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Valdivia-Medina, Rodes Yanet; Pedro-Valds, Sandra; Laurel-Gmez, Maylin

AGUA PARA USO EN LABORATORIOS

Boletn Cientfico Tcnico INIMET, nm. 1, 2010, pp. 3-10

Instituto Nacional de Investigaciones en Metrologa

Ciudad de La Habana, Cuba

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Boletn Cientfico Tcnico INIMET

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AGUA PARA USO EN LABORATORIOS.

Autoras :Lic. Rodes Yanet Valdivia-Medina. Jefa del Laboratorio de Densidad

Lic. Sandra Pedro-Valds. Jefa del Laboratorio de Fsico Qumica

Ing. Maylin Laurel-Gmez. Especialista del Laboratorio de Fsico Qumica

Instituto Nacional de Investigaciones en Metrologa (INIMET). Ministerio de Ciencia,

Tecnologa y Medio Ambiente (CITMA), Ciudad de la Habana, Cuba.

Correo-e: rodes@inimet.cu

RESUMEN

En los laboratorios se requiere usar agua con mnimo de impurezas. Los requisitos decalidad o pureza se encuentran establecidos en base a diferentes normas o criterios,

dependiendo de las instituciones u organismos internacionales que establecen

las referencias, entre estas se encuentran la American Society for Testing and

Materials (ASTM), British Standards Institution (BSI) y la International Organization for

Standardization (ISO). Actualmente estn definidos los diferentes niveles de pureza del

agua en funcin de los parmetros fsicos qumicos, tales como conductividad elctrica,

resistividad, contenido de carbono, oxgeno o slice. En Cuba est adoptada la Norma

NC-ISO 3696: 2004 "Agua para uso en anlisis de laboratorio. Especificaciones y mtodo

de ensayo". Este trabajo muestra los requisitos del agua para garantizar la calidad del

agua en la realizacin de las mediciones en el laboratorio.

PALABRAS CLAVES: Agua, Calidad, Pureza, Parmetros fsicos qumicos

ABSTRACT

Metrology laboratories need to use water with a minimum of impurities. Quality and purity

requirements are established on the basis of various standards or criteria depending on

which international organization or institution sets the reference. Among them are

American Society for Testing and Materials (ASTM), British Standards Institution (BSI) and

International Organization for Standardization (ISO). Nowadays the different levels of

water purity are defined as a function of physicochemical parameters such as electricalconductivity; resistivity; carbon, oxygen or silica content. Cuba has adopted the NC-ISO

3696: 2004 Agua para uso en anlisis de laboratorio. Especificaciones y mtodo de

ensayo". The requirements to guarantee water quality in laboratory measurements are

presented in this article.

KEYWORDS: Water, quality, purity, physicochemical parameters.

INTRODUCCION

Uno de los reactivos ms comunes y considerado como disolvente universal es el agua,

por lo tanto es de vital importancia cuidar su pureza. Si se mantiene un control sistemtico

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BCT INIMET No.1de2010de la pureza o calidad del agua para uso en el laboratorio se promueve la eliminacin de

sesgo en los resultados, se evitan interferencias o reacciones colaterales y se aumenta

as la confiabilidad en dichos resultados. [1]

El agua est compuesta por sales de calcio y magnesio, las cuales aportan dureza,

tambin contiene otras sustancias como hierro, slice, manganeso, cloruros, sulfatos,

sodio y otros materiales en suspensin. La dureza del agua es un factor que limita su uso

en determinados procesos, es importante el conocimiento del contenido de calcio y

magnesio, por la propiedad que tienen de producir incrustaciones. Varios son los mtodos

utilizados en el tratamiento de las aguas y el empleo de cada uno de ellos depende del

objetivo que se persiga con el agua tratada. [2]

En la actualidad los laboratorios que usan agua, tienen establecidos requisitos de calidad

o pureza, as como mtodos de produccin y anlisis de agua donde deben establecerse

el los procesos para su purificacin. Este trabajo presenta los requisitos necesarios del

agua para el uso en laboratorios, partiendo de las caractersticas establecidas por

reconocidas instituciones u organismos internacionales que se dedican especficamente al

establecimiento de los parmetros de referencia para la calidad del agua, tales como:

American Society for Testing and Materials (ASTM); British Standards Institution (BSI);

International Organization for Standardization (ISO). En Cuba est adoptada la Norma

NC-ISO 3696: 2004 "Agua para uso en anlisis de laboratorio. Especificaciones y mtodo

de ensayo".

