El hierro (Fe) y el manganeso (Mn) son elementos muy abundantes en el planeta 4° y 17° respectivamente.  Ambos se presentan en rocas y minerales de la corteza terrestre.

En general es más frecuente encontrarlos en fuentes subterráneas, el hierro y el manganeso pueden estar presentes tanto en aguas subterráneas como superficiales. El agua de lluvia, al infiltrarse, entra en contacto con los minerales de hierro y manganeso que se encuentran en las distintas capas del subsuelo. Debido a la actividad microbiana, el agua subterránea adquiere una concentración alta de dióxido de carbono y baja en oxígeno disuelto. Esta situación provoca una reacción ácida en el agua (disminuye el pH) que favorece la solubilización de parte de los minerales de Fe y Mn del entorno, transformándolos a hierro ferroso Fe2+ e ion manganeso Mn2+.

Como el agua potable se extrae de fuentes superficiales y/o subterráneas contiene hierro y manganeso debido a estas razones naturales y por otra parte existen razones antropogénicas por la presencia de hierro y manganeso a causa de la corrosión de tuberías y equipos de suministro de agua que contienen estos metales.

La presencia de bajos niveles de hierro y manganeso en el agua generalmente no representa un riesgo significativo para la salud, pero puede afectar su sabor, color y olor. Además, estos metales pueden causar manchas en la ropa y en los utensilios de cocina, así como en los aparatos de plomería.

YaliTech y el Monitoreo de la calidad del agua Potable

La importancia de monitorear la calidad del agua es crucial para asegurar que el agua potable cumpla con los estándares de salud y seguridad. Sin una vigilancia adecuada, los contaminantes como el hierro y el manganeso pueden acumularse, afectando no solo la estética del agua sino también su seguridad. El seguimiento continuo permite detectar y corregir cualquier desviación de los parámetros aceptables, garantizando que tanto las fuentes naturales como las artificiales de agua se mantengan libres de contaminantes perjudiciales. Además, un monitoreo eficaz ayuda a prevenir y gestionar problemas relacionados con el sabor, el olor y la apariencia del agua, protegiendo así tanto la infraestructura como la salud pública.

Para abordar estos desafíos, YaliTech ofrece una amplia gama de equipos avanzados diseñados para monitorear y mantener la calidad del agua potable. Estos sistemas incluyen sensores de alta precisión y paneles de control automatizados que supervisan continuamente parámetros críticos. La tecnología de YaliTech no solo permite la detección temprana de contaminantes, sino que también proporciona soluciones efectivas para corregir cualquier desviación de los estándares de calidad establecidos.

Los equipos de YaliTech están diseñados para ser integrados directamente en las plantas de tratamiento de agua, garantizando una operación eficiente y una gestión óptima de los recursos hídricos. La capacidad de estos sistemas para automatizar el monitoreo y la dosificación de químicos asegura que el agua potable se mantenga dentro de los límites seguros, protegiendo así tanto la salud pública como la infraestructura de suministro de agua.

Altas concentraciones de Fe y Mn

En términos generales, las concentraciones de hierro (Fe) y manganeso (Mn) en el agua potable no alcanzan niveles que representen un riesgo para la salud humana. Sin embargo, es fundamental garantizar un adecuado control operativo para mantener estos niveles dentro de los rangos recomendados. En caso de que, por alguna razón, se superen las concentraciones establecidas, pueden presentarse efectos adversos sobre la salud. El consumo de agua con altos niveles de hierro puede generar problemas gastrointestinales, como náuseas, vómitos y dolores abdominales. Además, la acumulación excesiva de hierro en el organismo puede provocar hemocromatosis, una condición en la que el hierro se deposita en órganos vitales, como el hígado, el corazón y el páncreas, ocasionando daños y disfunciones en estos.

Por su parte, el manganeso en concentraciones elevadas puede tener efectos neurotóxicos, afectando el sistema nervioso central. La exposición prolongada a niveles elevados de manganeso puede desencadenar síntomas neurológicos similares a los del Parkinson, tales como temblores, rigidez muscular y dificultades en la coordinación. Asimismo, la exposición a altos niveles de manganeso se ha relacionado con alteraciones en las funciones cognitivas, especialmente en los niños, donde se ha asociado con problemas de aprendizaje y conducta.

