Ósmosis ¿Qué es y qué funciones tiene?

osmosis

La ósmosis es un fenómeno que da sustento a la vida de los seres humanos y en la actualidad, también es un proceso que se aplica en otras áreas, como en la purificación de agua. Por ello, hoy en Agua Inmaculada vamos a hablar acerca de los aspectos relevantes de este funcionamiento.

¿Qué es la ósmosis?

Antes de entrar de lleno a este tema, primero vamos a comenzar por decir que el origen etimológico de la ósmosis se deriva de dos palabras aisladas Osmos, que significa impulso, y el sufijo -sis que puede traducirse como acción.

Concretamente, el concepto de ósmosis se puede definir como un fenómeno físico-químico que hace referencia al intercambio de un disolvente entre dos soluciones que se encuentran separadas por una membrana semipermeable. Algo complejo de comprender ¿verdad?

La osmosis es un proceso de transporte pasivo de moléculas a través de una membrana semipermeable que separa dos soluciones con diferentes concentraciones de solutos. En este proceso, las moléculas de solvente, generalmente agua, se mueven desde una solución menos concentrada (hipotónica) hacia una solución más concentrada (hipertónica) a través de la membrana semipermeable con el objetivo de igualar las concentraciones en ambos lados de la membrana.

En palabras más simples, la ósmosis es un proceso que se relaciona con el movimiento que realiza una sustancia disolvente a través de la membrana parcialmente permeable.

Se presenta cuando dos líquidos (disolventes) que tienen diferentes concentraciones de una sustancia, están separados por dicha membrana y esta permite el paso sólo del solvente que posee una mayor concentración hacia el lado de aquella que presenta una menor concentración.

Se dice que es un intercambio de materia que usa a la membrana semipermeable como el medio de cambio y que no implica un gasto de energía. Durante su acción, se produce un cambio de presión, la cual es conocida como presión osmótica que es sencillamente lo que ocurre con la membrana que tienen las células, de ahí su relación con los seres humanos.

Un ejemplo común de osmosis es cuando se coloca una célula en una solución más concentrada que su interior. El agua fluirá hacia el interior de la célula para equilibrar las concentraciones, lo que puede hacer que la célula se hinche o incluso se rompa si la presión osmótica no se regula adecuadamente.

¿Cuál es la función de la ósmosis?

La membrana semipermeable es una estructura que posee poros como un filtro, pero con la particularidad de que estos agujeros son de tamaño molecular y dada su dimensión minúscula, sólo permiten el paso a moléculas pequeñas.

Gracias al proceso de ósmosis, se puede transportar agua a través de la membrana que mencionamos arriba, desde una zona con menor concentración de solutos. Así es como comienza la distribución de agua por los dos lados de la membrana, es decir, dentro y fuera de la célula.

El agua puede atravesar la membrana gracias a las proteínas transmembrana llamadas acuaporinas y es por ellas que el agua sale y entra de la célula. Este movimiento del agua se realiza por medio de los espacios que quedan entre los fosfolípidos de la bicapa, debido a que las moléculas del agua son polares y de un tamaño reducido.

Cuando el soluto no puede atravesar la membrana, las concentraciones de ambos ambientes se pueden igualar por medio de la difusión de agua o bien, lo que se conoce como ósmosis. En el citoplasma de todas las células, el agua es el principal solvente que ayuda a disolver azúcares, sales y otras sustancias.

Sabemos que la explicación anterior es un tanto técnica, pero es importante conocer cómo se lleva a cabo el proceso de ósmosis usando todos los términos apropiados que hacen de él un estudio científico que tiene presencia en diferentes áreas. Así que para que logres comprender al 100% este fenómeno, te lo vamos a explicar de una manera más sencilla.

Imagina que tenemos un recipiente con agua y está dividido a la mitad por un pedazo de tela, la cual representa a la membrana semipermeable y dejará que el agua pase por las dos mitades debido a que las moléculas de este compuesto son muy pequeñas. Posteriormente, si a una mitad le agregamos un componente de mayor tamaño, como azúcar, la tela no permitirá que fluya de la misma manera.

Las moléculas de azúcar tienen un tamaño más grande, así que no podrán pasar a través de la tela. Podemos suponer que las moléculas del agua pueden seguir moviéndose de un lado a otro, pero en realidad lo que sucederá es un mayor flujo desde el lado que no tiene azúcar y esto se debe a que las moléculas del agua al interactuar con las del azúcar, les resulta más complicado desprenderse de ellas.

En resúmen, la ósmosis es un proceso que se desarrolla por el paso de algunas moléculas pequeñas desde un área muy disuelta a través de la membrana semipermeable hacia un área con mayor concentración de moléculas más grandes.

