Análisis básico de calidad del agua

Resumen

Este artículo enseña a evaluar un agua sin laboratorio, o con uno mínimo, para decidir qué tratamiento necesita y comprobar que funciona. Cubre la inspección sanitaria de la fuente, los sentidos, la turbidez, el cloro residual libre (objetivo de 0,2-0,5 mg/L en el punto de consumo), el pH, las sales disueltas y el cribado de nitratos, arsénico y flúor. El resultado es una ficha por fuente con una acción concreta para cada parámetro (ver «Tabla resumen»).

Qué se puede hacer con cada nivel:

• N1: inspección, sentidos, prueba del texto y disco en un cuenco de cerámica, pH con col lombarda y sabor.
• N2: tubo de turbidez de vidrio.
• N3: residuo seco, prueba de almidón-yoduro y densímetro.
• N4: kit DPD, tiras y kits químicos y conductímetro.

Los indicadores fecales (E. coli, prueba H2S) están en Análisis microbiológico del agua. Ningún análisis de campo demuestra que el agua sea inocua: solo reduce la incertidumbre.

Requisitos previos

• Conocimientos: medir y pesar; conviene conocer hervido, SODIS, cloración, coagulación y los filtros (arena, cerámica).
• Materiales N0-N1: cuaderno, cubo limpio, cuenco de cerámica blanca vidriada poco profundo, letras de 3-5 mm escritas o impresas, col lombarda, vinagre y bicarbonato (apartados A, B, C y E).
• Materiales N2: tubo transparente de 90-100 cm y 3-5 cm de diámetro interior, tapón y disco blanco con cuartos negros (apartado C).
• Materiales N3: cápsula de porcelana o cazo de acero inoxidable, balanza de 0,01 g, horno de 105-180 °C, densímetro de 1,000-1,050, yoduro potásico y almidón (apartados D y F).
• Materiales N4: kit DPD, tiras de pH, conductímetro, tiras de nitrato y kits de fluoruro y arsénico (apartados D a G).
• Tiempo y personas: inspección, sentidos y turbidez, 30-60 min por fuente, mejor entre 2 personas. Construir el tubo, 1-2 h. Cloro y pH, 5 min por muestra. Residuo seco, 3-6 h, casi todo de espera.

Principio de funcionamiento

Qué se evalúa y por qué

Las enfermedades del agua vienen casi siempre de heces. Los análisis microbiológicos dicen si hay contaminación hoy, y la inspección sanitaria dice por dónde entra y qué corregir. Un agua cristalina puede estar muy contaminada, así que los sentidos solo orientan. Turbidez, cloro y pH deciden si un tratamiento puede funcionar; las sales y la química invisible deciden si la fuente es aceptable.

Turbidez

La turbidez es la dispersión de la luz por partículas en suspensión. Las partículas protegen a los microbios del cloro y de la luz UV, consumen cloro y atascan los filtros. Se mide en NTU. El ojo la empieza a ver hacia 5 NTU, un agua de aspecto fangoso supera 100 NTU y a 2000 NTU es opaca (Myre y Shaw 2006). En el tubo, la altura de agua a la que deja de verse un dibujo contrastado cae de forma exponencial con la turbidez: profundidad (cm) = 244,13 × NTU^(−0,662) (R² = 0,996). La escala es logarítmica y no se interpola a ojo. El tubo no mide por debajo de unos 5 NTU, y un agua coloreada da lecturas más altas que su turbidez real.

Cloro residual libre y pH

Parte del cloro añadido se gasta en la materia orgánica y el hierro; lo que sobra es el cloro residual libre (HOCl + OCl⁻). Medirlo demuestra que hubo desinfectante suficiente y que el agua sigue protegida. En el método DPD, el cloro oxida la N,N-dietil-p-fenilendiamina a un compuesto rosa proporcional a la concentración. El HOCl desinfecta mucho mejor que el OCl⁻ y por encima de pH 8 predomina el OCl⁻. Por eso la OMS pide un residual ≥ 0,5 mg/L tras 30 min de contacto a pH < 8. El pH no tiene valor guía sanitario; el rango habitual es 6,5-8,5 (OMS 2007; norma secundaria de la EPA). Un agua más ácida corroe y una más básica forma costras y resta eficacia al cloro. Las antocianinas de la col lombarda son rojas en medio ácido, violetas cerca del neutro y azules o verdes en medio básico.

