Tratamiento para piscinas

 

 

Necesidad de tratamiento del agua de las piscinas

Varios contaminantes se introducen en las piscinas debido tanto a los bañistas como al entorno circundante. Los contaminantes van desde virus y bacterias infecciosos transmitidos por el agua hasta materia disuelta y no disuelta (en su mayoría orgánica). Esto lleva a la necesidad de un tratamiento efectivo del agua para asegurar un ambiente saludable en lad piscinas.

 

Tabla de contenidos

El objetivo de esta página es proporcionar un amplio resumen de los aspectos fundamentales en el tratamiento del agua de las piscinas. Como se mostrará más abajo, el uso de ozono abre nuevas posibilidades, incrementando significativamente el desempeño del tratamiento del agua y facilitando su operación

  1. Problemas relacionados con la cloración
  2. Tratamientos existentes
  3. Cloración
  4. Tratamiento UV
  5. Ozonización
  6. El proceso de ozonización
  7. PFD para la ozonización des agua de las piscinas
  8. Resumen y comparativa de desinfectantes
  9. Comparativa de la eficacia de los desinfectantes
  10. Comparativa del precio de los desinfectantes
  11. Ventajas de Ozonetech
  12. Diseño de procesos

 

Problemas relacionados con la cloración

Se han empleado diferentes métodos para obtener una calidad suficientemente alta en el agua. Entre los métodos más comunes se encuentran filtros de malla y filtración de arena, tratamientos químicos (por ejemplo por floculación y descalcificación), y desinfección con cloro/ozono/UV. A menudo se combinan diferentes tecnologías, dependiendo del nivel de contaminante presente y la calidad de agua deseada. Hasta ahora el método de desinfección más común era la cloración. Sin embargo, la cloración también es asociada con complicaciones relacionadas con efectos sobre la salud para los nadadores. Por ejemplo, en 2014 la revista científica Environmental Science and Technology publicó un artículo que muestra que el ácido úrico (y compuestos químicamente similares de fluidos corporales) y el cloro forman cloruro de cianógeno (CNCl) y tricloramina (NCl3). Estos dos compuestos se asocian con irritación de la mucosa (Lian et al. 2014) (Chen et al. 2007) y daños en el sistema respiratorio (NIOSH, Septiembre 2015) lo cual puede causar que los banistas no usen la piscina. Otros subproductos de la cloración conocidos son las trihalometanos (THMs), causantes de daños a la salud. Mediante el uso de otros desinfectantes distintos a la cloración se pueden reducir estos efectos. Por ejemplo, el tratamiento con ozono posibilita el uso de muy bajas cantidades de cloro, reduciendo el consumo de agua, la demanda energética, y mitigando efectos negativos sobre la salud causados por los subproducts del cloro.

By-products from chlorination

Subproductos de la cloración: ácido úrico, tricloramina y cloruro de cianógeno

 


Tratamientos existentes

El diseño estándar del proceso del tratamiento de agua de las piscinas se basa normalmente en las siguientes etapas: filtración, desinfección, tratamiento químico, y cambio del agua.

La filtración típicamente se lleva a cabo en dos pasos. En el primer paso, se eliminan los contaminantes más grandes como el pelo, y en el segundo paso, se eliminan partículas pequeñas.

La desinfección lleva a la desactivación de microorganismos y a la descomposición química de la materia orgánica. Esto se logra normalmente mediante la cloración del agua, pero también puede lograrse mediante ozonización y tratamiento UV. Estas alternativas tienen sus ventajas y desventajas.

Además, el tratamiento químico se utiliza a menudo para ablandar el agua (esto es, para eliminar los iones calcio y magnesio) o para llevar a cabo la floculación (es decir, para neutralizar las partículas cargadas negativamente lo que hace que formen partículas más grandes que pueden ser eliminadas por filtración).

 

Cloración

El denominada “cloro” de manera coloquial, comprende de hecho un grupo entero de sustancias. Compuestos comunes del cloro son, por ejemplo, el cloro gaseoso, hipoclorito sódico (líquido), hipoclorito de calcio (granulado), electrólisis in situ de solución NaCl, isocianuratos clorados (cloro estabilizado) y dióxido de cloro Todas estas sustancias basadas en cloro comparten la propiedad de formar cloro libre en soluciones acuosas fácilmente disponibles para la desinfección del agua. Los cloros libres son típicamente iones de hipoclorito (ClO-) y ácido hipocloroso (HClO)

En el proceso de cloración, el nivel de cloro debe ser equilibrado para permitir una desinfección suficiente, y , al mismo tiempo, minimizar las molestias de los usuarios de las piscinas. Según la OMS, el nivel de cloro libre no debería superar 3 mg/L en piscinas públicas y semi-públicas.