Pero antes de pasar al siguiente punto, se debe tener en cuenta que para comprender el funcionamiento de la ósmosis hay que conocer el medio acuoso de las sustancias, el cual se clasifica de la siguiente manera:

  • Medio hipotónico. Es cuando el soluto tiene una menor concentración en el exterior comparado con el medio interior de la célula.
  • Medio hipertónico. Caso contrario al anterior, el soluto tiene mayor concentración en el medio exterior.
  • Medio isotónico. Existe la misma concentración de solutos, tanto en el medio exterior como en el interior.

¿Cómo se produce la ósmosis?

La osmosis se produce debido a la diferencia en la concentración de solutos entre dos soluciones separadas por una membrana semipermeable. Aquí está el proceso paso a paso de cómo se produce la osmosis:

  1. Membrana Semipermeable: La osmosis ocurre en presencia de una membrana semipermeable. Esta membrana permite el paso de solventes, como el agua, pero impide el paso de solutos más grandes, como iones y moléculas disueltas.
  2. Diferencia de Concentración: En cada lado de la membrana, tienes dos soluciones separadas. Una solución suele ser hipotónica, lo que significa que tiene una concentración más baja de solutos (menos disueltos), y la otra es hipertónica, con una concentración más alta de solutos (más disueltos). La diferencia de concentración es clave para que la osmosis ocurra.
  3. Flujo de Agua: Las moléculas de agua, siendo solventes, tienen la tendencia natural de moverse desde una región de menor concentración de solutos hacia una región de mayor concentración de solutos. Esto se debe al intento de equilibrar las concentraciones en ambos lados de la membrana.
  4. Presión Osmótica: A medida que el agua fluye desde la solución hipotónica hacia la hipertónica, ejerce una presión conocida como presión osmótica. Esta presión es una medida de la fuerza necesaria para detener el flujo de agua a través de la membrana semipermeable.
  5. Equilibrio Dinámico: La osmosis continúa hasta que se alcanza un equilibrio dinámico, donde la presión osmótica en ambos lados de la membrana se iguala y no hay un flujo neto de agua a través de la membrana. En este punto, las concentraciones de solutos en ambos lados son iguales.

Tipos de ósmosis

Ahora que ya conoces el mecanismo de la ósmosis, es momento de trasladar este fenómeno a la vida real y es que como lo mencionamos al principio de esta entrada; la ósmosis se encuentra en diferentes ámbitos, mismos que han dado origen a la tipología de este proceso y la podemos clasificar en directa e inversa.

Ósmosis en los seres vivos

La ósmosis directa es la que se manifiesta en las células de los seres vivos y en la cual, el agua entra o sale a través de la membrana plasmática y esto permite tener un equilibrio con el medio. En otras palabras, este proceso en los organismos funciona como un filtro de contaminantes y agentes externos que puedan llegar a afectarlo. Ejemplos de este tipo son la salinidad y presión osmótica.

Ósmosis en la célula animal

Si una célula entra en un medio hipertónico, saldrá el agua de ella y como consecuencia se encogerá. Mientras tanto, en ambiente isotónico, las concentraciones de soluto y agua serán las mismas por ambos lados de la membrana y sin movimiento alguno, la célula conservará su tamaño, pero si la célula se coloca en un medio hipotónico, a la célula le entrará agua y se hinchará.

Ósmosis en la célula vegetal

Las células vegetales poseen una concentración entre un 70% u 80% de agua; por lo tanto, estas incrementan su tamaño y gracias a sus paredes celulares rígidas es que pueden resistir la expansión. Sin embargo, el crecimiento celular implica una mayor cantidad de agua y que la pared celular se debilite.

Ósmosis inversa

Hasta ahora sabes que la ósmosis es un proceso natural. Sin embargo, gracias a la tecnología el hombre ha podido desarrollarlo de manera inversa, que consiste en la aplicación de una presión externa a la presión osmótica para invertir el mecanismo natural de la ósmosis.

Este fenómeno inducido permite aplicar energía en forma de presión sobre una solución que tiene una gran cantidad de sales para inducir su paso a través de la membrana semipermeable y así, obtener de la membrana una solución con baja concentración salina.

Cuando los niveles de sólidos disueltos totales son elevados se debe utilizar la ósmosis inversa como proceso de purificación, la cual por medio de la aplicación de alta presión separa las sales minerales y contaminantes. Esto lo logra a través de membranas porosas que actúan como barreras físicas, separando los sólidos disueltos totales presentes en el agua.

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Por lo tanto, la ósmosis inversa genera un rechazo (contaminantes en niveles excesivos) y un producto (agua purificada); para una óptima operación se debe trabajar en una proporción de 50% producto y 50% rechazo.

Obtener un resultado efectivo depende de la membrana semipermeable en la desalación por ósmosis inversa debido a que desempeñan una función crucial en todo el proceso. A través de ella, sólo pasará agua, es decir, el agua del área de alta concentración pasa a la de baja concentración.

