Cloración de agua potable y automatización en el control del proceso
La mayoría de las aguas aun habiendo sido tratadas se encuentran en su mayoría contaminadas por microbios nocivos para el organismo humano, debido a esto se precisa una desinfección eficaz; el proceso de la desinfección es extraordinariamente importante desde el punto de vista tanto higiénico como estético, el primer objetivo del proceso es el de evitar la transmisión de enfermedades y el segundo es el de impedir el desarrollo de algas microscópicas que producen turbidez en el agua (color verdoso).
El tratamiento de agua para potabilización en el que se incluye la desinfección, se realiza generalmente a partir de dos fuentes de características bien diferenciadas:
- Agua Superficial: Son aguas expuestas al medioambiente (lagos, ríos, embalses) por lo cual son susceptibles a su contaminación, debido a esto es necesario someterlas a un tratamiento exhaustivo antes de ser catalogadas como aguas potables.
- Aguas subterráneas: Son aguas originadas por la infiltración natural del agua superficial lo que dificulta su explotación, en este tipo de aguas, el sistema natural de filtración hace que en muchos casos se tenga un agua con nivel alto de pureza, lo que se traduce en un tratamiento menos intensivo como en el caso de las aguas superficiales.
Los productos de la familia del cloro más habituales para la desinfección del agua son: Cloro gaseoso, hipoclorito sódico e hipoclorito cálcico. Además de su aplicación como desinfectante, el cloro y sus derivados han demostrado ser útiles también en:
- Control de olores y sabores
- Prevención de crecimiento de algas
- Eliminación de hierro y manganeso
- Destrucción de ácido sulfhídrico
- Eliminación de colorantes orgánicos
- Mejora en la coagulación por silica
En la mayoría de los casos, la determinación del cloro residual en aguas se realiza por reacción con DPD, en el control de la cloración se debe tomar en cuenta varios parámetros que permiten establecer que se ha sobrepasado el punto de ruptura (Punto en después del cual esta presenta el cloro libre) en la curva de la demanda de cloro.
Protocolo de Cloración
De manera general, un protocolo de cloración consta de las siguientes etapas:
1. Estimación de la demanda de cloro, esto permitirá determinar la dosis de cloro que se debe suministrar para lograr la desinfección completa y contar con el valor de cloro residual deseado.
2. Establecimiento del tiempo de contacto entre el cloro y los microorganismos de forma que se obtenga un agua desinfectada, habitualmente a un pH inferior a 8.0 un tiempo de contacto de 30 minutos aproximadamente (temperatura ambiente).
3. Determinación de cloro residual en la salida del tanque de distribución y en el punto más lejano de la red, el valor en este último debe cumplir el rango y/o valor establecido, en caso de que el nivel de cloro este por debajo del valor mínimo, se deberá aumentar la dosis de cloro en el proceso para así aumentar el residual a la salida del tanque, si por el contrario la dosis es demasiado elevada, la adición de un reductor como el bisulfito sódico o el meta bisulfito permitirá disminuir el cloro residual hasta el nivel necesario.
Equipos de Cloración
A la hora de realizar el proceso de cloración es posible que nos encontremos con los siguientes casos:
1. Cloración en tanque con recirculación (Aguas sin clorar): en este caso la cantidad de cloro adicionado se utilizaría para desinfectar y posteriormente mantener el cloro residual, para este tipo de proceso se recomienda contar con un sistema de recirculación para garantizar que el agua contenga en todo momento el residual necesario antes de la distribución.
2. Cloración en línea (Aguas cloradas previamente, pero con pérdidas en el suministro): en estos casos se recomienda realizar una cloración adicional en línea en contraposición a la cloración requerida en el primer caso.
Diagrama Cloración en tanque con recirculación
Equipos Requeridos
- Válvula de flujo
- Válvula Cheque
- Bomba dosificadora BlackStone
- Controlador de Cloro libre u ORP (Planteado para agua con comportamiento homogéneo en el pH)
- Manómetro regulador de presión
- Punto de Muestreo
- Tanque de Solución Clorada
- Bomba hidráulica de distribución
Proceso de Cloración
1. El controlador realiza la medición a la salida de la recirculación (Control retroalimentado) y controla proporcionalmente la dosificación sobre dos bombas dosificadoras, una al ingreso del agua al tanque de cloración y otra en la recirculación, esto permite hacer más rápido y eficiente el proceso cloración.
2. La recirculación es regulada con una válvula de flujo que permite reducir el caudal hacia la distribución e incrementar el flujo en la línea de recirculación.
3. La válvula cheque, garantiza el flujo de la recirculación en un solo sentido y garantiza de que la solución ingrese nuevamente a la línea de alimentación.
4. El manómetro regulador de presión garantiza que la muestra que ingrese al controlador tenga la presión requerida.
Diagrama Cloración en Línea
Equipos Requeridos
- Bomba dosificadora BlackStone
- Tanque solución clorada
- Controlador de Cloro libre u ORP (Planteado para agua con comportamiento homogéneo en el pH)
- Punto de muestreo
- Manómetro regulador de presión
Proceso de Cloración
1. El proceso no cuenta con tanque pulmón de mezcla debido a que el agua ya ha sido tratada y simplemente se busca ajustar el nivel del cloro hasta el rango establecido, un ejemplo claro de este caso se presenta cuando la red de distribución es demasiado extensa y/o cuando no se cuenta con tanques para el almacenamiento previo a la distribución.
2. El controlador realiza una medición aguas adelante del punto de dosificación y de acuerdo al nivel del cloro regula la dosificación de la bomba de manera proporcional.
3. Técnicamente se recomienda contar con al menos 10 metros de distancia entre el punto de dosificación y medición para la mezcla del cloro y el agua, también es posible utilizar mezcladores estáticos y línea de tubería en zigzag para los casos en donde no es posible contar con los 10 metros de contacto de mezcla.
Dimensionamiento de la Bomba Dosificadora
El dimensionamiento de la bomba de dosificación toma en cuenta el caudal de agua a tratar y el nivel de cloro que se desea tener el agua.
La siguiente ecuación se utiliza para el dimensionamiento de la bomba requerida:
Ejemplo
Información para cálculo
Cálculo:
En este caso la bomba requerida para la cloración de acuerdo al consumo requerido será de 1 litro por hora.
Bibliografía- Manual de Cloración, Asociación Española de Abastecimientos de agua y Saneamiento.
- Water Chlorination Principies and Practices: American Water Works Association
Equipos para la aplicación
- Familia PCA 3XX Medidor Clorador en línea
- Bombas dosificadoras Black Stone
- Controlador de pH/ORP HI 504
- Electrodo de ORP HI 6200405
