Chapter 5 Countering Kernel Rootkits with HookSafe
5.2 Problem Overview
5.5.1 Effectiveness Against Kernel Rootkits
• Entre las variables que influyen en la remoción del color y/o turbiedad, podemos citar: tipos y dosis de coagulante empleado, efecto del pH, alcalinidad, tipo y origen del color y turbiedad y tipos y dosis del ayudante de coagulación.
Estos parámetros pueden ser determinados con mucha exactitud a nivel de laboratorio, por tal razón enfocaremos el principio teórico para entender en forma práctica el manejo de los equipos a utilizar en cada caso..
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• Determinación de la turbiedad
Método Nefelométrico
La turbiedad en el agua se atribuye principalmente a las partículas sólidas en suspensión, que disminuyen la claridad y reducen la transmisión de la luz en el medio.
Puede ser provocada por plancton, alga, detritos orgánicos, y otras sustancias del proceso natural de la erosión o adición de desechos domésticos o industriales.
La turbiedad puede reducir la eficiencia de la cloración, debido a la protección física de los microorganismos en contacto directo con los desinfectantes.
Además, las partículas de turbiedad transportan materia orgánica absorbida que pueden provocar sabor y olor.
Métodos usuales para determinación de turbiedad no miden adecuadamente estas características perjudiciales al proceso de tratamiento de agua.
Así, un agua con 30 unidades de turbiedad puede coagular más rápidamente que una con 5 o 10 unidades.
Cabe señalar que la turbiedad, representa un requisito estético de calidad, y podrá tener su valor oscilado hasta 5 NTU.
Entretanto, estudios más recientes han asociado la presencia de turbiedad en fuentes que reciben desagües domésticos, con la presencia de organismo patógeno.
La turbiedad hasta ese entonces exclusivamente bajo el enfoque estético, se vuelve un requisito sanitario de calidad. En este caso, lo que va interesar, en el agua producida, no son 5 unidades de turbiedad, sino 0,1 unidad de turbiedad, como medida indirecta para evitar la presencia de organismos patógenos.
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Variables que controlan la turbiedad
Coagulación de la turbiedad
La turbiedad en el agua es causada por la presencia de materia en suspensión tal como arcilla, partículas orgánicas, plancton y otros organismos microscópicos, presentándose cuatro tipos.
➢ Alta turbiedad, alta alcalinidad
Sistema de más fácil tratamiento, debido a que con esta agua muchos coagulantes son efectos.
Los polímeros proveen una buena desestabilización y una concentración grande de partículas permite fácil floculación en los aglomerados.
Para tratar este tipo de agua se requiere materiales de alto peso molecular. Las sales de aluminio y hierro generalmente son efectivas. El sulfato de aluminio actúa mejor en una región de pH entre 6 y 7, y las sales férricas en una región de pH entre 5 y 7.
Cuando se emplean estos coagulantes es posible que no necesiten ayudantes de coagulación o adición de alcalinizante para controlar en pH.
➢ Alta turbiedad, bajo alcalinidad
Aquí los polímeros funcionan como en el caso anterior. También son efectivas las sales de hierro y aluminio, pero se debe controlar cuidadosamente en pH durante la prueba.
La coagulación se efectúa con mayor eficiencia en los mismos rangos de pH que el caso anterior. Puede ser necesaria la adición de alcalinizantes para prevenir que baje el pH por debajo de los niveles óptimos requeridos para la formación de los flóculos.
➢ Bajo turbiedad, alta alcalinidad
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Usualmente se deben adicionar partículas antes de polímero.
Se requieren altas dosis de coagulantes para producir la precipitación del hidróxido de aluminio Al(OH)3(s) o el Fe(OH)3(s).
Los precipitados gelatinosos pueden ser ligeramente estables.
Se puede reducir la dosis de alúmina si adiciona arcillas o sílice activada, produciendo un flock más pesado. De igual manera se puede lograr este efecto adicionando polímeros aniónicos.