El nivel máximo de cloro combinado para todas las temperaturas a pH 7.2 - 7.6 no debe exceder 0.4 mg/L. Todos los tratamientos químicos a base de cloro comparten el mismo problema; todos ellos conducen a la acumulación de cloro combinado, que es la fuente de las molestias mencionadas anteriormente. Por lo tanto, cuando se utiliza la cloración, se debe agregar agua de reposición fresca regularmente al sistema para diluir y mantener un nivel aceptable de cloro combinado. Cuando se utilizan isocianuratos clorados, el nivel máximo de ácido cianúrico propuesto por la OMS es de 100 mg/l.

Chlorination oxidation agents

Agentes oxidantes por cloración: gas de cloro, ácido hipocloroso e isocianurato clorado

 

Tratamiento UV

La radiación ultravioleta (UV) es otra tecnología usada para el tratamiento de agua de piscinas. Se emplea una lámpara UV para generar radiación en el espectro UV, lo que desactiva eficazmente los microorganismos, virus, y algas al destruir físicamente su ADN. Suele ser empleado como complemento a la cloración, lo que facilita una reducción en el consumo de cloro. Por otro lado, la radiación UV también degrada parte del cloro, lo que provoca una creciente demanda de cloro.


Ozonización

A diferencia de los productos químicos tradicionales empleados para desinfectar y limpiar, el ozono es generado in-situ. La ozonización utiliza oxígeno generado de manera natural, eliminando la necesidad de los procesos de manejo de productos químicos. El ozono se produce mediante la aplicación de alto voltaje a través de una descarga dieléctrica (Descarga de Corona) que ioniza los átomos de oxígeno y forma moléculas de ozono. El ozono es un oxidante mucho más fuerte que el cloro, y una vez aplicado el ozono inmediatamente reacciona con contaminantes, sin dejar subproductos.

Los principales mecanismos para la desinfección mediante ozono incluyen: destrucción de las paredes celulares de microorganismos, reacciones de oxidación en radicales, descomposición de ácidos nucléicos (ADN y RNA), y rotura de enlaces carbono-nitrógeno (esenciales en la mayoría de compuestos orgánicos como proteínas). Dos factores principales influencian la efectividad de la desinfección con ozono, concretamente el tiempo de contacto y la concentración de ozono.

Ozone molecule

Molécula de ozono


El proceso de ozonización

El proceso de ozonización consta de cinco pasos básicos; a saber; preparación del gas de alimentación, generación de ozono, contacto, reacción al ozono y destrucción del ozono:

PFD ozonation

Descripción general del proceso de ozonización

El gas de alimentación del generador de ozonose añade en forma de oxígeno purificado o de aire atmosférico.El oxígeno purificado se puede añadir a la piscina, pero es preferible que sea producido in-situ a partir del aire atmosférico con una unidad de separación de aire que genera una alimentación de oxígeno del 93 %.

Mediante el uso de oxígeno de alta pureza en combinación con un eficaz sistema de refrigeración, Ozonetech es capaz de ofrecer un diseño de generador de ozono altamente compacto. Ozonetech suministra sistemas con capacidades de producción que van desde 5-5000 gramos O3/hora.

El ozono se disuelve eficazmente en el agua de la piscina meadiante inyección Venturi. De esta manera, la mayor cantidad posible de ozono se transfiere al agua para su posterior desinfección en el tanque de reacción, como se representa a continuación en el diagrama de flujo del proceso.

El ozono disuelto se distribuye uniformemente en el tanque de reacción de ozono. Aquí es donde se lleva a cabo el proceso de desinfección. Es importante proporcionar suficiente tiempo de contacto para conseguir buenos resultados de desinfección. Para optimizar el proceso de desinfección se deben controlar tres parámetros clave, concretamente la concentración de ozono, el contacto, y el tiempo de reacción.El último paso en el proceso de ozonización involucra la destrucción por ozono de los gases de escape para así asegurar un entorno de trabajo saludable para los operarios.

 

PFD para la ozonización del agua de las piscinas

PFD for pool water ozonation

Diagrama de flujo del proceso de ozonización del agua de piscina

 

 

Resumen y comparativa de desinfectantes

Para ofrecer un resumen de los tratamientos alternativos más comunes tanto los beneficios y desafíos del tratamiento con ozono como del tratamiento UV y cloración se comparan en la tabla siguiente:

Beneficios y desafíos de los tres desinfectantes comunes

  Beneficios Desafíos
Cloración
  • Costes de instalación relativamente bajos
  • Desinfectante bastante eficaz
  • Proporcionar desinfección residual
  • Da lugar a la formación de compuestos no saludables
  • Elevado consumo energético y de agua
  • Emisión de compuestos clorados
  • Requiere adiciones continuas y manejo de químicos tóxicos
  • Efectos corrosivos
Tratamiento UV
  • Costes de instalación relativamente bajos
  • Sin uso de químicos
  • Sin desinfección residual
  • Sin potencial de oxidación directa
  • Complicaciones en la dósis
  • Problemas de ensuciamiento
  • Formación de turbidez
Tratamiento con ozono
  • Desinfectante muy eficaz
  • Costes de operación bajos
  • Respetuoso con el medio ambiente
  • Reduce enormemente la cantidad de cloración requerida
  • Eficacia biocida no dependiente del pH
  • No subproductos dañinos
  • Aumenta la eficacia del filtro de arena
  • Reduce el consumo de agua
  • Costes de instalación más elevados
  • Sin desinfección residual

 


Eficacia de los desinfectantes(comparativa)

En base a valores CT para la desinfección de virus brindada por la EPA, se ha hecho una comparativa gráfica entre el cloro, la cloramina, el dióxido de cloro, y el ozono. Un valor bajo de CT representa un desinfectante eficaz.

