sábado 2 de enero de 2010

TRATAMIENTO DE AGUA POR RAYOS ULTRAVIOLETA

LUZ ULTRAVIOLETA

Los sistemas de tratamiento y desinfección de Agua mediante luz Ultra Violeta (UV), garantizan la eliminación de entre el 99,9% y el 99,99 de agentes patógenos. Para lograr este grado de efectividad casi absoluta mediante este procedimiento físico, es totalmente imprescindible que los procesos previos del agua eliminen de forma casi total cualquier turbiedad de la misma, ya que la Luz Ultravioleta debe poder atravesar perfectamente el flujo de agua a tratar.

Los Purificadores de Agua por Ultravioleta funcionan mediante la "radiación" o "iluminación" del flujo de agua con una o más lámparas de silicio cuarzo, con unas longitudes de onda de 200 a 300 nanómetros. Por lo tanto, el agua fluye sin detenerse por el interior de los purificadores, que contienen estas lámparas.



La luz UV no cambia las propiedades del agua o aire, es decir, no altera químicamente la estructura del fluido a tratado. Al contrario de las técnicas de desinfección química, que implican el manejo de sustancias peligrosas y reacciones que dan como resultado subproductos no deseados, la luz UV ofrece un proceso de desinfección limpio, seguro, efectivo y comprobado a través de varias décadas de aplicaciones exitosas.

CARACTERISTICAS DE LA DESINFECCION CON LUZ UV GERMICIDA

•    Desinfección instantánea y eficiente
•    Segura
•    Limpia
•    El mejor costo-beneficio
•    Ambientalmente adecuada


De todos los métodos de desinfección actual, la luz ultravioleta (UV) es el más eficiente, económico y seguro. Más aún, su acción germicida se realiza en segundos o en fracciones de éstos, además es ambientalmente el método más adecuado, utilizado mundialmente a lo largo de varias décadas. La luz UV se produce naturalmente dentro del espectro electromagnético de las radiaciones solares en el rango comprendido entre 200 y 300 nanómetros (nm) conocido como UV-C, el cual resulta letal para los microorganismos.

El uso de luz ultravioleta para la purificación de agua potable no es reciente, es un concepto que ha existido por más de cientos años, a pesar de sus principios tempranos, la ciencia detrás de la desinfección UV es compleja. Para entender los fundamentos de cómo la luz Ultra Violeta purifica el agua, requiere una comprensión relativamente profunda de Física, Química y de la Biología.


APLICACIONES

La tecnología ultravioleta actualmente se usa en un  extenso grupo de aplicaciones, que va desde la protección básica de agua potable doméstica, hasta un tratamiento final para enjuagues de limpieza de partes electrónicas libre de gérmenes. Se muestra a continuacion una lista de algunas áreas donde se aplica este tipo de tecnología :
•    Cervecera
•    Farmacéutica
•    Vinícola
•    Electrónica
•    Enlatado
•    Acuacultura
•    Alimenticia
•    Impresión
•    Destilería
•    Petroquímica
•    Marina
•    Cosmética
•    Restaurantera
•    Embotelladora


FUNCIONAMIENTO

La generación artificial de la luz UV se realiza a través de un emisor (lámpara) de cuarzo puro, el cual contiene un gas inerte que es el encargado de proveer la descarga inicial, y conforme se incrementa la energía eléctrica, el calor producido por el emisor también aumenta junto con la presión interna del gas, lo cual genera la excitación de electrones que se desplazan a través de las diferentes líneas de longitud de onda, produciendo la luz UV. Una descarga de presión baja produce un espectro a 185 y 253.7 nm. Los emisores de luz UV de presión media producen radiación multionda, es decir, diferentes longitudes de onda de diversa intensidad a través del espectro UV-C
(200-300 nm).

El ADN, o ácido desoxirribonucleico, es responsables de dirigir las actividades dentro de todas las células vivas. Todas las células deben tener ADN intacto para funcionar correctamente. SU estructura es muy similar a una escalera que se ha torcido de ambos extremos dando como resultado un aspecto espiral.



Cuando los microorganismos son expuestos a una dosis adecuada de radiación ultravioleta a 253.7 nm de longitud de onda (UV-C), el ADN (acido desoxirribonucleico) de las células absorben los fotones UV causando una reacción fotoquímica irreversible, la cual inactiva y destruye las células.