➢ Baja turbiedad, baja alcalinidad
Estas aguas son las más difíciles de coagular. Debido a la baja turbiedad los polímeros no trabajan solos. Como en el caso anterior, para aumentar la turbiedad se pueden adicionar arcilla.
Las cuales de aluminio y hierro generalmente son inefectivas si se usan solas, debido a que pH puede bajar a niveles más bajos que el rango de precipitación del Al(OH)3(s) y Fe(OH)3(s) para que se produzca
floculación.
Similarmente, la floculación es demasiado baja para permitir la agregación si se utilizan los polímetros metálicos para alcanzar la carga de neutralización.
Para aliviar el problema se pueden tomar las siguientes decisiones: a) Adición de cal u otro alcalinizante.
b) Adicionar arcillas o sus equivalentes.
• Coagulación del color
El color en el agua debe en principio a la presencia de materia orgánica natural, especialmente de los ácidos húmicos y fúlvicos.
Los ácidos húmicos son los componentes solubles en bases fuertes pero insolubles en ácidos fuertes; los ácidos fúlvicos son solubles en ácidos y bases. Los primeros se pueden agregar naturalmente en partículas coloidales con los pesos moleculares más altos aparentemente, los segundos tienen pesos moleculares más bajos.
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Debido a la presencia de los grupos carboxílicos y fenólico, las sustancias húmicas tienen una alta capacidad de intercambio catiónico y pueden concentrar o enlazar iones metálicos. Debido a sus características orgánicas ellos pueden acumular compuestos orgánicos hidrofóbicos, incluyendo algunos pesticidas.
También los polímetros catiónicos se han usado con muchos éxitos para remover el color. Puede obtenerse una buena remoción tratando un agua que contiene 160 unidades de color con 60 mg/de polímero catiónico a un pH cerca de 5, los valores de pH más altos y bajos permiten remociones menos eficientes. En la mayoría de los casos, los polímeros catiónicos parecen actuar del mismo modo que el aluminio. Un polímero en necesario para precipitar las sustancias húmicas cargadas negativamente.
• Coagulación Simultánea de color y Turbiedad
El color y la turbiedad reaccionan de manera diferente en la coagulación por lo que resulta difícil el tratamiento de agua que contiene concentraciones objetables de ambos.
Cuando hay suficiente cantidad de arcilla para absorber todas las sustancias húmicas del agua, la presencia de los materiales orgánicos absorbidos incrementa la dosis de polímero para remover la turbiedad. Cuando existe un exceso de ácidos húmicos la turbiedad es cubierta con compuestos orgánicos y los ácidos húmicos y fúlvicos permanecen en solución.
El polímero reacciona primero con los compuestos orgánicos solubles para formar precipitados coloidales.
Después se completa con el polímero adicional que reacciona con la turbiedad y las partículas orgánicas coloidales.
Las dosis de polímeros son más altas que las necesarias para remover sólo turbiedad.
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En otras palabras, las dosis de coagulante son mayores para tratar aguas con solo color o turbiedad.
• Aparatos para determinar la turbiedad
Se utiliza en esta determinación un turbidímetro; este aparato consta de:
- Fuente luminosa.
- Juego de lentes.
- Cuba.
- Se calibra el equipo con los patrones de acuerdo con las escalas de trabajo.
- Se coloca aproximadamente 50 ml de muestra en la cuba; cubriendo ésta con un cono de protección.
- Proceder a la lectura en las escalas de equipo. • pH
El pH del agua es una forma de expresar la concentración del ion hidrógeno presente en el agua.
𝑝𝐻 = − 𝑙𝑜𝑔[𝐻]0 𝑝𝐻 = 1 [𝐻]
Debe tener presente que la concentración de (H+) o de (OH-) jamás podrá ser reducida a cero.