 

Impacto del hierro y manganeso en la potabilización del agua y en la percepción del consumidor

Como ya lo comentamos, el hierro (Fe) y el manganeso (Mn) son dos elementos comúnmente presentes en fuentes de agua subterránea y superficial. Aunque no representan riesgos significativos para la salud en las concentraciones típicas encontradas en el agua potable, sí pueden afectar la potabilización del agua y la percepción del consumidor de diversas maneras.

1. Impacto en la Potabilización del Agua

Dificultad en los Procesos de Tratamiento: El hierro y el manganeso en forma disuelta pueden ser difíciles de eliminar sin procesos específicos de oxidación y filtración.

Su presencia puede interferir con otros tratamientos, como la desinfección con cloro, ya que pueden consumir el desinfectante y reducir su efectividad.

Formación de Sedimentos y Bio-incrustaciones: Cuando el hierro y el manganeso se oxidan, forman partículas insolubles que generan sedimentos en tuberías y equipos.

Pueden favorecer el crecimiento de bacterias del hierro y del manganeso, causando incrustaciones en tuberías y sistemas de distribución.

Coloración y Turbidez: El hierro y el manganeso precipitados pueden causar turbidez y dar un color rojizo (óxidos de hierro) o negruzco (óxidos de manganeso) al agua.

Esto puede generar incumplimientos en los estándares de calidad del agua potable.

2. Impacto en la Percepción del Consumidor

Cambio en el Color y Aspecto del Agua: El agua con hierro puede presentar un tono marrón, rojizo o amarillo. El manganeso en altas concentraciones genera un color negro o grisáceo.  Estas características generan rechazo y desconfianza en los consumidores.

Alteración del Sabor y Olor: El hierro da un sabor metálico al agua, por su parte el manganeso también puede contribuir a sabores desagradables y afectar la percepción de pureza del agua.

Manchado de Ropa, Sanitarios y Superficies: El hierro y el manganeso pueden dejar manchas en lavabos, inodoros, bañeras y ropa cuando se lavan con agua contaminada. Esto genera quejas frecuentes en usuarios domésticos e industriales.

Impacto en la Confianza del Usuario: Aunque el hierro y el manganeso no son peligrosos en bajas concentraciones, su presencia en el agua puede hacer que los consumidores duden de la seguridad del suministro. Puede llevar a un aumento en el consumo de agua embotellada o la instalación de sistemas de filtración domésticos.

Normas para Hierro y Manganeso en el Agua Potable

Las normativas vigentes para la calidad del agua potable incluyen límites específicos para el contenido de hierro y manganeso. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), la concentración máxima recomendada de hierro en el agua potable es de 0,3 mg/L, mientras que para el manganeso es de 0,1 mg/L. Estos límites están diseñados para minimizar los efectos adversos en el sabor, color y propiedades organolépticas del agua, así como para prevenir la formación de sedimentos y bio-incrustaciones en los sistemas de distribución.

En muchas partes, las regulaciones nacionales adoptan o adaptan estas recomendaciones, estableciendo parámetros que las compañías de agua deben cumplir para asegurar la calidad y seguridad del suministro. El cumplimiento de estas normativas es vigilado mediante programas de monitoreo regular y análisis de laboratorio, que permiten detectar y corregir desviaciones a tiempo.

Es fundamental que las instalaciones de tratamiento de agua implementen tecnologías adecuadas para la eliminación eficaz de hierro y manganeso, tales como la aireación, la oxidación con cloro o permanganato potásico, y la filtración con medios específicos. La correcta operación y mantenimiento de estos sistemas es clave para garantizar la calidad del agua entregada a los consumidores.

Normativa Chilena para Hierro y Manganeso en Agua Potable.

En Chile, la normativa vigente establecida por la Superintendencia de Servicios Sanitarios (SISS) adopta los límites recomendados por la Organización Mundial de la Salud (OMS) para la calidad del agua potable. La concentración máxima permitida de hierro es de 0,3 mg/L, mientras que para el manganeso es de 0,1 mg/L. 