DESARROLLO

COMPOSICIN DEL AGUA

El ciclo natural del agua tiene diferentes compuestos que se consideran impurezas

(Tabla 1). Estas impurezas presentes en el agua se pueden clasificar en tres grandes

grupos:

Inicas Disueltas (inorgnicos)

No inicas Insolubles (orgnicos, microorganismos, pirgenos, partculas)

Gaseosas [1] [2]

Tabla 1. Principales impurezas en el agua

Inicas Disueltas No inicasInsolubles

GaseosasCationes Aniones

Ca2+

HCO3-

Turbidez CO2

Mg2+

CO32-

Color H2S

Na+

OH-

Materia Orgnica NH3

K+

SO42-

SiO2coloidal CH4

NH4+

Cl-

Microorganismos O2

Fe2+

NO3-

Bacterias Cl2

Mn2+

PO43-

SiO4

Materia Orgnica

Color

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Aguaparausoenlaboratorios. BCT INIMETCLASIFICACION DE LOS TIPOS DE AGUA SEGN ASTM 1193: 2001.[3] [4] [5] [6] [7]

TIPO IUsada para procedimiento que requieren de mxima exactitud y precisin; tales como

espectrometra atmica, fotometra de llama, enzimologa, gas en la sangre, soluciones

buffer de referencia y reconstitucin de materiales liofilizados usados como estndares. El

agua Tipo I, debe seleccionarse siempre que en la prueba sea esencial un nivel mnimo

de componentes ionizados o cuando se preparan soluciones para anlisis de rastreo de

metales.

TIPO II

Recomendada para la mayora de las pruebas analticas y generales de laboratorio, tales

como los anlisis hematolgicos, serolgicos y microbiolgicos; as como para mtodos

qumicos en los que especficamente no se indique o se haya comprobado que requieren

agua de calidad Tipo I. La ASTM especifica que el agua Tipo II sea preparada por

destilacin y como factor importante recomienda que est siempre libre de impurezas

orgnicas.

TIPO III

Satisfactoria para algunas pruebas generales de laboratorio; para la mayora de los

anlisis cualitativos, tales como uroanlisis, procedimientos histolgicos y parasitolgicos;

para el enjuague de muestras analticas; preparacin de soluciones de referencia; y para

el lavado o enjuague de cristalera (el enjuague final de la cristalera debe hacerse con el

tipo de agua especificado para el procedimiento realizado).

TIPO IV

Agua con una conductividad final mxima de 5,0 S/cm. Sirve para la preparacin de

soluciones y para el lavado o enjuague de cristalera.

CLASIFICACION DE LOS TIPOS DE AGUA SEGN NC-ISO 3696: 2004 [6] [7]

Grado 1- Exenta bsicamente de contaminantes constituidos por iones disueltos ocoloidales y materias orgnicas. Es apropiada para los requisitos de anlisis mas

exigentes, incluyendo la cromatografa liquida de alta definicin. Es puede preparar por un

tratamiento adicional del agua de grado 2 (por ejemplo osmosis inversa o desionizacin

seguida de filtrado a travs de una membrana con tamao de poro de 0,2 m para separa

las partculas, o por redestilacin en un aparato de slice fundido).

Grado 2- Con muy pocos contaminantes inorgnicos, orgnicos o coloidales. Esapropiada para anlisis delicados, incluyendo la espectrometra de absorcin atmica

(EAA) y la determinacin de componentes en cantidades mnimas. Se puede preparar por

destilacin mltiple o por desionizacin u osmosis inversa seguida de destilacin.