¿Para qué sirve la ósmosis inversa?

La ósmosis inversa es un mecanismo eficiente que se encarga de separar un solvente de los solutos que tiene disueltos, ya que al estar en agua, la membrana favorece la separación del 95% de las sales disueltas y es gracias a esa capacidad de separación que ahora esta técnica tiene diversas aplicaciones.

Desalinización de agua de mar

De acuerdo con la zona geográfica, la salinidad de este tipo de agua puede ser de 3000mg/L – 40000 mg/L. Para lograr que adquiera condiciones de potabilidad, se emplean membranas de poliamida de fibra ahuecada, porque permiten obtener coeficientes de rechazo más elevadas que el 99.3%.

Desalinización de aguas salobres

Estas aguas tienen una salinidad de 2000 mg/L – 10000 mg/L. La presión que se ejerce durante el proceso es altamente intensa para conseguir que los coeficientes de rechazo sean mayores de 90% y obtener aguas de baja concentración salina; 500 mg/L es el valor que refleja una adecuada condición de potabilidad.

Tratamiento de aguas residuales

La aplicación de la ósmosis inversa en este sector está limitada debido a los elevados costos de operación que se generan por los problemas de ensuciamiento de las membranas. En el caso de las aguas residuales industriales, este proceso se emplea en aquellas industrias donde se puede mejorar la economía de la recuperación de componentes valiosos que puedan ser reciclados.

Producción de agua ultrapura

Por medio de la ósmosis inversa se puede obtener agua de consumo con una concentración de sólidos disueltos menor a 200 mg/L, agua de la calidad que se exige en la industria electrónica. Sin embargo, en estas instalaciones se genera el problema de bioensuciamiento de las membranas, por lo que se requiere la instalación de un sistema de esterilización mediante la radiación UV.

Reducción de dureza

Las aguas duras son aquellas que contienen iones de calcio y magnesio que al combinarse pueden originar iones como carbonatos, sulfatos o hidróxidos que se van acumulando en las tuberías de distribución, calentadores, etc. Pero gracias a la ósmosis inversa, se reducen estos precipitados.

Osmosis presente en la producción de agua para el consumo humano

El agua potable es un recurso vital para las personas, pero antes de llegar a nuestras manos debe pasar por un proceso de filtrado de agua y purificación por el cual, el agua obtiene las condiciones físico-químicas ideales para su consumo. Y dentro de los 8 procesos para su purificación con los que contamos en Agua Inmaculada, la ósmosis inversa se ha comprobado que es la más efectiva que existe en el mercado.

En algunas ocasiones, el agua potable proviene de los mares o regiones donde existe saturación de sales, minerales y metales pesados. Por ello, es indispensable aplicar un mecanismo que permita desalinizar esta agua para hacerla óptima para su consumo humano mediante el análisis del agua a purificar.

Es por eso que contamos con un laboratorio especializado en Análisis microbiológico del agua, en el cual se pueden realizar los estudios necesarios de agua cruda, y de esta manera, saber si el equipo de ósmosis inversa es necesario en las purificadoras de agua.

Agua Inmaculada forma parte de las empresas que en la actualidad ponen a disposición productos innovadores y de alta calidad a las personas que buscan emprender un negocio y, a su vez, formar parte de la economía del país, mediante la generación de empleos directos e indirectos.

En Agua Inmaculada contamos con un modelo de negocio que te brinda el know how, asesoría técnica remota y orientación necesaria para llevar tu negocio de manera adecuada. Somos por excelencia tu mejor opción para el desarrollo de tu crecimiento económico.

¿Qué buscar en la venta de purificadoras de agua sin proceso de ósmosis?

Para quienes están contemplando invertir en un negocio altamente rentable, que tenga su éxito asegurado en el mercado, las franquicias de purificadoras de agua son una excelente opción. Si bien, son muchos los beneficios que se pueden obtener de este negocio, es necesario tener en cuenta algunos aspectos para elegir la venta de plantas purificadoras de agua, esto para tener la seguridad de que se adquiere un equipo de buena calidad que podrá satisfacer las demandas del mercado, y operar de manera correcta durante más tiempo, siempre y cuando se le brinde el mantenimiento adecuado.

Para que nuestros visitantes conozcan sobre los aspectos que evaluar al momento de buscar plantas para la purificación de agua, en Agua Inmaculada presentaremos las características generales de los componentes de un equipo de purificación, y en futuras publicaciones en el blog hablaremos de otros tipos de purificación que sí requieren de este tipo de procesos, debido a que no cumplen con la norma de agua potable.

La venta de plantas purificadoras de agua que funcionan sin el proceso de ósmosis inversa, genera agua que cumple con la norma de agua potable vigente, y es segura para consumo humano, siempre y cuando sus componentes sean de buena calidad y se le de un mantenimiento preventivo, correctivo, adecuado y se opere bajo buenos estándares.