Estos valores garantizan que el agua suministrada no solo sea segura desde el punto de vista sanitario, sino también aceptable en términos de sabor, color y otras características organolépticas.

El cumplimiento de estas normativas es fundamental para las empresas proveedoras de agua y es monitoreado regularmente a través de análisis de laboratorio y programas de control de calidad. 

El hierro y el manganeso representan un desafío tanto para los procesos de potabilización como para la percepción del consumidor. Su adecuada remoción mediante técnicas como la oxidación, filtración y aireación es esencial para garantizar un suministro de agua potable de alta calidad, libre de alteraciones organolépticas y estéticas que puedan generar rechazo o desconfianza en los usuarios.

Métodos de Eliminación de Hierro y Manganeso del Agua Potable

Existen diversas técnicas eficaces para la eliminación de hierro y manganeso del agua potable, cada una con ventajas y consideraciones específicas. A continuación, se describen algunos de los métodos más comunes:

     Aireación

La aireación consiste en exponer el agua al aire para promover la oxidación del hierro y manganeso. Este método resulta particularmente eficaz para eliminar altas concentraciones de hierro. Durante el proceso, los iones ferrosos y manganosos disueltos se transforman en sus formas oxidadas, precipitando como sólidos insolubles que luego pueden ser eliminados mediante filtración.

     Oxidación Química

Este método emplea agentes oxidantes, como cloro, permanganato potásico u ozono, para convertir el hierro y el manganeso disueltos en formas sólidas. Es una técnica altamente efectiva y puede combinarse con otros procesos para mejorar la eficiencia de eliminación. Una vez oxidados, los precipitados de hierro y manganeso se remueven mediante filtración.

     Filtración

La filtración desempeña un papel fundamental en la eliminación de hierro y manganeso. Se utilizan medios filtrantes específicos, como arena verde (greensand), birm y filtros de zeolita, diseñados para capturar y eliminar los precipitados de estos metales. Para mantener su eficacia, estos filtros se regeneran periódicamente mediante soluciones químicas, como permanganato de potasio.

     Intercambio Iónico

El intercambio iónico es otra técnica eficaz para la eliminación de hierro y manganeso. Consiste en hacer pasar el agua a través de una resina cargada con iones de sodio, los cuales intercambian con los iones de hierro y manganeso presentes en el agua. Aunque es un método eficiente, puede resultar más costoso y requiere un mantenimiento regular de la resina.

     Métodos Combinados

En muchos casos, la combinación de varios métodos puede ofrecer la solución más efectiva para la eliminación de hierro y manganeso. Por ejemplo, una estrategia que integre aireación seguida de oxidación química y filtración puede garantizar la eliminación completa de estos contaminantes y asegurar un suministro de agua potable de alta calidad.

La implementación y el mantenimiento adecuados de estas tecnologías son esenciales para garantizar que el agua potable cumpla con las normativas establecidas y sea aceptable para los consumidores, tanto en términos de seguridad como de características organolépticas. Además, es crucial realizar un monitoreo constante y análisis de laboratorio para detectar y corregir cualquier desviación en la calidad del agua.

 

Monitoreo de Hierro y Manganeso en agua potable.

Garantizar que los niveles de hierro y manganeso se mantengan dentro de los límites aceptables establecidos por las normativas de calidad del agua es fundamental para la seguridad y potabilidad del recurso. Para ello, se emplean diversas técnicas de monitoreo, entre las que destaca la espectrofotometría, que mide la concentración de estos metales mediante la absorción de luz en longitudes de onda específicas. Otra técnica comúnmente utilizada es la cromatografía, que permite su separación y cuantificación precisa.

La frecuencia del monitoreo varía según la fuente de agua y los riesgos asociados. Sin embargo, en general, se recomienda realizar análisis periódicos, para garantizar la estabilidad en la calidad del agua. Además, llevar un registro detallado de los resultados obtenidos es crucial, ya que permite identificar tendencias y detectar posibles incrementos en los niveles de hierro y manganeso que puedan requerir ajustes en los procesos de tratamiento.

Por último, la implementación de sistemas automáticos de monitoreo en tiempo real ofrece una vigilancia continua y más eficiente, permitiendo una respuesta inmediata ante cualquier anomalía. Estos sistemas emplean sensores avanzados que detectan y reportan cambios en las concentraciones de hierro y manganeso, facilitando una gestión proactiva y eficaz del suministro de agua potable.

 

Medición Discreta de Hierro y Manganeso en Equipos Yalitech

La medición discreta de hierro y manganeso en los equipos Yalitech se lleva a cabo mediante sistemas avanzados de análisis que garantizan resultados precisos y confiables. Estos dispositivos están diseñados para realizar evaluaciones periódicas con alta exactitud, empleando espectrofotometría.

Los equipos Yalitech facilitan la realización de mediciones puntuales en intervalos predefinidos, lo que resulta esencial para mantener un control estricto sobre la calidad del agua. La implementación de los equipos Yalitech para el monitoreo discreto no solo mejora la eficiencia operativa, sino que también brinda la confianza de contar con una vigilancia constante mediante tecnología de vanguardia, garantizando así la seguridad y el bienestar de los consumidores.

Yalitech dispone de fotómetros y espectrofotómetros que permiten medir niveles de hierro y manganeso con alta precisión.  A continuación se muestran algunos de ellos:

Estos equipos en conjunto con kit especificos, permiten medir hierro y manganeso con gran precisión en agua potable.  Tales kit incluyen las celdas fotométricas y los reactivos, por tanto solo se debe incorporar la muestra y medir en el instrumento según instrucciones muy sencillas que puede realizar cualquier persona luego de una simple capacitación.

 

Monitoreo en tiempo real

Importancia 

El monitoreo en tiempo real de hierro y manganeso es fundamental para garantizar la calidad constante del agua potable. Este sistema de vigilancia permite detectar de inmediato cualquier desviación en los niveles de estos metales, facilitando una respuesta rápida y efectiva para corregir anomalías antes de que representen un problema significativo. Además, el uso de sensores avanzados y sistemas automáticos asegura una supervisión continua y precisa, reduciendo la posibilidad de errores humanos y optimizando la eficiencia operativa.

El monitoreo en tiempo real también permite llevar un registro automático, detallado y sistemático de los niveles de hierro y manganeso, lo que resulta esencial para cumplir con las normativas de calidad del agua y disponer de información detallada sobre las variaciones de estos parámetros. Estos registros son clave para:

• Verificar el cumplimiento de los estándares de calidad establecidos por las autoridades regulatorias. 

• Identificar tendencias a lo largo del tiempo y detectar incrementos en los niveles de hierro y manganeso que requieran ajustes en los procesos de tratamiento. 

• Proveer evidencia documentada de las prácticas de monitoreo y control implementadas, lo cual es crucial en auditorías y revisiones por parte de organismos reguladores. 

• Mejorar la transparencia y fortalecer la confianza de los consumidores en la gestión del suministro de agua potable.

Un sistema eficiente de monitoreo en tiempo real, combinado con la generación y el mantenimiento de registros precisos, no solo garantiza la calidad del agua, sino que también facilita una gestión proactiva y responsable, asegurando la salud y el bienestar de la población.

 

Solución Tecnológica de YaliTech: Analizador combinado Fe y Mn en tiempo real, MICROMAC de Systea.}

El MICROMAC de Systea es una solución avanzada para el análisis de hierro y manganeso, diseñada específicamente para proporcionar resultados precisos y confiables en tiempo real. Este analizador combinado emplea tecnologías de vanguardia para detectar y medir los niveles de estos metales en el agua potable, asegurando que se mantengan dentro de los límites establecidos por las normativas de calidad.

El sistema MICROMAC está equipado con sensores de alta sensibilidad y algoritmos de procesamiento de datos que permiten una supervisión continua y automática de los niveles de hierro y manganeso. Su diseño compacto y robusto facilita su integración en diversas infraestructuras de tratamiento de agua, ofreciendo una solución adaptable y eficiente para distintas necesidades operativas.

Además, el MICROMAC no solo optimiza la precisión del monitoreo, sino que también reduce significativamente los costos asociados al análisis manual y a la intervención humana. Con su capacidad para generar reportes detallados y en tiempo real, este sistema contribuye a una gestión más efectiva y transparente del recurso hídrico, garantizando la protección de la salud pública y el cumplimiento de los estándares regulatorios.