EFECTOS BIOLOGICOS

La propiedad que tiene el ADN, presente en el núcleo de las moléculas de todos los microorganismos (bacteria, virus, hongos y quistes) de absorber la radiación UV produce el efecto de rompimiento de las cadenas de los aminoácidos de proteínas, causando una disrupción metabólica afectando su mecanismo reproductivo y logrando así su inactivación, eliminando sus propiedades para producir enfermedades y de crecimiento microbiológico. Uno de los principales beneficios al aplicar luz UV con propósitos de desinfección es que no se utilizan ningún tipo de químico para ello.




ASPECTOS TECNICOS

Los principales aspectos que deben tomarse en cuenta para seleccionar un sistema de desinfección de agua con luz UV son:

•    Tipo o calidad de agua (p.e. agua deionizada, agua potable, agua residual tratada, etc.)
•    Flujo de agua
•    Porcentaje de Transmitancia (%T10), la cual considera las impurezas presentes en el agua capaces de absorber y/o reflejar la radiación UV.
•    Concentración de Hierro
•    Concentración de Manganeso
•    Tipo y concentración de microorganismos
•    Reducción deseada
•    Dosis de luz UV (mWs/cm2), considerada como la Intensidad de luz (mW/cm2) multiplicada por el Tiempo de residencia (segundos)


DISEÑO

Es muy importante conocer que la efectividad de los Purificadores Ultravioleta depende de que cada molécula de agua reciba una dosis mínima de Luz Ultravioleta. Esta dosis será definida en función del uso que se le de al agua tratada. Por lo tanto, jamás debe usarse un equipo de purificación para flujos o volúmenes de agua superiores a las indicadas por el fabricante. Es importante, así mismo, seguir las indicaciones del fabricante para la comprobación de su correcto funcionmiento, y los plazos para la sustitución de las lámparas, que garantizan su efectividad.

El diseño de un esterilizador ultravioleta tiene su base sobre como la dosis se entrega. Las lámparas individuales emiten una cantidad específica de energía ultravioleta y el flujo es un factor determinante por lo que no debe ser sobredimensionado. El tamaño de la cámara de reactor es también de importancia extrema dado que la intensidad disminuye por el cuadrado de la distancia después la lámpara.

 La selección de la balastra debe coincidir con la corriente activa correcta de la lámpara dado que una pérdida en intensidad ocurrirá si la lámpara no es operada en el rendimiento correcto. Las balastras de estado sólido ofrecen las ventajas de temperaturas más frescas, requerimientos menores de espacio y menos peso, todo con la entrega uniforme de energía.


 Lámpara germicida de Luz Ultravioleta  en acero inoxidable

Los cartuchos de cuarzo resguardan el agua de la corriente de la lámpara, ofrecen temperaturas más uniformes y permiten una transmisión más alta de la energía. La variedad de aspectos opcionales que pueden proveerse en los esterilizadores, incluyen: dispositivos que controlan UV y miden el rendimiento real en 253.7 nm, controlando dispositivos que pararán la corriente de agua en caso de la falla del sistema, dispositivos de control de flujo para limitar adecuadamente la corriente de agua en las unidades, alarmas visuales y audibles (ambas locales y remotas) para advertir de fallas de lámpara, dispositivos para controlar temperaturas excedentes en la cámara de reactor, y cronómetro para controlar el tiempo de operación de lámparas UV


VENTAJAS DEL USO DE LUZ ULTRAVIOLETA

   Para finalizar, detallaremos algunas de las ventajas de este tipo de tratamientos:

•  Se trata de un tratamiento físico, sin necesidad de almacenamiento de stock de ningún producto químico peligroso.
•  No cambia las propiedades del agua tratada.
•  No tiene peligro o efectos negativos sobre el agua en caso de sobredosificación.
•  Simple y barato de mantenimiento de las instalaciones.
•  Sencilla instalación sobre canalizaciones de agua ya existentes.
•  Posibilidad de uso para aguas destinadas a distintos usos: consumo humano, industria alimentaria, procesos industriales, laboratorios, agricultura, etc.
•  Compatible con otros procesos, como los generadores de ozono.

martes 1 de diciembre de 2009

Tratamiento de agua por Carbón Activado


La filtración por carbón activo se emplea en la industria azucarera, química, farmacéutica, refresquera, etc. así como en el tratamiento de aguas, debido a su gran capacidad de adsorción de diversos elementos, sumado a la posibilidad de limpieza del lecho filtrante con gran facilidad y rapidez, así como a la capacidad de regeneración del mismo.