Son diversos los pasos por los que tiene que atravesar el agua para alcanzar la purificación en un proceso de este tipo, y cada una de las piezas materiales y sustancias que intervienen, deben reunir características muy específicas para que la purificación sea exitosa. Un paso previo para el proceso es la desinfección del agua por cloración, la cloración tiene lugar en los tanques utilizados para el almacenamiento del agua, y para hacerla potable se emplea hipoclorito sódico al 5%.

Ese paso previo es fundamental para eliminar una gran cantidad de bacterias, hongos, virus, protozoos, algas y esporas presentes en el agua. La concentración que se requiere añadir es de 0,5 ppm, la que resulta suficiente para destruir e inactivar los factores contaminantes que mencionamos en un tiempo mínimo de reacción de 30 minutos. En este punto cabe mencionar que por cuestiones de seguridad e higiene se tiene que hacer un análisis de la concentración del cloro, para lo que se emplean herramientas y métodos especiales que en esta ocasión no describiremos.

Una vez clorada el agua comienza a pasar por el proceso de filtración compuesto por distintos pasos. El primer filtro por el que pasa el agua es el de arenas, diseñado para eliminar del agua sólidos de un tamaño de hasta 30 micras y quitarle lo turbio. Los filtros de arena, al igual que los siguientes que mencionaremos, tienen que limpiarse por retrolavado a presión para eliminar las impurezas que han quedado atrapadas en las camas de arena que los componen.

El segundo filtro por el que pasa el agua a purificar es de carbón activado, que elimina sabores y olores en el agua, así como el cloro, entre otros contaminantes químicos orgánicos que pueden ser dañinos, tales como plomo, mercurio, pesticidas, herbicidas e hidrocarburos clorados. Posteriormente el agua pasa por el filtro pulidor en el que se detienen impurezas de un tamaño de hasta 5 micras. Los filtros pulidores usualmente se fabrican con polipropileno grado alimenticio y vuelven el agua cristalina.

El paso siguiente en un sistema de purificación de agua sin ósmosis inversa, es la aplicación de luz ultravioleta. La luz ultravioleta tiene una acción germicida y puede matar bacterias, algas, virus y esporas y desactivar su reproducción, gracias a que les provoca mutaciones genéticas que impide la proliferación de su vida.

Posteriormente el agua se somete a un proceso de ozonificación, para destruir los microorganismos que en los pasos previos no han sido eliminados. Como es sabido, el ozono es un tipo de oxidante muy poderoso y tiene la propiedad de destruir en segundos, una gran variedad de microorganismos al romper su membrana celular, lo que hace que su reactivación no sea posible. Al finalizar esta fase del proceso el agua se encontrará libre de gérmenes y tendrá todas las características que la hagan adecuada para consumo humano.

Actualmente se ofrecen equipos que automatizan todo el proceso, como es el caso de las que ponemos a su alcance en Agua Inmaculada con el sistema molino, que además de purificar el agua se encarga del proceso de lavado y llenado de garrafones, sin necesidad de la intervención de personal operario.

El lavado de garrafones es un punto clave para la calidad del agua, y en la mayoría de los establecimientos se realiza con máquinas de tipo semi automático. Sea cual fuere el mecanismo empleado, automático o semiautomático, el lavado debe garantizar la desinfección del recipiente.

En general se lleva a cabo en dos etapas, la primera es la desinfección con una solución de jabón biodegradable especial para el lavado de garrafones, y la segunda es el enjuague con agua purificada, tanto por el interior como por el exterior, para garantizar que se eliminen los residuos de jabón empleado para la desinfección.

La velocidad de trabajo de las máquinas de lavado dependen de las características de las mismas, al igual que la duración del ciclo de purificación y el llenado del garrafón. En lo referente al llenado, solo cuando el garrafón ha sido desinfectado correctamente se procede a hacerlo. El llenado usualmente se hace de manera manual utilizando válvulas de capacidad distinta, que es determinante para la velocidad de trabajo ofrecida, y el número de garrafones que se puedan llenar por hora.

Como ya mencionamos, el llenado también puede ser automático, e incluso el mismo cliente puede encargarse del proceso cuando hace uso de las máquinas vending, como las que encontrarán disponibles con las franquicias de Agua Inmaculada para obtener mayores ganancias.

Ahora que ya conocen cómo se lleva a cabo el proceso de purificación sin ósmosis inversa, pueden tener una idea más clara de qué buscar los precios de plantas purificadoras de agua, en cuanto a características de sus componentes. Si desean solicitar mayor información o asesoría especializada en la elección de las máquinas más adecuadas para su negocio no duden en ponerse en contacto con nosotros, en Agua Inmaculada con gusto los atenderemos.

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