Sales disueltas

Los sólidos disueltos totales (TDS) son las sales que quedan al evaporar el agua filtrada. La OMS califica el sabor como excelente por debajo de 300 mg/L, bueno de 300 a 600, aceptable de 600 a 900, pobre de 900 a 1200 e inaceptable por encima de 1200 mg/L (OMS 2003). Las sales aumentan la densidad unos 0,76 mg/mL por cada g/L: agua de mar a 1,0248 frente a agua dulce a 0,9982 g/mL a 20 °C, dividido entre 35 g/L. Por eso un densímetro solo sirve para agua salobre o de mar. Hervir no quita las sales: las concentra.

Contaminantes químicos que no se ven

Nitrato, arsénico y fluoruro no tienen color, olor ni sabor a las dosis peligrosas. El hervido, el cloro, el sol y los filtros de arena o cerámica no los eliminan, y hervir los concentra (apartado G).

Procedimiento

Orden para una fuente nueva: A → B → C → F → análisis microbiológico → G si la zona es de riesgo → decisión con la «Tabla resumen». Tras tratar, repite C, D y E en el agua tratada. El plan de repetición está en H.

A. Inspección sanitaria de la fuente

1. Dibuja un croquis de un radio de 100 m: pendiente, letrinas, fosas, corrales, abrevaderos, basureros, cementerios, cultivos abonados, combustibles, minas y pozos abiertos. Mide a pasos (1 paso ≈ 0,75 m; calíbralo sobre 20 m de cinta). Criterio de éxito: cada foco anotado con su distancia en metros y si queda pendiente arriba o abajo.

2. Responde las preguntas de riesgo (sí/no), adaptadas de los formularios de la OMS (2024). Pozo excavado:

   • ¿Bomba o polea en mal estado o suelta de la losa?
   • ¿Losa ausente o agrietada, o tapa de registro rota?
   • ¿Pared o brocal agrietados?
   • ¿Falta el delantal alrededor del pozo o está roto?
   • ¿Se encharca el agua junto al pozo?
   • ¿Falta la cerca para los animales?
   • ¿Hay saneamiento a menos de 15 m, o pendiente arriba a menos de 30 m?
   • ¿Hay defecación al aire libre, animales, basura o combustible a menos de 15 m?
   • ¿Hay otro pozo abierto o un sondeo sin sellar a menos de 100 m?

   Manantial: ¿falta la caja de captación o está agrietada?, ¿falta la zanja que desvía la escorrentía?, ¿hay animales o letrinas pendiente arriba? Agua de lluvia: ¿tejado sucio?, ¿no hay primer lavado?, ¿depósito sin tapa? Criterio de éxito: formulario completo, con el total de «sí» y una acción correctora anotada para cada uno.

3. Contrasta con Sphere (2018): letrinas a ≥ 30 m de cualquier fuente subterránea y con el fondo ≥ 1,5 m sobre el nivel freático. En roca fisurada o caliza, más distancia. Criterio de éxito: cada foco clasificado como dentro o fuera de distancia segura.

4. Pregunta a los usuarios si el agua cambia tras llover, si hay diarreas, si la fuente se seca o se inunda. Criterio de éxito: anotadas al menos las respuestas sobre la lluvia y las diarreas.

5. Interpreta. Cada «sí» es un riesgo que corregir, empezando por el saneamiento cercano, la losa rota y los encharcamientos. Con los formularios de 10 preguntas de la OMS (1997, vol. 3): 0-2 «sí», riesgo bajo; 3-5, intermedio; 6-8, alto; 9-10, muy alto. Los formularios de 2024 ya no dan bandas. Un agua superficial se considera siempre contaminada. Criterio de éxito: lista priorizada de correcciones y fuente marcada «tratar siempre» o «candidata a análisis».