CT-value comparison for main chemical disinfectants

Comparativa de los valores CT para los principales desinfectantes químicos

Debido al alto valor CT de la cloramina, se presenta seguidamente un grafico adicional para mostrar la relación entre el ozono, dióxido de cloro, y cloro.

CT-value comparison for main chemical disinfectants (except chloramine)

Comparativa de los valores CT para los principales desinfectantes químicos (excepto la cloramina)

Los gráficos muestran claramente las pequeñas cantidades de ozono necesaria para llevar a cabo la desinfección, posicionandose el ozono en la parte superior del gráfico como el desinfectante comercial más eficaz.

 

 

Precio de los desinfectantes (comparativa)

A continuación se muestra una comparación de los costes estimados entre el tratamiento con hipoclorito y la ozonización, tomando como referencias piscinas comerciales de 25 × 25 m, operada 350 días al año. La comparativa incluye los costes químicos del hipoclorito para la cloración, y los costes del consumo energético para un generador de ozono acoplado a un concentrador de oxígeno.

Hypochlorite vs. ozone chemical cost

Comparativa del coste de la cloración vs. ozonización


Ventajas de Ozonetech

Ozonetech ofrece la tecnología premium más moderna, con alta fiabilidad y eficacia, bajo consumo energético, y bajos costes de mantenimiento. Otras ventajas con Ozonetech son:

  • Larga durabilidad del generador de ozono. Esto se debe en parte al eficaz sistema de enfriamiento y al hecho de que el oxígeno concentrado, filtrado y secado es alimentado al generador.
  • Ozonetech ofrece instalaciones llave en mano, garantizar un funcionamiento fiable del proceso.
  • Diseño compacto, con la posibilidad de incrementar la capacidad de desinfección debido a un diseño modular del generador.
  • Alta concentración de ozono, maximizando la efectividad del tratamiento.

Diseño de procesos

Las ecuaciones presentadas en los siguientes párrafos pueden utilizarse para estimar los requerimientos de capacidad de un proceso de ozonización potencial para el tratamiento del agua de piscinas.

 

Capacidad del tratamiento

Para calcular la capacidad requerida por el sistema de tratamiento del agua, algunos de los factores más importantes son: tamaño de la piscina, tipo de piscina, y la temperatura de la misma. Para calcular el caudal/capacidad del sistema de tratamiento, se puede emplear la siguiente ecuación:

Water treatment capacity

Capacidad del tratamiento del agua

T es el tiempo que tarda el equivalente a todo el volumen de la piscina en recircularse en el sistema de tratamiento de agua. Un valor de d/T = 0.55 representa “el peor de los casos”, y este valor será empleado para referencias posteriores. Además, se usa un valor de f de 0.8 al ser típico en piscinas olímpicas.
La ozonización se aplica a una corriente de derivación que normalmente se encuentra en el rango del 25 % del caudal principal de tratamiento de agua. Esto da la siguiente expresión para el caudal a través del sistema de ozonización, “Q(byflow)”, que requiere ozonización:

Water by-flow for ozone treatment

Flujo de agua para tratamiento con ozono

Para 28 ⁰C o 33-35 ⁰C, el agua requiere una ozonización de 0.8 y 1.2 mg/l, respectivamente. El equipo de contacto permite una eficacia de disolución del ozono generado de aproximadamente el 90%. Sin embargo, se puede utilizar una eficiencia de disolución de 0,8 para un margen adicional. Además, la capacidad del generador de ozono disminuye con el tiempo. Por lo tanto, puede utilizarse una disminución de la capacidad del 10 % (para ser previsores). Para estimar la producción requerida de ozono del generador, “Q (O3)”, se podría usar la siguiente fórmula:

Required ozone demand

Demanda de ozono necesaria

 

Tanque de reacción

Para estimar el tamaño del tanque de reacción, se debería usar un tiempo mínimo de reacción de 2.5 minutos dada una concentración de ozono de 1 mg O3/L. Esto equivale a un valor CT de 2.5 (mg · min/L), el cual es definitivamente seguro y suficiente para el agua de las piscinas. A modo de ejemplo, un by-flow (al sistema de ozonización) de 60 m3/h requiere un volumen del tanque de reacción de 2.5 m3.

 

Ozone tech