En el ámbito del tratamiento de aguas en especifico, estos procesos se emplean para depuraciones de agua subterránea, purificaciones del caudal final de las estaciones de tratamiento de agua potable, decloraciones del agua, depuración de aguas para piscinas, refinamiento de las aguas residuales tratadas, etc.






El carbón activado es un material poroso, preparado por la carbonización y activación de materiales orgánicos, especialmente de origen vegetal, como madera, el carbón mineral, y cáscara de coco entre otros, con el fin de obtener un alto grado de porosidad y una importante superficie intraparticular. La elevada superficie específica facilita la absorción físicas de los gases y vapores de mezclas gaseosas o sustancias disueltas en líquidos.

Se compone en un 75-80% de carbono y un 5-10% de cenizas, físicamente se presenta en polvo o en granos. Existen varios tipos de carbón activo según la materia prima, tipo de activación y la duración del proceso de activación, pero, en cualquier caso, se caracteriza por su pequeño y homogéneo calibre y su estructura interna, formada por un gran número de poros de tamaños similares que puede alcanzar una superficie interna entre 500 y 1.500 m2/g. Estos poros se dividen según su tamaño en macro poros, con un radio mayor a 25 nm, meso poros, entre 25 y 1 nm y, micro poros, con radio inferior a 1 nm.

Lecho de carbon activado
Los lechos de carbón activo se instalan en columnas de filtrado, con o sin presión, siendo la función desarrollada por éste la de filtrado final, en combinación con filtros de arenas, actuando como adsorbente o, individualmente, actuando como filtro mecánico y adsorbente.



                                                             
Adsorción
La adsorción con carbón activo consiste en retirar del agua las sustancias solubles mediante el filtrado a través de un lecho de este material, consiguiéndose que los oligominerales pasen a través de los micro poros, separando y reteniendo en la superficie interna de los gránulos los compuestos más pesados.

Este proceso retiene sustancias no polares como aceite mineral, polihidrocarburos aromáticos, cloro y derivados, sustancias halogenadas como I, Br, Cl, H, F, sustancias generadoras de malos olores y gustos en el agua, levaduras, residuos de la fermentación de materia orgánica, microorganismos, herbicidas, pesticidas, etc., todo ello sin alterar la composición original del agua, respetando los oligominerales y sin generar residuos contaminantes.

Por otro lado, los compuestos residuales derivados de procesos de cloración y ozonización son catalizados y pasan a formas reducidas inofensivas. En este caso, es recomendable emplear carbón de gran dureza, como los procedentes de hueso de aceituna y cáscara de coco, aunque también existen procedentes de hulla, lignito, madera, etc., obtenidos todos ellos a partir del calentamiento a temperaturas extremas en ausencia de oxígeno.

El tipo de filtro de carbón activo requerido depende principalmente de la calidad del agua y del objetivo de depuración planteado. Existen dos tipos básicos: abiertos o cerrados a presión. En ambos casos, para una misma calidad del agua filtrada, la actividad del carbón activo depende de su propia naturaleza y de la temperatura en el interior del filtro.

Su funcionamiento es muy simple, consiste en introducir el agua por la parte superior de una columna que contiene el carbón activo para que, mediante la acción de la gravedad o una presión artificial, circule hacia abajo y se recupere a través de un sistema de drenaje inferior. Durante este filtrado, el lecho va acumulando sustancias que cada cierto tiempo es preciso retirar.

Limpieza del lecho
El sistema más simple, pero no completamente eficaz de limpieza del lecho filtrante es el contra-lavado con agua (comúnmente llamado retro-lavado), mediante el cual se produce un arrastre de partículas y una expansión del lecho de aproximadamente un 20%. Además, según la cantidad y tipo de sustancias retenidas, será preciso, cada cierto tiempo, regenerar el carbón mediante la oxidación de la materia orgánica, etc. En estos procesos se destruye una  pequeña cantidad del carbón activo que deberá ser sustituida a futuro.

sábado 14 de noviembre de 2009

Purificación del Agua por Osmosis Inversa

Osmosis
Para entender lo que es la Osmosis Inversa, empezaremos por comprender lo que es la Osmosis, el cual es un mecanismo natural de transferencia de nutrientes en las células de los seres vivos a través de las membranas que la recubren. Cuando se ponen en contacto dos soluciones de diferentes concentraciones de un determinado soluto (por ejemplo sales), se genera un flujo de solvente (por ejemplo agua) desde la solución más diluida a la más concentrada, hasta igualar las concentraciones de ambas.