B. Observación con los sentidos

1. Observa: llena de agua de la fuente un cuenco de cerámica blanca vidriada poco profundo (o un recipiente transparente de 1-2 L si lo hay), deja reposar 30 min y míralo desde arriba y a contraluz. Criterio de éxito: anotados color, transparencia, partículas y película superficial.
2. Huele en la fuente y después de agitar 30 s un recipiente cerrado. Criterio de éxito: olor descrito con una palabra de la tabla o «ninguno».
3. Sabor, solo si no hay olor a combustible o a producto químico, ni natas verdeazuladas, ni minas, industria o vertederos cerca. Hierve 1 min, deja enfriar, pasa 5-10 mL por la boca y escúpelo. Compara con agua de lluvia. Criterio de éxito: anotado «insípida», «salada», «amarga», «metálica» o «a cloro».

C. Turbidez con tubo casero

Construcción (1-2 h):

1. Corta el tubo a 95 cm. En vidrio, raya con una lima, calienta la raya, enfríala con una gota de agua y lija el borde. Criterio de éxito: borde sin filos.
2. Haz el disco: un círculo blanco que entre holgado en el tubo, con dos cuartos opuestos pintados de negro. Si es de madera o cartón, bárnizalo. Criterio de éxito: buen contraste y el disco no flota.
3. Pega el disco al tapón, ponlo en la base, llena el tubo y déjalo 30 min sobre papel. Criterio de éxito: papel seco.
4. Marca la escala desde el disco (no desde el fondo) con la tabla. Criterio de éxito: marcas legibles al menos a 5, 10, 20, 30, 50, 100 y 200 NTU.

Tabla de Myre y Shaw (2006). Los valores de 7,3 y 85,4 cm están calculados. Para 5 NTU la ecuación da 84,1 cm; se conserva el valor de la tabla original. Si el tubo es muy distinto (menos de 2 cm o más de 6 cm de diámetro, o plástico tintado), calíbralo con un turbidímetro en cuanto haya uno.

Medición (5 min):

5. Toma la muestra en un cubo sin remover el fondo de la fuente, enjuaga el tubo con ella y homogeneízala removiendo sin hacer burbujas. Criterio de éxito: muestra uniforme.
6. Colócate a la sombra, sin gafas de sol, con los ojos a 10-20 cm sobre la boca del tubo, y vierte despacio. Si salen burbujas, espera a que suban. Criterio de éxito: superficie quieta.
7. Para en cuanto no distingas el negro del blanco y lee el nivel. Si el tubo se llena y todavía ves el disco, anota «< 5 NTU». Criterio de éxito: dos personas leen la misma marca o dos contiguas; si no, anota la media de 3 lecturas.

Qué hacer según la turbidez:

D. Cloro residual libre

Con kit DPD (N4):

1. Espera ≥ 30 min después de clorar y llena la celda del comparador (normalmente 10 mL) sin trasvasar. Criterio de éxito: celda llena hasta la marca y sin burbujas.
2. Añade una pastilla DPD n.º 1, tritúrala, agita y lee en menos de 1 min a contraluz de cielo. Una lectura tardía suma cloro combinado. Criterio de éxito: el color coincide con un patrón o cae entre dos.
3. Interpreta:

Criterio de éxito: valor anotado con la hora, el punto y el pH. 4. Si no sale color pero huele mucho a cloro, diluye 1 volumen de muestra en 9 de agua sin cloro, repite y multiplica por 10. Con más de unos 10 mg/L, el DPD se decolora y da un falso cero (Hach DOC316.53.01023). Criterio de éxito: lectura dentro de la escala.

