en días claros que en días
nublados.
La nubosidad tiene una influencia considerable en las
actividades humanas. La lluvia, vital para la producción
de plantas alimenticias, deriva de la formación de las
nubes. En los primeros tiempos de la aviación, la
visibilidad estaba afectada por las nubes; con el desarrollo del
vuelo con instrumentos, que permite al piloto navegar en el
interior de una nube grande, este obstáculo ha sido
mitigado.
El primer estudio científico de las nubes
empezó en 1803, cuando el meteorólogo
británico Luke Howard ideó un método de
clasificación de nubes. Lo siguiente fue la
publicación, en 1887, de un sistema de
clasificación que más tarde sirvió de
fundamento del conocido Atlas Internacional de las Nubes (1896).
Este atlas se revisa y modifica regularmente y se usa en todo el
mundo.
Las nubes suelen dividirse en cuatro familias
principales según su altura: nubes altas, nubes medias,
nubes bajas y nubes de desarrollo vertical; estas últimas
se pueden extender a lo largo de todas las alturas. Estas cuatro
divisiones pueden subdividirse en género, especie y
variedad, describiendo en detalle el aspecto y el modo de
formación de las nubes. Se distinguen más de cien
tipos de nubes diferentes. A continuación se describen
sólo las familias principales y los géneros
más importantes.
Nubes altas
Son nubes compuestas por partículas de hielo,
situadas a altitudes medias de 8 km sobre la tierra. Esta
familia
contiene tres géneros principales. Los cirros están
aislados, tienen aspecto plumoso y en hebras, a menudo con
ganchos o penachos, y se disponen en bandas. Los cirroestratos
aparecen como un velo delgado y blanquecino; en ocasiones
muestran una estructura fibrosa y, cuando están situados
entre el observador y la Luna, dan lugar a halos. Los
cirrocúmulos forman globos y mechones pequeños y
blancos parecidos al algodón; se colocan en grupos o
filas.
Nubes medias
Son nubes compuestas por gotitas de agua, tienen una
altitud variable, entre 3 y 6 km sobre la tierra. Esta familia
incluye dos géneros principales. Los altoestratos parecen
velos gruesos grises o azules, a través de los que el Sol
y la Luna sólo pueden verse difusamente, como tras un
cristal traslúcido. Los altocúmulos tienen el
aspecto de globos densos, algodonosos y esponjosos un poco
mayores que los cirrocúmulos. El brillo del Sol y la Luna
a través de ellos puede producir una corona, o anillo
coloreado, de diámetro mucho menor que un halo.
Nubes bajas
Estas nubes, también compuestas por gotitas de
agua, suelen tener una altitud menor de 1,6 km. Este grupo
comprende tres tipos principales. Los estratocúmulos son
grandes rollos de nubes, de aspecto ligero y de color gris. Con
frecuencia cubren todo el cielo. Debido a que la masa nubosa no
suele ser gruesa, a menudo aparecen retazos de cielo azul entre
el techo nuboso. Los nimboestratos son gruesos, oscuros y sin
forma. Son nubes de precipitación, desde las que casi
siempre llueve o nieva. Los estratos son capas altas de niebla.
Aparecen, como un manto plano y blanco, a alturas por lo general
inferiores a los 600 m. Cuando se fracturan por la acción
del aire caliente en ascensión, se ve un cielo azul y
claro.
Nubes de desarrollo vertical
Las nubes de esta familia alcanzan altitudes que
varían desde menos de 1,6 km hasta más de 13 km
sobre la tierra. En este grupo se incluyen dos tipos principales.
Los cúmulos tienen forma de cúpula o de madejas de
lana. Se suelen ver durante el medio y el final del día,
cuando el calor solar produce las corrientes verticales de aire
necesarias para su formación. La parte inferior es, en
general, plana y la superior redondeada, parecida a una coliflor.
Los cumulonimbos son oscuros y de aspecto pesado. Se alzan a gran
altura, como montañas, y muestran a veces un velo de nubes
de hielo, falsos cirros, con forma de yunque en su cumbre. Estas
nubes tormentosas suelen estar acompañadas por aguaceros
violentos e intermitentes.
Un grupo de nubes anómalo, aunque muy bonito, es
el que incluye las nubes nacaradas, o de madreperla, con
altitudes entre 19 y 29 km, y las nubes noctilucentes, con
altitudes entre 51 y 56 km. Estas nubes, muy delgadas, pueden
verse sólo entre el ocaso y el amanecer, en altas
latitudes.
El desarrollo de la aviación a gran altura ha
introducido un nuevo grupo de nubes artificiales llamadas estelas
de condensación. Están formadas por el vapor de
agua condensado que, junto a otros gases, es expulsado por los
motores de los
aviones.
Tipos de nubes
Más de 100 tipos de nubes rodean la superficie
terrestre. Según se distribuya tanto la humedad como el
calor solar, las nubes suelen clasificarse por su aspecto y
altitud.
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