Grado 3- Apropiada para la mayora de los trabajos de qumica en laboratorios por vahmeda y la preparacin de soluciones de reactivos. Se puede preparar mediante una

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Aguaparausoenlaboratorios. BCT INIMETsola destilacin, por desionizacin o por osmosis inversa. Salvo indicacin en contrario, se

puede utilizar para el trabajo normal de anlisis.

DEFINICION DE CALIDADES DE AGUA [1] [3] [4] [5] [6] [8]

Estn definidos los diferentes niveles de pureza del agua en funcin de los parmetros

fsicos qumicos, tales como conductividad elctrica, resistividad, contenido de carbono,

oxgeno o slice; que se muestran en las tabla 2, 3, y 4; donde se presenta la clasificacin

del agua de acuerdo a sus caractersticas fisicoqumicas, segn las normas ASTM 1193-

2001 Standard specification for reagent water, BS 3978: 1987 British Standard

Specification for water for laboratory use e ISO 3696: 1987 Water for analytical laboratory

use Specification and test methods; las cuales hacen referencia a los niveles de pureza

como calidades o tipos de agua. La norma cubana, NC-ISO 3696: 2004 "Agua para uso

en anlisis de laboratorio. Especificaciones y mtodo de ensayo"; es una adopcin

idntica de la ISO 3696: 1987 "Water for analytical laboratory use Specification and testmethods".

En la tabla 5 aparece una comparacin de los parmetros fisicoqumicos y valores de las

definiciones de calidad de agua segn ASTM, BSI, ISO-NC.

Tabla 2. Clasificacin del agua de acuerdo a su caracterstica fisicoqumica.Especificaciones segn la norma ASTM 1193: 2001

Parmetros Fisicoqumicos Tipo I Tipo II Tipo III Tipo IVConductividad elctrica valor mximo a 25 C S/cm 0,056 1,0 0,25 5,0

Resistividad mnima a 25 C M 18 1,0 4,0 0,2

pH a 25 C -- -- -- 5,0 a 8,0Carbono Orgnico Total (COT) valor mximo mg/L 50 50 200 NL1

Sodio valor mximo g/L 1 5 10 50

Cloruros valor mximo mg/L 1 5 10 50

Slice Total valor mximo g/L 3 3 500 NL

Tabla 3. Clasificacin del agua de acuerdo a su caracterstica fisicoqumica.Especificaciones segn la BS 3978: 1987

Parmetros Fisicoqumicos Tipo I Tipo II Tipo IIIConductividad elctrica valor mximo a 25 C S/cm 0,01 0,1 0,5

Contenido de oxgeno como matriz oxidable mximo, mg/L -- 0,08 0,4pH a 25 C -- -- 5,0 a 7,5

Absorbancia a 254 nm y 1 cm de trayectoria ptica,

mximo unidades de absorbancia

0,001 0,01 No

especifica

Residuos despus de evaporacin por calentamiento

a 110 C. mximo, mg/kg

-- 1 3

Slice Total valor mximo g/L 0,01 0,02No

especifica

1NL: No hay lmite establecido.

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BCT INIMET No.1de2010Tabla 4. Clasificacin del agua de acuerdo a su caracterstica fisicoqumica.Especificaciones segn ISO 3696: 1987 y la NC-ISO 3696: 2004.

Parmetros Fisicoqumicos Grado 1 Grado 2 Grado 3Conductividad elctrica valor mximo a 25 C,

S/cm0,1 1 5

Resistividad, M 10 1 0,25

Absorbancia (UA a 254 nm) 0,001 0,01 --

Slice Total valor mximo mg/L 0,01 0,02 1

pH -- -- 5,0 a 7,5

Tabla 5. Comparacin de los parmetros fisicoqumicos y valores de las definiciones decalidad de agua segn ASTM, BSI, ISO y NC-ISO.

PURIFICACIN DE AGUA. [1]Existen diferentes calidades de agua y diversas necesidades en funcin de su uso. En la

purificacin existen distintos procesos para eliminar las impurezas; entre los msimportantes se encuentran:

Filtracin.

Ultrafiltracin.

Destilacin.

Osmosis Inversa.

Adsorcin con carbn activado.