Prueba de almidón-yoduro (N3):

5. Calibra primero. Prepara una solución madre con 1 mL de lejía al 5 % en 1 L de agua de lluvia (≈50 mg/L nominales). De ella, pon 10 mL en 1 L (0,5 mg/L) y 40 mL en otro litro (2 mg/L). Criterio de éxito: dos patrones rotulados, preparados el mismo día.
6. Ensayo: en un vaso blanco, mezcla 20 mL de agua, 2 mL de vinagre, 2 mL de agua fría de cocer arroz (almidón) y un cristal de yoduro potásico de ≈0,05-0,1 g. Hazlo con la muestra, con los dos patrones y con un blanco de agua sin clorar, y compara antes de 1 min. Criterio de éxito: la muestra se ordena entre blanco y patrones. Si el patrón de 0,5 mg/L no se ve azul, usa la prueba solo para saber si hay o no cloro alto. El hierro(III), el nitrito y las lecturas tardías dan falsos positivos.

Sin nada: si al destapar el recipiente 30 min después de clorar huele ligeramente a cloro, hay residual. Si no huele nada, el residual es insuficiente.

E. pH

Con col lombarda (N1):

1. Prepara el indicador: pica 100 g de col lombarda, añade 500 mL de agua hirviendo, deja 10-15 min y cuela. Criterio de éxito: líquido violeta oscuro. Úsalo mientras el vinagre lo ponga rojo y el bicarbonato azul.
2. Prepara las referencias: en vasos iguales, 20 mL de agua de lluvia + 2 mL de indicador, añadiendo a cada uno zumo de limón (pH ≈ 2), vinagre (≈ 3), nada (agua de lluvia), bicarbonato (8,3), bórax (≈ 9,2) o sosa de lavar (≈ 11,5). Criterio de éxito: serie de colores bien distinta.
3. Mide 20 mL de muestra + 2 mL de indicador sobre fondo blanco y busca las dos referencias entre las que cae. Criterio de éxito: pH acotado entre dos referencias.

La resolución es de 1-2 unidades y no basta para saber si el pH está por encima o por debajo de 8. En aguas muy blandas, el propio indicador desplaza el color.

Con kit (N4): tiras de pH 6-9, comparador de rojo fenol (6,8-8,2) o pHmetro calibrado el mismo día con tampones. Criterio de éxito: resolución ≤ 0,5 unidades.

F. Sales disueltas

1. Sabor (agua hervida y enfriada, escupiéndola): si se nota salada al lado del agua de lluvia, lo probable es que pase de 1000 mg/L; si no se nota, que esté por debajo de 600 mg/L (OMS 2022, cap. 10). Criterio de éxito: anotado «no salada», «algo salada» o «claramente salada».
2. Residuo seco (N3): pesa la cápsula seca con 0,01 g de precisión. Filtra 500 mL de muestra por un filtro de café o una tela doblada 4 veces y evapóralos por tandas, a fuego suave o al baño maría, sin hervor a borbotones. Criterio de éxito: cápsula seca con un velo o costra blanca.
3. Seca 1 h a 105 °C (o a 180 °C, como el método normalizado SM 2540 C), deja enfriar 15 min tapada y pesa en seguida, porque las sales captan humedad. Repite secados de 30 min hasta que dos pesadas difieran ≤ 0,01 g. Criterio de éxito: peso constante.
4. Calcula: TDS (mg/L) = residuo (g) × 1 000 000 / mL evaporados (ver «Cálculos»). Criterio de éxito: resultado en mg/L clasificado con la escala de la OMS.
5. Densímetro (N3, para agua salina): a 20 °C, densidad relativa ≈ 1 + 0,00076 × g/L. Así, 1,002 ≈ 3 g/L; 1,008 ≈ 10 g/L; 1,026 ≈ 35 g/L (mar). En densidad absoluta a 20 °C, el agua dulce da 0,998 y la de mar 1,025. Con una resolución de 0,001, el error es de ±1,3 g/L. Criterio de éxito: lectura y temperatura anotadas.
6. Conductímetro (N4): calíbralo con la solución patrón. TDS ≈ 0,55-0,7 × CE (µS/cm), con factores más altos en aguas sulfatadas (SM 1030 E). Criterio de éxito: dos lecturas coinciden ±5 %.