Normalmente se acostumbra construir una escala de pH en la siguiente forma;
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ESCALA DE pH
RANGO ÁCIDO RANGO BÁSICO
MÁS ÁCIDO MÁS BASICO
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Importancia del pH
El pH es de gran importancia, debido a su influencia en los procesos de coagulación, desinfección, ablandamiento, corrosión, etc.
Existe además, una relación entre el pH, la alcalinidad y el contenido de CO2.
Determinación del pH
Método electrométrico
Principio
El principio básico para medir el pH electrométricamente, es la determinación de la actividad del ion de hidrógeno, usando la medida potenciométrica a través del electrodo de hídrógeno y electrodo de referencia.
La medida de pH es uno de los parámetros más importantes en el análisis del agua.
Prácticamente todas las etapas del tratamiento de agua de distribución dependen del pH, esto es, de neutralización ácido – base, ablandamiento del agua, precipitación, coagulación, desinfección y control de corrosión.
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A una determinada temperatura, la intensidad de la característica ácida o básica está indicada por el pH o la actividad del ion de hidrógeno.
Color
Es en importancia el segundo parámetro físico del agua y aunque está íntimamente ligado a la turbiedad, puede presentarse como una característica independiente de ella.
Las aguas que exhiben un tinte amarillo caramelo se denomina "aguas de pantano” o "terrosas" o el término más aplicable "aguas coloreadas" definen de por sí el color, que incide sobre el aspecto estético de la misma, quitándole la transparencia.
A pesar de lo complejo del tema, parece ser lo más aceptado que el color natural del agua, excluyendo el que resulta de descargas industriales, puede provenir de:
a) La extracción acuosa de sustancias de origen vegetal vivo.
b) La Solución de productos resultantes en el proceso de descomposición de la madera.
c) La solución de materia orgánica del suelo;
d) La presencia de hierro y otros compuestos metálicos; e) Una combinación de los procesos descritos.
Se han comprobado así mismo que en el proceso de formación del color en el agua intervienen factores como el pH y la temperatura, el tiempo de contacto, la materia orgánica y vegetal disponible, etc.
Debido a que la materia que origina el color es tan variada, así mismo existen muchas variantes que determinan los métodos de remoción del color; mientras en algunos casos la coagulación por compuestos como alumbre o sulfato férrico a pH bajos resulta extraordinariamente efectivo para la remoción, en otros se tiene que recurrir a otras variantes (como las unidades de contacto o filtración ascendente) para lograr un proceso efectivo.
Recientes estudios han llegado a comprobar que la aplicación de cloro como esterilizante hecha en presencia de color, puede, dependiendo de la naturaleza
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de las sustancias que lo causan, (ácidos húmicos en particular) dar origen a la formación de trihalometanos, compuestos que tienen efectos cancerígenos en animales.
El cloroformo, que es el más común de los trihalometanos encontrados en el agua de debida, ha mostrado tener estos efectos en animales.
La EPA recomienda como criterio en aguas crudas, y por razones puramente estéticas, que éstas no excedan de 75 U de color; se debe sin embargo tener en cuenta que éste puede ser removido eficientemente por métodos convencionales y como medida preventiva la aplicación de cloro como agente desinfectante se debe hace después de que el color haya sido removido para evitar la posible formación de posibles compuestos nocivos.
• Unidades de Color (UC)
Al igual que con la turbiedad, no existe una correlación directa entre el color de un agua y si índice de contaminación, pero debe tener en cuenta que un agua altamente coloreada despertará sospechas en los consumidores con el consiguiente peligro que estos busquen fuentes alternativas peligrosas pero con color más bajo para abastecerse.
Se expresa en Unidades de Color (UC). Unidad de color es la que se obtiene por 1 mg platino (generalmente se usa el cloro – platinato de potasio CI6PtK2), disuelto en un litro de agua.
Es importante recordar que el color del agua es directamente proporcional al valor del pH. Es importante que el reporte el valor del color también se haga del pH , a fin de poder hace la comparación entre una y otra agua. El límite de color aceptado para agua potable urbana según criterios recomendados por la Organización Mundial de la Salud (OMS) de 1997 es de 15 unidades de color.