Si ponemos en contacto a través de una membrana, agua salada y agua destilada obtendremos un equilibrio entre ambas y quedarán moderadamente saladas. El agua que atraviesa la membrana es "empujada" por la presión osmótica de la solución más salada y el equilibrio del proceso se alcanza cuando la columna hidrostática iguala dicha presión osmótica. (fig. 2)



Osmosis Inversa
Si nuestro interés en el tratamiento es obtener una corriente de agua lo más diluida posible deberemos invertir este fenómeno. Para ello es necesario vencer la presión osmótica natural mediante la aplicación de una presión mayor, en sentido contrario al del flujo normal de la Osmosis (fig. 3). Cuando se invierte el fenómeno estamos en presencia de la ósmosis inversa.

En resumen: si a una corriente de agua salada se le aplica una fuerte presión, lograremos obtener un equilibrio distinto del anteriormente descrito en el cual se generan simultáneamente dos corrientes:
  • Una que es la que atraviesa la membrana, queda libre de sólidos disueltos (minerales, materia orgánica, etc. ) y de microorganismos (virus, bacterias, etc.): producto o permeado.
  • La otra se va concentrando en esos mismos productos sin que lleguen a depositarse en la membrana, porque la taparían y se eliminarían en forma continua, constituyendo el concentrado.

La relación entre producto y concentrado constituye la recuperación, expresada en porcentaje los rechazos para: Sulfatos (98 %), Arsénico (99 %), Fluoruros (97 %), Nitratos (91 %), Bacterias, Virus y hongos más del 98 %.

Membrana de la Osmosis Inversa
Es una membrana que tiene una área "micro porosa" que rechaza las impurezas y que no impide al agua pasar. La membrana rechaza las bacterias, pirógenos, y 85%-95% de sólidos inorgánicos. Iones "polivalentos" son rechazados más fácilmente que los iones "monovalentes". Los sólidos orgánicos con un peso molecular superior a 300 son rechazados por la membrana, pero los gases pasan a través. La ósmosis inversa es una tecnología de rechazo en porcentaje. La pureza del agua producida depende de la pureza del agua en el ansa. La pureza del agua producida por la ósmosis inversa es más grande que en el agua de alimentación (fig. 4).



Agua Rechazada
Un gran porcentaje (50-90%) del agua de alimentación no atraviesa por la membrana, pero corre del otro lado, limpiando el agua continuamente y extrayendo los sólidos inorgánicos y orgánicos para drenarlos, Esa agua se llama “agua rechazada" o “agua de rechazo”.

miércoles 11 de noviembre de 2009

Desinfección solar del agua método SODIS

Uno de los métodos para desinfectar el agua es el uso de radiación Ultra Violeta. La radiación ultra violeta es un proceso demostrado para la desinfección del agua, aire y superficies sólidas contaminadas microbiológica mente. Este método se está haciendo muy popular porque es barato y simple, ademas requiere poco trabajo. La investigación ha demostrado que si se usa correctamente, el agua tratada es tan limpia como el agua hervida. El proceso se llama desinfección solar o SODIS por sus siglas en ingles: Solar Water Disinfection.

SODIS es ideal para ser utilizada por personas que no tienen acceso al agua potable, es un método muy accesible económico y sencillo de aplicar, pues solo requiere de una botella de plástico y de luz solar, accesibles prácticamente en cualquier lugar del mundo.

Este método requiere de botellas de plástico transparentes de aproximadamente 1,5 litros (las de agua embotellada son ideales) y que el agua que no esté demasiado turbia. Es importante no usar botellas de vidrio, ya que no permiten que entre suficiente luz solar en el agua. Las botellas de plástico tienen costados muy finos que permiten que la luz solar llegue al agua. El agua turbia debe dejarse decantar antes del uso y debe filtrarse mediante una tela o filtro de arena si todavía está turbia.

Consiste en llenar una botella o recipiente limpio con tapa a tres cuartos de su capacidad, se pone la tapa y se agita vigorosamente aproximadamente 20 segundos; Esto ayuda a introducir suficiente aire en el agua, el cual reacciona con la luz del sol para ayudar al proceso de purificación. Luego de esto, se llena la botella hasta el tope y se pone acostada en un lugar donde reciba suficiente luz solar y directa durante varias horas y donde el viento no enfríe la botella.

domingo 8 de noviembre de 2009

Purificación iónica del agua

Como una alternativa a la creciente demanda de agua en nuestro país, un científico orgullosamente Mexicano, Jesús Figueroa Flores, desarrolló un sistema de purificación que funciona a base de electricidad de bajo voltaje y que, además, no genera residuos contaminantes.