G. Nitratos, arsénico y flúor

1. Valora el riesgo de la zona:

   • Nitrato (50 mg/L como NO₃⁻; nitrito, 3 mg/L): pozos excavados o sondeos someros con el nivel freático a pocos metros, cerca de letrinas, estiércol o abonos. Afecta a los lactantes alimentados con biberón (metahemoglobinemia, piel azulada).
   • Arsénico (10 µg/L, provisional): acuíferos aluviales y deltaicos jóvenes (Bangladés, Bengala Occidental, Vietnam, Camboya), llanura chaco-pampeana, norte de Chile, México, zonas volcánicas y mineras. Tras años de consumo, lesiones en la piel de palmas y plantas y cáncer.
   • Fluoruro (1,5 mg/L): Rift africano, India, norte de China, Argentina, México, zonas volcánicas y graníticas. Por encima de ese valor, manchas dentales en niños; con 3-6 mg/L durante años, fluorosis esquelética (Fawell et al. 2006).

   Criterio de éxito: cada fuente marcada «riesgo químico sí/no» según la geología, el entorno y los signos en la población (manchas dentales, lesiones de piel).

2. Criba con kit las fuentes de riesgo:

   • Tiras de nitrato: comprueba si la escala está en NO₃⁻ o en N; 50 mg/L de NO₃⁻ = 11,3 mg/L de N.
   • Kit colorimétrico de fluoruro.
   • Kit de arsénico: genera gas arsina (ver «Seguridad»). Los kits de campo fallaban por debajo de unos 50-100 µg/L (Rahman et al. 2002; los kits actuales pueden ser mejores) (verificar). Confirma en laboratorio todo resultado ≥ 10 µg/L y todo negativo en zona de riesgo.

   Para el laboratorio: frasco de plástico de 250-500 mL enjuagado 3 veces con la misma agua. Criterio de éxito: valor anotado y muestra enviada si procede.

3. Actúa si se supera la guía: busca otra fuente (lluvia, otro acuífero, previo análisis), mezcla con agua limpia y reserva el agua limpia para bebés, niños y embarazadas. Tratamientos posibles: hierro para el arsénico, carbón de hueso o método Nalgonda para el flúor y destilación para nitrato y sales. Criterio de éxito: decisión anotada y nuevo análisis tras el cambio.

H. Plan de muestreo

Criterio práctico del artículo; la OMS solo fija mínimos para redes. La frecuencia de los análisis de E. coli está en el artículo microbiológico.

Criterio de éxito: un cuaderno por fuente con fecha, lluvia, resultados y acciones, y nuevo análisis tras cada corrección.

Verificación

• Tubo: con agua de lluvia recién recogida, el disco debe verse con el tubo lleno. En diluciones sucesivas a la mitad de un agua fangosa, cada dilución multiplica la altura por ≈1,6 (2^0,662). Frente a un turbidímetro, un error de ±5 NTU por debajo de 30 NTU es normal.
• Cloro: el agua sin clorar debe dar 0. Con 1-2 mg/L añadidos a agua de lluvia, la lectura a los 30 min debe ser algo menor pero del mismo orden.
• Col lombarda: comprueba cada día las referencias de vinagre y bicarbonato.
• Residuo seco: 500 mL de agua de lluvia o destilada deben dejar < 0,02 g.
• Tratamiento: hay que verificarlo con indicadores fecales (artículo microbiológico).
• Con más medios: envía una de cada 10 muestras a un laboratorio acreditado.

Errores frecuentes

Seguridad

• Probar agua de riesgo. No pruebes agua con olor a combustible o a producto químico, con natas verdeazuladas ni de zonas mineras, industriales o de vertederos. Para la prueba de sabor, hierve antes y escupe.
• Kits de arsénico. Producen arsina, un gas muy tóxico, y sus tiras suelen llevar bromuro de mercurio. Trabaja al aire libre, sin inclinarte sobre el frasco y con guantes. Guarda los residuos en un recipiente cerrado y rotulado como residuo peligroso, nunca en letrinas ni fuentes. Si alguien sufre dolor abdominal, orina oscura o dificultad para respirar, llévalo al aire libre y busca atención médica urgente.
• Reactivos. DPD, yoduro, sosa, lejía: irritantes. Guárdalos rotulados, lejos de niños y alimentos. Si salpican a los ojos, agua abundante durante 15 min. No uses kits de ortotolidina, que es cancerígena.
• Calor. Cápsulas a 105-180 °C: pinzas y superficie resistente. Si hay una quemadura, agua fría durante 20 min.
• Toma de muestras. Trabaja en pareja junto a pozos y orillas, no bajes a un pozo (puede acumular CO₂ o H₂S) y no toques las natas de cianobacterias.