Desionizacin.

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Aguaparausoenlaboratorios. BCT INIMETTRATAMIENTO DE AGUA PARA OBTENER AGUA DE ALTA PUREZA SEGN

ASTM 1193: 2001 [3] [9]

El agua ultrapura (tipo I), no se puede obtener con un solo proceso de purificacin, es

necesario la combinacin de ms de uno de ellos, para lograr la calidad deseada de

acuerdo a sus caractersticas fisicoqumicas. Como complemento se requiere de un

tratamiento continuo y reiterativo para preservar e incrementar su calidad.

Ejemplo: Esto se puede lograr, filtrando el agua de la red de suministro en filtros de

sedimentos y de carbn activado, para eliminar partculas y el cloro residual. Esta agua

pasa a una unidad de osmosis inversa donde se eliminan las sales disueltas con una

eficiencia de un (95 a 98) %.

La remocin de sales por una membrana de osmosis inversa no es suficiente si el agua

que se pretende es de calidad I, II, III, por lo que el producto de la osmosis pasa a un

lecho mixto de resinas catinicas/aninicas, mezcladas entre si en forma tal que los

equivalentes de cada resina son los mismos.

El agua que sale de este lecho de resinas mixtas no necesariamente cumple con las

referencias de calidad y es conveniente reciclar y pasar continuamente el agua a travs

de la resina mixta. Esto no solo incrementa en cada paso su calidad, sino que tambin el

agua almacenada pierde sus cualidades, por lo que el reciclado contino es muy

conveniente.

Cuando el agua producto no se emplea continuamente y se almacena por perodos,

disminuye su calidad fisicoqumica.

Esta configuracin produce agua de ptima calidad en sus parmetros fisicoqumicos.

EJEMPLO[3] [10]

En la determinacin de la densidad del agua Tipo I ASTM utilizada por el Centro Nacional

de Metrologa de Mxico (CENAM), con patrones slidos de densidad; se presenta un

esquema de experimentos para detectar posibles fuentes de variabilidad de la medicin

de la densidad del agua producida en el CENAM con el patrn nacional de densidad. Los

factores de diseo de experimentos probados fueron: das despus de la produccin del

agua, posicin en el sistema de pesada hidrosttica y tipo de esfera, los tres en varios

niveles.

La variable medida fue la diferencia entre la densidad del agua determinadaexperimentalmente con el patrn nacional de densidad menos la densidad del agua

determinada mediante la frmula de M. Tanaka con el objetivo de estimar la incertidumbre

apropiada a utilizar en los servicios de calibracin cuando la densidad del agua es

evaluada mediante dicha frmula.

TRATAMIENTO DE AGUA PARA OBTENER AGUA DE GRADO III SEGN NC- ISO 3696: 2004DESTILACION [1] [11]

La destilacin es el mtodo ms antiguo para la purificacin de agua. En la destilacin, el

agua se calienta hasta ebullicin y el vapor se separa, se condesa y se recolecta. A pesar

de que algn tipo de contaminacin del agua de alimentacin permanece, la destilacin es

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BCT INIMET No.1de2010popular porque la ebullicin asegura la muerte de los microorganismos en estado

vegetativo.

La destilacin del agua consiste en separar los componentes basndose en las

diferencias en los puntos de ebullicin. Los compuestos con una presin de vapor baja

tendrn puntos de ebullicin altos y los que tengan una presin de vapor alta tendrn

puntos de ebullicin bajos. Los tipos de destilacin ms comunes son: La Destilacin

Simple, Destilacin Fraccionada y la Destilacin por Arrastre con Vapor.

EJEMPLO[5] [6] [12] [13] [14]

En el Instituto Nacional de Investigaciones en Metrologa de la Repblica de Cuba

(INIMET), en el proceso de calibracin (verificacin) de los densmetros de inmersin, se

preparan soluciones de diferentes valores de densidad necesarias para comprobar estos

instrumentos de medicin; aqu intervienen sustancias qumicas puras, productos

derivados del petrleo, entre otros. Uno de los lquidos que ms se emplea en la

preparacin de las soluciones es el agua destilada que se obtiene por destilacin simple,

que deber ser agua preferentemente acabada de destilar.

