Calcio (Ca) y agua
El calcio es un mineral disuelto habitual en las aguas naturales. Junto con el magnesio, contribuye a la dureza del agua y puede formar incrustaciones minerales cuando las condiciones químicas del agua favorecen la precipitación. Los procesos químicos implicados dependen del calcio, la alcalinidad, el pH, la temperatura y otros iones disueltos.
Calcio en las aguas naturales
El calcio llega al agua cuando los minerales que lo contienen se meteorizan o se disuelven. Entre las fuentes habituales se encuentran la caliza y otras rocas carbonatadas, la dolomita y el yeso. En la mayoría de las aguas naturales, el calcio disuelto está presente principalmente como ion Ca2+, aunque también puede formar pares iónicos disueltos con carbonato, bicarbonato, sulfato y otros componentes.
Cuando el agua que contiene dióxido de carbono disuelto entra en contacto con la caliza, el mineral carbonatado puede disolverse. Una reacción global simplificada es:
CaCO3 (s) + CO2 (aq) + H2O (l) ⇌ Ca2+ (aq) + 2 HCO3− (aq)
El calcio metálico en estado elemental también reacciona con el agua líquida, produciendo hidróxido de calcio e hidrógeno gaseoso:
Ca (s) + 2 H2O (l) → Ca(OH)2 (s) + H2 (g)
El hidróxido de calcio solo es parcialmente soluble en agua. Esta reacción describe el comportamiento del metal; es distinta de la forma en que el calcio disuelto se encuentra en los ríos, las aguas subterráneas y el agua de mar.
Dureza e incrustaciones de calcio
La dureza del agua se debe principalmente al calcio y al magnesio disueltos. Suele expresarse en miligramos por litro de equivalente de carbonato de calcio (mg/L como CaCO3); se trata de una convención para expresar la dureza y no significa que toda ella esté presente como carbonato de calcio sólido. En general, la dureza plantea un problema operativo, ya que puede contribuir a la formación de depósitos minerales y reducir la eficacia del jabón, más que un problema de salud en sí misma.
Las incrustaciones de carbonato de calcio pueden formarse cuando el agua se sobresatura con respecto a la calcita. El pH, la alcalinidad, el dióxido de carbono disuelto, la temperatura y la concentración de calcio influyen en esta tendencia. Las incrustaciones de sulfato de calcio (yeso/anhidrita) constituyen un riesgo distinto, especialmente cuando el calcio y el sulfato se concentran, como ocurre en algunas salmueras y en procesos de membranas. Para evaluar cualquiera de estos riesgos, se necesita un análisis del agua y conocer las condiciones del proceso.
Explore las dos calculadoras de Lenntech:
- Calculadora de incrustaciones / solubilidad del carbonato de calcio
- Calculadora de incrustaciones / solubilidad del sulfato de calcio
Nota sobre las calculadoras: Actualmente, ambas herramientas ofrecen resultados ilustrativos con fines educativos. Estos resultados no constituyen predicciones de ingeniería validadas ni sustituyen a un modelo geoquímico validado, a estudios de tratabilidad o al diseño de procesos.
El calcio en el medio ambiente y la salud humana
El calcio es un nutriente esencial para las personas, los animales y las plantas. El agua potable puede aportar parte del calcio de la ingesta alimentaria, pero las concentraciones varían ampliamente según la fuente de agua. El calcio también influye en la química del agua dulce; los efectos de la dureza en los organismos acuáticos dependen de la especie y del conjunto de las condiciones químicas del agua.
Eliminación del calcio del agua
El ablandamiento del agua reduce el contenido de calcio y magnesio. Los ablandadores de intercambio catiónico intercambian estos iones por sodio; el ablandamiento con cal puede eliminar el calcio modificando los equilibrios químicos de los carbonatos y precipitando carbonato de calcio. Los procesos de membranas también pueden eliminar iones disueltos como parte de una purificación más amplia del agua. La elección depende del análisis del agua, del objetivo del tratamiento y de cómo se gestionarán la salmuera, los lodos o el concentrado resultantes. Obtenga más información sobre el intercambio iónico.