• Remoción del Color
No hay evidencia que el color pueda causar daño a la salud. Las razones por la que se le remueve el agua son:
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Estéticas: La mayoría de la gente prefiere un agua incolora.
Químicas: El color dificulta el proceso de cloración aumentando la demanda de cloro de agua. A veces produce mal sabor. Interfiere en los análisis colorimétricos. Complica el proceso de coagulación, estabiliza el hierro y manganeso en solución.
Industriales: Interfiere ciertos procesos industriales.
Obstaculiza el funcionamiento de resinas aniónicas de intercambio iónico. El agua coloread es generalmente ácida, blanca, con baja alcalinidad. El color se puede remover con coagulantes metálicos como el Al (III) y el Fe (III). Frecuentemente este último es más eficiente, pero tiene la desventaja que si excede el dosaje óptimo, queda un alto contenido de hierro en el agua.
El pH para remover el color es más bajo que el que se necesita para remover la turbiedad. Para sales de aluminio el color se remueve mejor a pH entre 5,0 y 6,0, mientras la turbiedad se remueve mejor entre 6,0 y 7,0. Para sales de hierro el pH óptimo para la remoción de color está entre 3,2 y 4,5 mientras que para la turbiedad está 4,0 y 7,0.
En la remoción del color parece ser que el mecanismo de desestabilización de los coloides no juega un papel importante. Lo más probable de los coloides no juega un papel importante. Lo más probable es que el color sea absorbido químicamente por los precipitados poliméricos de los productos de hidrólisis de los coagulantes.
• Determinación de color
Métodos: comparativo
En el agua, el color puede ser de origen mineral o vegetal, causado por sustancias metálicas como el hierro o magnesio, materias orgánicas naturales, algas, plantas acuáticas y protozoarios, o por residuos orgánicos o inorgánicos de industrias, tales como: minería, refinerías, explosivos, pulpa y papel, químicos y otras.
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El método de evaluación de la unidad del color es de la comparación con patrón de cobalto-platino, o sea, el de color producido por 1 mg/l de platino.
Los resultados se expresan convencionalmente en unidades de color. El color en sistemas públicos de abastecimiento de agua, es estéticamente indeseable para el consumidor y económicamente perjudicial para algunas industrias.
a) Aparatos
Se utiliza para esta determinación el colorímetro, que consta de:
- Fuente luminosa
- 2 tubos de vidrios
- 1 ó 2 bases con disco colorido
b) Procedimiento analítico
□ Llenar uno de los tubos del aparato con el agua en análisis hasta la marca señalada. Luego colocar el tubo en el alojamiento de la derecha del aparato.
□ Girar el disco hasta obtener coloración igual, o hasta que la coloración del agua que se ésta analizando quede comprendida entre dos coloraciones sucesivas del disco.
□ El valor se obtiene de la lectura apropiada del aparato, determinado el color el agua en unidades del color (UC).
□ Si la coloración del agua fuera mayor que la graduación máxima del disco, tomar un volumen de agua y mezclar con un volumen igual de agua destilada, o sea, diluir 1:1.
Hacer la determinación y multiplicar el resultado por 2.
Si la coloración se mantiene alta, tomar un volumen de agua y mezclar con 2 volúmenes de agua destilada.
Hacer la determinación y multiplicar por 3,4 y así sucesivamente.
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• Temperatura
Aunque a primera vista la temperatura pueda pasar inadvertida, en realidad el cambio de temperatura en una fuente de agua puede causar un gran efecto; muchas veces éste es un factor crítico.
Se sabe que los organismos aeróbicos necesitan del oxígeno presente en el agua y también que a mayor temperatura, menor solubilidad de los gases y mayor actividad biológica.
Por lo tanto, el aumento de la temperatura disminuirá la cantidad de oxígeno, aumentará la actividad bacteriana y podrá llegar a producir condición séptica con los consiguientes problemas de malos olores y sabores.