Esta investigación fue llevada a cabo en el IPN (Instituto Politécnico Nacional), la floculación iónica permite purificar agua con residuos industriales, agua del drenaje de las ciudades e incluso de mar.

Carlos Romero, uno de los promotores de esta tecnología, consideró que no debe buscarse en el extranjero la solución a un problema para el cual existen alternativas en nuestro país.

Además declaro que si bien el gobierno Mexicano realiza un esfuerzo para purificar el agua, es necesario poner una atención mucho mayor a la creciente demanda de agua para el consumo humano, sobre todo en nuestro pais..

Esta tecnología de origen Mexicano funciona mediante descargas eléctricas que separan las moléculas que contaminan el agua, al romper los electrones de enlace.

De esta manera, si los contaminantes son más pesados que el agua, se convierten en lodos, mientras que si son más ligeros, se eliminan en forma de gases o natas.

Además, abundó, los residuos sólidos son inertes, por lo que pueden convertirse en arcillas que pueden ser utilizadas en la industria de la construcción.

El consumo de energía de estas plantas es bajo, dado que para purificar un metro cúbico de agua es necesaria tan solo la misma cantidad de energía que se utilizaría para mantener encendidos nueve focos de 100 watts durante una hora.

Además, al ser modulares pueden adecuarse a las necesidades del consumidor, ya que para purificar un litro de agua por segundo se requiere instalar una tina de cuatro metros de ancho por cuatro de largo.

Carlos Romero además señaló señalo, que otra de las ventajas de esta tecnología es que el agua puede seguir siendo purificada de manera ilimitada, si se construyen circuitos para unidades habitacionales, o ser utilizada como una forma de limpiar el agua de ríos y mares.

miércoles 15 de julio de 2009

El agua

El agua es uno de los recursos naturales fundamentales y es uno de los cuatro recursos básicos en que se apoya el desarrollo, junto con el aire, la tierra y la energía. El agua es el compuesto químico más abundante del planeta y resulta indispensable para el desarrollo de la vida. Está formado por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno, y su fórmula química es H2O.

En la naturaleza se encuentra en estado sólido, líquido o gaseoso. El agua pura es un recurso renovable, sin embargo puede llegar a estar tan contaminada por las actividades humanas, que ya no sea útil, sino nociva, de calidad deficiente. La evaluación de la calidad del agua ha tenido un lento desarrollo.

La importancia que ha cobrado la calidad del agua ha permitido evidenciar que entre los factores o agentes que causan la contaminación de ella están: agentes patógenos, desechos que requieren oxígeno, sustancias químicas orgánicas e inorgánicas, nutrientes vegetales que ocasionan crecimiento excesivo de plantas acuáticas, sedimentos o material suspendido, sustancias radioactivas y el calor.

La contaminación del agua es el grado de impurificación, que puede originar efectos adversos a la salud de un número representativo de personas durante períodos previsibles de tiempo. Se considera que el agua está contaminada, cuando ya no puede utilizarse para el uso que se le iba a dar, en su estado natural o cuando se ven alteradas sus propiedades químicas, físicas, biológicas y/o su composición.

En líneas generales, el agua está contaminada cuando pierde su potabilidad para consumo diario o para su utilización en actividades domésticas, industriales o agrícolas. Para evitar las consecuencias del uso del agua contaminada se han ideado mecanismos de control temprano de la contaminación. Existen normas que establecen los rangos permisibles de contaminación, que buscan asegurar que el agua que se utiliza no sea dañina. Cada país debe tener una institución que se encargue de dicho control. En Estados Unidos existen parámetros mencionados en la Farmacopea de los Estados Unidos(USP) que norman en relación a las especificaciones de todo tipoen el agua potable, en el área microbiológica se toman en cuenta niveles de alerta y niveles de acción.

La provisión de agua dulce está disminuyendo a nivel mundial, 1200 millones de habitantes no tienen acceso a una fuente de agua potable segura. Las enfermedades por aguas contaminadas matan más de 4 millones de niños al año y 20% de todas las especies acuáticas de agua fresca están extintas o en peligro de desaparecer.