La conductividad electroltica se refiere a la capacidad del agua para transportar una

corriente elctrica, esta propiedad est relacionada con la concentracin total de

sustancias ionizadas en el agua y la temperatura a la que se realiza la medicin. La

medicin de este parmetro es de los ms utilizados para tener una idea de la pureza

inorgnica del agua. Una de las caractersticas que definen la pureza del agua es la

conductividad elctrica, parmetro fsico qumico que se midi obtenindose un valor

de (5,0 0,06) S/cm a (25 1) C, que corresponde a Agua Grado 3, segn la

NC-ISO 3696: 2004; la cual cumple con las especificaciones necesarias para lapreparacin de los lquidos o soluciones que intervienen en el proceso de calibracin y

verificacin de los densmetros.

CONCLUSIONES

Obtener agua con la calidad correcta para los laboratorios, depende de la seleccin de la

tecnologa de purificacin correcta y de un diseo del sistema que mida y controle de

forma precisa las impurezas. Producir agua pura es slo una parte de la ecuacin; la

validacin de la calidad, el almacenamiento del agua y el mantenimiento del sistema

tambin son claves para asegurar que tenga la calidad del agua que se necesita.

El agua que debe ser empleada en los laboratorios de calibracin segn la magnitud fsicaa medir est en funcin de los criterios de calidad de cada laboratorio para el uso previsto.

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BCT INIMET No.1de2010REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

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de tratamiento de agua en base a la tecnologa: intercambio inico a

contracorriente. [Tesis de diploma]. Ciudad de la Habana: ISP Jos Antonio

Echeverra, Facultad de Ingeniera Qumica; 2008.

[3] ASTM 1193: 2001 Standard specification for reagent water.

[4] BS 3978: 1987 British Standard Specification for water for laboratory use.

[5] ISO 3696: 1987 Water for analytical laboratory use Specification and test methods.

[6] NC-ISO 3696: 2004 Agua para uso en anlisis de laboratorio. Especificaciones y

mtodo de ensayo.

[7] Bolao-Guilln A, Prez-Lpez M, Garza-Cano E. Tutorial de anlisis de agua. [Sitio

en Internet] Tripod. Disponible en:http://arturobola.tripod.com/glosa.htm.Acceso 13 de

mayo 2010.

[8] Festa Hidrogel: Asesora y servicios en sistemas de tratamiento de agua. [Sitio en

Internet] Festa Hidrogel. Caractersticas de las aguas para uso en el laboratorio,

http://www.filtroyequipos.com/ultrapura/ultrapura2.pdf.2010 . Acceso 13 de mayo

2010.

[9] QuimiNet. Estndares de calidad en agua grado reactivo. [Sitio en Internet]

QuimiNet.com. Disponible en: http://www.quiminet.com/ar6/ar_vcdadddsazgtzgt-

estandares-de-calidad-en-agua-grado-reactivo.htm. Acceso 13 de mayo 2010

[10] Centeno LM, Burgos LC, Becerra LO. Determinacin de la densidad del gua Tipo I

ASTM utilizada em el CENAM com patrones slidos de densidad. En: Simposio de

Metrologa 2004. Oct. 25-27; Santiago de Quertaro, Mxico: CENAM; 2004.

[11] Aquamatter: agua de calidad. Desalacin por destiladora y osmosis inversa. [Sitio en

Internet] aquamatter. Disponible en:http://www.acquamatter.com/desalacion_del_agua.htm.

Acceso 13 de mayo 2010.

[12] INIMET. IC 208-01: 2008 Calibracin de densmetros de inmersin, digitales y

pticos. Revisin 2.

[13] INIMET. IT 208-02: 2007 Preparacin de lquidos.

[14] Dean VA. Water & Wastewater Examination Manual. Lewis Publishers; 1991. p. 264.

ISBN 0-87371-199-8.

Fecha de recepcin del artculo: 2010-03-26Fecha de aceptacin del artculo : 2010-06-10