Variantes

• Con menos recursos (N0-N1):
  • Prueba del texto de SODIS: si se leen letras de 5 mm a través de una botella de 1,5 L puesta de pie, el agua tiene < 30 NTU.
  • Disco blanco con cruz negra en el fondo de un cubo: si se ve con 25,5 cm de agua, equivale a la marca de 30 NTU del tubo. En un cubo ancho entra luz por los lados y la lectura sale algo optimista.
  • Sin cultivo microbiológico, trata toda el agua.
• Con más recursos (N4): maletín de campo con turbidímetro y fotómetro de cloro y pH; laboratorio local con fotómetro para nitrato, fluoruro, hierro y manganeso; arsénico por absorción atómica en un laboratorio regional.
• Escalado:
  • Familia: inspección de su fuente, prueba del texto o tubo, y olor a cloro o DPD.
  • Aldea: un promotor con tubo, kit DPD y cuaderno de fuentes, y un tablero público con el estado de cada fuente.
  • Ciudad: laboratorio y la frecuencia de la columna «Red» del apartado H.

Tabla resumen

Cálculos

1. Residuo seco. Cápsula vacía: 52,34 g. Tras evaporar 500 mL y secar a 105 °C pesa 52,61 g, constante en dos pesadas. Residuo = 0,27 g. TDS = 0,27 × 1 000 000 / 500 = 540 mg/L, «buena». Con una balanza de 0,01 g, el error es de ±20 mg/L; con 200 mL sería de ±50 mg/L.

2. Turbidez fuera de tabla. NTU = (244,13 / cm)^1,511. Si el disco desaparece a 60 cm: 244,13 / 60 = 4,07; ln 4,07 = 1,403; × 1,511 = 2,121; e^2,121 ≈ 8,3 NTU. Un tubo de 60 cm no mide por debajo de unos 8 NTU.

3. Nitrato. Una tira expresada en N marca 15 mg/L: 15 × 62/14 = 15 × 4,43 = 66 mg/L de NO₃⁻. Supera 50 mg/L: esa agua no sirve para biberones.

4. Salinidad por densidad. Una lectura relativa de 1,006 a 20 °C da (1,006 − 1) / 0,00076 ≈ 8 g/L (±1,3): agua salobre, no apta para beber de forma habitual.

Fuentes

• OMS. Guidelines for Drinking-water Quality, 4.ª ed. con addenda 1 y 2, 2022. Cap. 4, 10 y 12.
• OMS. Sanitary inspection packages (drinking-water), 2024.
• OMS. Guidelines for Drinking-water Quality, 2.ª ed., vol. 3, 1997.
• OMS. Total dissolved solids in drinking-water, WHO/SDE/WSH/03.04/16, 2003.
• OMS. pH in Drinking-water, WHO/SDE/WSH/07.01/1, 2007.
• Fawell, J. et al. Fluoride in Drinking-water. OMS / IWA Publishing, 2006.
• Rahman, M.M. et al. «Effectiveness and reliability of arsenic field testing kits». Environmental Health Perspectives 110(7): 743-748, 2002.
• Myre, E.; Shaw, R. The Turbidity Tube: Simple and Accurate Measurement of Turbidity in the Field. Michigan Technological University, 2006.
• Hach. Chlorine, Free, DPD Method 8021, DOC316.53.01023.
• Oxfam WASH. Chlorination in Emergencies.
• GTFCC/OMS. Orientaciones de agua, saneamiento e higiene para el control del cólera.
• APHA/AWWA/WEF. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 23.ª ed., 2017. 1030 E, 2510 y 2540 C.
• Sphere Association. The Sphere Handbook, 4.ª ed., 2018.