Los cambios de temperatura en el agua pueden ser motivados por cambios climáticos o debido a desechos industriales.
Los efectos de la temperatura no sólo se evidencian en la creación de zonas deficientes en oxígeno, sino también en el sabor del agua; influyen en los distintos procesos de tratamiento, como en el caso de la coagulación química, filtración, desinfección, etc.
Por otro lado, a altas temperaturas se aceleran los problemas de corrosión de tuberías.
Con el descenso de la temperatura, la viscosidad del agua aumenta y con ella disminuyen la sedimentabilidad de los flocks y la velocidad de reacción química.
Para evitar estos problemas, se acostumbra aumentar las dosis de coagulante y aumentar la probabilidad de choques, lo más próximo al pH
de floculación y adicionar auxiliares de floculación tales como arcillas y polielectrólitos.
Efecto de la Temperatura
Es uno de los parámetros físicos importantes y está determinado por múltiples factores que lo hacen continuamente.
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Excepto en caso como el descrito, el factor temperatura se toma como naturalmente se presenta en el agua cruda, pero es muy importante porque actúa como elemento que retarda o acelera la actividad biológica, la absorción de oxígeno, la precipitación de compuestos, la formación de depósitos, la desinfección por cloro y puesto que tiene influencia sobre viscosidad, afecta también indirectamente los procesos de mezcla, floculación, sedimentación y filtración.
El factor temperatura no se ha tomado mucho en consideración cuando se importan a los países bienes de tecnología foránea, diseñados y concebidos para ciertas condiciones ambientales que al ser localizados en ciudades de diferentes condiciones climatológicas trastornan todos los procesos y pueden llevarlos a completos fracasos.
Determinación de la Temperatura
• Temperatura del aire.- Se deber usar un termómetro de buena
calidad, calibrado y muy sensible, para registrar la temperatura del medio ambiente; debe mantenerse bajo sombra, apartado de la iluminación directa del sol; en un lugar aireado.
• Temperatura del agua.- Puede ser tomado en el agua de ingreso
para el tratamiento o el de egreso.
Se sumerge el termómetro en el agua y se lee: Cuando no oscila ya el líquido indicar.
Con el bulbo del termómetro todavía sumergido en el agua.
Si se utiliza un termómetro de mercurio, debe estar protegido con una canastilla metálica, en casa de rotulo el mercurio incide sobre la calidad del agua.
El rango del termómetro debe ser de – 10ºC calibrado y de alta confiabilidad.
Alcalinidad
Es la medida de la capacidad del agua para neutralizar ácidos, aunque los aniones de ácidos débiles (bicarbonatos, carbonatos, hidróxido, sulfuro, bisulfuro, silicato y fosfato) pueden contribuir a la alcalinidad;
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la composición de la alcalinidad es función del pH, la composición mineral, la temperatura y la fuerza iónica.
Por regla general está presente en las aguas naturales como un equilibrio de carbonatos y bicarbonatos con el ácido carbónico, aunque con una tendencia a que los iones de bicarbonatos sean prevalentes, de ahí que un agua pueda tener bajo alcalinidad y un pH relativamente alto o viceversa, por lo cual su medida solamente no tiene importancia como factor de calidad.
La alcalinidad es importante en el tratamiento porque reacciona con coagulantes hidrolizables (como sales de hierro y aluminio) para dar origen al proceso de floculación.
Por regla general la alcalinidad natural presente en el agua cruda es suficiente para producir este proceso, pero si ésta es baja, debe recurrirse a la adición de un alcalinizante primario (generalmente hidróxido de calcio) para incrementarla, lo cual incide en los costos de operación. Tiene incidencia sobre el carácter corrosivo o incrustante que pueda tener en el agua y si presente en cantidades altas tiene además efecto sobre el sabor.
La EPA no hace ninguna recomendación especial para la alcalinidad en fuentes de agua ya que ésta se liga a factores como pH y dureza,