¿Cuál es la densidad del agua y cómo calcularla?

La densidad del agua es una propiedad fisicoquímica que describe de forma general la proporción del peso de una masa de agua contenida en un volumen determinado. En el caso particular del agua, así como de muchas otras sustancias presentes en la naturaleza que se comportan como fluidos compresibles, su densidad puede cambiar dependiendo del estado en el que el agua esté: gaseoso, líquido o sólido.

Este cambio entre los tres estados de la materia va siendo gradual, dependiendo de la temperatura a la que esté el fluido y/o la presión a la que esté sometida la masa de agua. La densidad también va a cambiar, dependiendo de la composición del agua, si esta está en estado puro o tiene sólidos disueltos o en suspensión.

¿Cuál es la magnitud regular de la densidad del agua?

• Bajo condiciones estandarizadas, es decir, tomando en consideración el agua dulce pura (destilada), y realizándose la medición a 1 ATM de presión atmosférica y a 4 °C de temperatura, la magnitud de la densidad del agua tiene un valor de 1000 kg/m³. A medida que se incrementa su temperatura, y a presión constante, el agua va perdiendo densidad, llegando a un valor mínimo de 958 kg/m³ en estado líquido a los 100 °C, en el punto inmediatamente anterior a su cambio de fase al estado gaseoso.
• Por el contrario, en el punto opuesto del agua líquida, unos grados antes de llegar a la temperatura crítica de congelamiento (3,8 °C), la densidad se incrementa, llegando a su valor máximo referido anteriormente a 1 ATM (1000 kg/m³, o 1 kg/l, según las unidades de referencia que sean consideradas).
• Luego del incremento progresivo de la densidad del agua a menores temperaturas, ocurre un fenómeno curioso si se sigue reduciendo la temperatura hasta el momento justo del cambio de fase del agua desde el estado líquido al sólido; su densidad se reduce en ese momento, de manera repentina y evidente, hasta los 917 kg/m³ (a 0 °C), fenómeno que va acompañado simultáneamente de un aumento instantáneo de un 9% del volumen de dicha masa, permitiendo -por lo tanto- que el hielo formado pueda tener una flotabilidad positiva en medio de una masa de agua en estado líquido. 
• La densidad del agua en el planeta varía según la composición de dicha agua, siendo mas densa cuanto mas salada sea, y variando también no solo con la temperatura a la que esté sometida, sino con la presión. En general, el agua dulce es menos densa que el agua salada de los mares; y en estos, las zonas litorales que poseen agua salobre (mezcla de agua salada con dulce), como en los deltas, estuarios, rías y manglares, las aguas muestran el nivel mas bajo de densidad, acercándose al del agua dulce. Por el contrario, en aquellas otras zonas litorales donde hay una evaporación elevada de las masas de agua salada por altos niveles de insolación, como por ejemplo, en las salmueras de las salinas, los altísimos valores de salinidad del agua influyen en el considerable aumento de su densidad.

Existen tablas referenciales para expresar la magnitud de la densidad del agua destilada a diferentes temperaturas, manteniendo constante la presión estándar a 1 ATM, lo que equivaldría a determinar esos valores a nivel del mar.

De la misma forma, se pueden construir tablas referenciales de la densidad del agua pura a una misma temperatura, pero sometida a diferentes valores de compresión por efecto de la presión atmosférica, si la masa de agua está rodeada de aire, fuera de un cuerpo de agua, como el mar, un lago o una represa; o bien, por presión hidrostática, si la masa de agua que se está evaluando está situada a una determinada profundidad dentro de un cuerpo de agua mayor.

¿Cómo se puede calcular la densidad del agua?

Existen diferentes métodos para estimar la magnitud de la densidad de una masa de agua en particular, dependiendo de la precisión que se requiera en dicha determinación.

• De forma regular, la densidad del agua se mide de forma práctica con un aparato denominado densímetro o densitómetro de masas, cuyo funcionamiento se basa en la estimación del peso de un volumen determinado de una muestra de agua. Existen aparatos calibrados para diferentes intervalos de densidad, según las necesidades particulares de cada tipo de muestra.
• Otra forma de determinar la densidad del agua es a través de una medida indirecta que considere la salinidad derivada de los sólidos disueltos en ella. En este caso, se utiliza un aparato que registra el TDS (total de sólidos disueltos), a través de la medida de la conductividad eléctrica del líquido en cuestión, que el aparato transforma en unidades equivalentes a “partes por mil”. Se consideran sólidos disueltos a todas aquellas partículas que estén suspendidas en el agua y que tengan un diámetro menor a 2 micras.

Algunos datos curiosos sobre la densidad en diferentes cuerpos de agua salada

La salinidad de los mares no es constante, y se presenta toda una gradación de valores entre las principales masas de agua salada en el planeta. Algunos datos de densidad del agua salada que muestran esa variación, son mostrados a continuación:

1. Mar muerto: 230 g/l. Es el mayor grado de densidad de un cuerpo de agua natural del planeta. Esto permite una flotabilidad positiva extrema, pero restringe su capacidad de soportar una gran diversidad de formas de vida. De allí su nombre.
2. Mar Rojo en el Golfo Pérsico: 38-43 g/l.
3. Mar Mediterráneo: 38 g/l.
4. Océanos abiertos: 33-37 g/l.
5. Mar del Norte: 32 g/l.
6. Mar Báltico: 6-18 g/l.

Como puede observarse, los mares que funcionan como cuerpos de agua salada mas o menos confinados, con menores aportes de agua dulce, muestran los mayores valores de densidad de sus aguas; mientras que, las masas de aguas abiertas de los océanos, y las zonas marinas influenciadas por el aporte del agua de deshielo, son las que muestran niveles mas moderados, hasta extremadamente bajos, de densidad.