El Índice de Saturación de Langelier (LSI) es un modelo de equilibrio derivado del concepto teórico de saturación y proporciona un indicador del grado de saturación del agua con respecto al carbonato de calcio. Se puede mostrar que el Índice de Saturación de Langelier (LSI) se aproxima al logaritmo en base 10 del nivel de saturación de calcita.
Nivel de Saturación de Langelier
Se usa el concepto de saturación basado en el pH como variable principal. El LSI puede ser interpretado como el cambio requerido para llevar el agua a equilibrio. El agua con Índice de Saturación de Langelier (LSI) de 1.0 es una unidad por encima de la saturación. En tal caso, al reducir el pH por 1 unidad llevará el agua a equilibrio. Esto ocurre porque la porción de alcalinidad total presente como CO32- disminuye con el ph, de acuerdo a las reacciones de equilibrio que describen la disociación del ácido carbónico:
Si el LSI es negativo: No hay potencial de incrustaciones, el agua disolverá CaCO3.
Si el LSI es positivo: Se pueden formar incrustaciones y puede ocurrir precipitación de CaCO3.
Por otro lado, Si el LSI es cercano a cero: Línea Límite Potencial de Incrustación. Cambio en la Calidad del agua o la temperatura, o evaporación pueden cambiar este índice.
Indicador LSI
El LSI es probablemente el indicador más usado de potencial de incrustación de agua de enfriamiento. Es puramente un índice de equilibrio y trata solamente con la fuerza impulsora termodinámica para la formación y crecimiento de incrustaciones de carbonato de calcio. No proporciona indicación alguna de cuanta incrustación o carbonato de calcio precipitará para llevar el agua a un equilibrio.
Además, indica la fuerza impulsora para la formación de incrustaciones y crecimiento, en términos del pH como la variable maestra. A fin de calcular el LSI, es necesario conocer la alcalinidad (mg/l as CaCO3), la dureza cálcica (mg/l Ca2+ as CaCO3), los sólidos totales disueltos (mg/l STD), el pH actual, y la temperatura del agua (oC); sin embargo, si los STD (sólidos totales disueltos) son desconocidos, pero se conoce la conductividad, se pueden estimar los STD mg/L usando una tabla de conversión como la que se presenta a continuación.
| Conductividad ( micro-mho/cm) | STD (mg/L as CaCO3) |
1 | 0.42 |
| 10.6 | 4.2 |
21.2 | 8.5 |
42.4 | 17.0 |
63.7 | 25.5 |
84.8 | 34.0 |
106.0 | 42.5 |
127.3 | 51.0 |
| 148.5 | 59.5 |
169.6 | 68.0 |
190.8 | 76.5 |
212.0 | 85.0 |
410.0 | 170.0 |
610.0 | 255.0 |
812.0 | 340.0 |
1008.0 | 425.0 |
El LSI se define así:
LSI = pH – pHs
Donde:
El pH es el valor medido del pH del Agua
pHs es el pH a saturación en calcita o carbonato de calcio definido como:
pHs = (9.3 + A + B) – (C + D)
Donde:
A = (Log10 [STD] – 1) / 10
B = -13.12 x Log10 (oC + 273) + 34.55
C = Log10 [Ca2+ como CaCO3] – 0.4
D = Log10 [alcalinidad como CaCO3]
Ejemplo de Cálculo del Índice de Saturación de Langelier
Análisis de Agua:
pH = 7.5
TDS = 320 mg/L
Calcio = 150 mg/L (o ppm) como CaCO3
Alkalinity = 34 mg/L (o ppm) como CaCO3
Fórmula LSI:
LSI = pH – pHs
pHs = (9.3 + A + B) – (C + D) donde:
A = (Log10[STD] – 1)/10 = 0.15
B = -13.12 x Log10(oC + 273) + 34.55 = 2.09 a 25°C y 1.09 a 82°C
C = Log10[Ca2+ como CaCO3] – 0.4 = 1.78
D = Log10[alcalinidad como CaCO3] = 1.53
Cálculo a 25oC:
pHs = (9.3 + 0.15 + 2.09) – (1.78 + 1.53) = 8.2
LSI = 7.5 – 8.2 = – 0.7
Por lo tanto no hay tendencia a la formación de incrustaciones.
Cálculo a 82oC:
pHs = (9.3 + 0.15 + 1.09) – (1.78 + 1.53) = 7.2
LSI = 7.5 – 7.2 = + 0.3
Por lo tanto ligera tendencia a la formación de incrustaciones.