MICROMAC es un analizador en línea controlado por microprocesador y basado en análisis químico mediante espectrofotometría molecular para hierro y manganeso, diseñado específicamente para el monitoreo automático en diversas matrices de agua.

Análisis de Hierro: Principio de medición y diagrama hidráulico

El procedimiento automatizado para la determinación de hierro se basa en la formación de un complejo violeta de hierro ferroso con 2, 4, 6-tri (2”-piridil)–estriazina (también conocida como TPTZ). Se utiliza hidroxilamina para garantizar la reducción de cualquier hierro trivalente a su estado divalente y un tampón de acetato de sodio proporciona el pH adecuado para el desarrollo máximo del color. El color se lee a 610 nm.

El ion cúprico, el cobalto, el ion crómico y el ion níquel (+++) interfieren.

En el esquema siguiente se muestra el diagrama de flujo hidráulico para la medición de hierro.

El sistema colorimétrico consta de doble haz con un detector de silicio.  El sistema de medición es cíclico, se programa los intervalos de medición y cada medición demora entre 7 y 10 minutos. Los rangos de medición pueden ser desde 0 a 0,1; 0,5; 1,0; 2,0; 5,0; 7,0; 10,0; 100; y 1000 ppm Fe(II).  A pedido se puede solicitar otros rangos.  El límite de detección es 2% de la escala total con una reproducibilidad >5%

Análisis de Manganeso: Principio de medición y diagrama hidráulico

Después de una filtración adecuada, la muestra se bombea al reactor; la determinación de manganeso se basa en el método de formaldoxima, donde el manganeso (II) se oxida para formar un ion permanganato coloreado. El complejo coloreado se mide a 480 nm.  A la derecha se muestra el sistema hidráulico para el procesamiento y medición del agua muestra.

Las características técnicas en general, son las mismas que para la determinación de hierro a excepción de algunos factores tales como los reactivos; el tiempo de medición fluctúa entre 13 y 15 min.  Los rangos de medición van desde 0 a 0,5; 1,0; 2,0; 5,0; 10; 20; y 50 ppm de Mn(II).  El límite de detección es > 4% y la reproducibilidad > 4%

El equipo permite la programación en ciclos para medir Hierro y Manganeso según programa del usuario.

Equipo Robusto y fiable: Diseñado para aplicaciones industriales y medioambientales en línea, garantiza una alta resistencia en sus componentes electrónicos, mecánicos e hidráulicos. La separación total entre la electrónica y el sistema hidráulico, junto con un sistema hidráulico robusto y simple, permite un funcionamiento confiable y prolongado.

Fácil de instalar: Cada analizador se entrega tras rigurosas pruebas finales, listo para su instalación sin ajustes adicionales, e incluye un kit de repuestos para la puesta en marcha. Para comenzar el monitoreo, solo es necesario conectar la línea de muestreo, la línea de residuos y la fuente de alimentación.

Calibración automática: Tras un tiempo de calibración configurable por el usuario, el analizador ejecuta un ciclo de calibración, almacenando y verificando cada nueva calibración para ambos parámetros

Dilución de muestra: Cada muestra puede analizarse sin modificaciones o en modo de dilución. Si una muestra está fuera de escala, el modo de dilución se activa automáticamente con un factor de hasta 100, preconfigurado de fábrica.

Intervalo de medición: Configurable por el usuario. Entre mediciones, el analizador permanece en modo de espera, sin consumir reactivos.

Reanálisis fuera de escala: En caso de detección de una muestra fuera de escala, el analizador inicia de manera automática el análisis en modo de dilución.

Características y ventajas:

  - Funcionamiento completamente automático.
  - Larga autonomía con bajo mantenimiento y costos operativos reducidos.
  - Bajo consumo de reactivos, menor tiempo de preparación y costos desechables minimizados.
  - Operación sencilla con documentación completa; no se requiere capacitación especial.
  - Electrónica y sistema hidráulico completamente separados.
  - Interfaz serie opcional para conexión con PC o impresora.