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A
vances
en
la
hidráulica
de
redes
de
distribución
de
agua
potable
1.2.3 M
odelo
de
transformación
de
sustancias
no
conservativas
La concentración de sustancias contenidas en un flujo de agua está sometida a una serie de
transformaciones generadas por los siguientes procesos:
Convección (advección): Considera los cambios de concentración generados por la velocidad
del flujo.
Difusión molecular: Las sustancias contenidas en el agua se encuentran en constante movi-
miento molecular, aun cuando el agua esté en reposo. Como resultado de este movimiento
molecular se genera un movimiento del material contenido en el agua, desde los puntos de
alta concentración hacia los de baja concentración, lo que tiende a igualar la concentración
dentro del volumen de agua. Este proceso de movimiento molecular se conoce como difusión.
Difusión turbulenta: El flujo en las tuberías de agua potable normalmente es turbulento. La
velocidad en un punto varía arbitrariamente en sentido y magnitud. En la teoría de flujo
turbulento es común representar el flujo en una tubería mediante remolinos de diferente
tamaño que interactúan entre si en la sección transversal y se mueven en el sentido general
del flujo. Las partículas del fluido son movidos por los remolinos de una manera similar al
movimiento molecular, mezclando continuamente las sustancias contenidas en el agua y
transportándolas desde las zonas de mayor a menor concentración. Este proceso se conoce
como difusión turbulenta debido a su similitud con la difusión molecular.
Como se verá más adelante, en las tuberías de agua potable la difusión molecular es insigni-
ficante en comparación con la difusión turbulenta y normalmente no se considera.
Reacción: Cada sustancia contenida en el agua puede entrar en reacción con otras sustancias,
con las paredes del tubo, con la propia agua o con microorganismos y como resultado de
diferentes procesos químicos o bioquímicos puede variar su concentración. Según la forma
de reacción, las sustancias en el agua se pueden dividir en tres grupos:
a) Conservativas. No reaccionan con el agua ni con los tubos. El flúor, que a veces se
introduce al agua potable por cuestiones de salud dental, pertenece a este grupo.
b) No conservativas y decrecientes. Su concentración decrece con el tiempo de perma-
nencia en el agua. El cloro que se usa como desinfectante pertenece a este grupo.
c) No conservativas y crecientes. Son compuestos químicos que se forman en el agua
y su concentración crece con el tiempo de permanencia. Un ejemplo son los trihalo-
metanos (mencionados anteriormente) que se forman por el contacto del cloro con la
materia orgánica contenida en el agua.
Difusión del cloro en el agua potable
Se rige por la primera ley de Fick que establece que el flujo de masa causado por difusión,
de una sustancia en un líquido, es proporcional al gradiente de la sustancia; en el caso uni-
dimensional se tiene que:
