7 “APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
insustituible o bien muy difícil sustitución. No olvidemos que todo proceso alternativo debería cumplir con las condiciones siguientes: •
•
• Técnicamente realizable
Viable económicamente
Menor impacto ambiental Ello no es posible en muchos casos.
El cloro se obtiene en el proceso de electrolisis de la sal, Conjuntamente con la sosa cáustica (NaOH), y el hidrógeno. La sosa cáustica es un álcali importante para la industria química, se utiliza en la producción de papel, aluminio, fibras textiles (rayón, fibrana), jabones y detergentes, procesamientos de alimentos. El hidrógeno se utiliza en hidrogenación de grasas, fabricación de vidrio plano, suavizantes y como combustible. Por cada 1.7 toneladas de cloruro sódico se obtiene 1 tonelada de cloro, 1.13 tonelada de sosa cáustica y 315 m³ de hidrógeno.4
1.1 MÉTODOS DE OBTENCIÓN
El cloro se prepara raramente en el laboratorio debido a que se comercializa en botellas de presión de distintas capacidades. Se puede preparar a pequeña escala, mediante la adición lenta de HCl concentrado y desoxigenado sobre dióxido de manganeso hidratado. El cloro así generado se puede purificar pasándolo a través de agua, eliminándose el HCl y de H2SO4, para eliminar el H2O. Por último se puede purificar más pasándolo por un tubo que contiene CaO o P2O5. MnO2 (s) + 4HCl (conc.) Cl2(g) + MnCl2(ac) + H2O(l)
8 “APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
La producción industrial de Cloro se lleva a cabo mediante la electrólisis de disoluciones de NaCl: Las sales de NaCl empleadas suelen llevar impurezas que deben ser eliminadas antes de efectuar la electrolisis, en particular los iones Ca2+, Mg2+ y SO42-. Mg2+ + Ca(OH)2 Mg(OH)2¯ + Ca2+ SO42- Na2SO4 (tras concentrar) La extracción de la sal bruta se obtiene mediante evaporación de las salinas por el sol. Esta evaporación tiene lugar en varios pasos: concentración del agua salada del mar en estanques; transporte del concentrado a otro estanque de evaporación donde se precipita el CaSO4, y finalmente en otro estanque de evaporación se realiza la cristalización del NaCl. Esta sal todavía tiene un alto contenido en magnesio y potasio, por lo que se debe llevar a cabo el lavado de la sal en unidades especiales donde se alcanza un contenido de NaCl en la sal > 99%. De 1m3 de agua salada se obtienen 23Kg de NaCl. Dependiendo del tipo de proceso electrolítico utilizado se realizan posteriores purificaciones.
Existen tres tipos de procesos para producir Cloro, el del mercurio, el de membrana y el de diafragma.
1.2 PROCESO DEL MERCURIO
Este proceso utiliza disoluciones concentradas del NaCl (salmuera). Como se muestra en la figura 1, la celda de amalgama está constituida por un contenedor de acero alargado e inclinado por debajo del cual fluye una capa de mercurio que actúa de cátodo y absorbe el Na que se produce en la reacción: NaCl Na + ½ Cl2
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” 9 Figura 1. El proceso del mercurio.8
El cloro se produce en el ánodo que se puede ajustar en altura. La amalgama de Na que se obtiene se transfiere a un reactor donde se descompone, mediante hidrólisis con H2O, en Hg, NaOH (50%) e H2. Na(Hg) + H2O NaOH + H2 + Hg Durante la electrólisis se dan las siguientes reacciones: Reacción en el ánodo: Cl¯ ½Cl2 +1e¯………………………..Eº = 1.24 V NaHgx………..Eº = -1.66 V Reacción en el cátodo: xHg + Na+ + 1e¯
Reacciones colaterales: Cl2 + NaOH
Cl2 +2e¯ NaOCl + NaCl + H2O (ánodo)
2Cl¯ (cátodo) ClO¯ + 2H+ + 2e¯ H2O + Cl¯ (cátodo)
10 “APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
El rendimiento del proceso es del 94-97%. Una planta a gran escala produce de 50 a 300×103 toneladas del Cloro por año y de 56 a 340×103 toneladas de NaOH por año.
Datos de la Celda • • • • • • • Área del cátodo: 10 a 30 m2 Espesor de la capa de Hg: 3 mm [Na]Hg: 0.2 a 0.4% en peso 50-180 ánodos por celda Separación cátodo-ánodo: 3 mm Ánodo: grafito o Ti recubierto por metales del grupo del Pt. Sal procesada: 2 a 20 m3/h Figura 2. Diagrama de flujo del proceso de mercurio. 8
1.3 PROCESO DE DIAFRAGMA
En este proceso se emplean disoluciones acuosas de NaCl. Las celdas industriales de diafragma consisten en un depósito en el cual los ánodos se montan verticalmente y paralelos unos a otros. Los cátodos se sitúan entre los ánodos, son planos y de acero, recubiertos por fibras de asbesto impregnados con resinas flúor-orgánicas.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” 11 Figura 3. Celda del proceso de diafragma. 8
La disolución salina entra en la celda, pasa a través del diafragma de asbesto y entra en la cámara catódica, como se muestra en la figura 3. El Cloro que se produce en el ánodo sale por la parte superior mientras que el H2, NaOH y NaCl residual se producen en el cátodo y salen de la celda por el lateral. El diafragma de asbestos cumple dos funciones:
a) Evitar la mezcla de H2 y Cl2. La estructura tan fina del material permite el paso de líquidos a través del mismo, pero impide el paso de las burbujas de gas. Un 4% del cloro (disuelto en la disolución) sí pasa a través del diafragma y se pierde en reacciones colaterales, disminuyendo el rendimiento.
b) Impedir la difusión de los iones OH¯ formados del cátodo al ánodo.
La disolución que sale de la celda contiene un 12% de NaOH y un 15% de NaCl (en peso). La capacidad de una planta puede ser de hasta 360×103 toneladas de cloro por año, y de hasta 410×103 toneladas de NaOH por año. Estas plantas consumen un 20% menos de energía que las plantas basadas en celdas de mercurio. 3 1.4 PROCESO DE MEMBRANA
En este proceso el cátodo y el ánodo se encuentran separados por una membrana conductora iónica que es impermeable al agua, pero es permeable al paso de iones, como se muestra en la figura 4.
12 “APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
El desarrollo de membranas que son estables bajo las condiciones de electrólisis (altas concentraciones de sales, alto pH, presencia de oxidantes fuertes como el Cl2 y el ClO-) ha supuesto muchos problemas.
Un gran número de compañías como Du Pont, Asahi Chemical, Asahi Glass, entre otras, han conseguido preparar membranas consistentes en un esqueleto de poli(perfluoroetano) con cadenas laterales que contienen grupos polares (sulfatos, carboxilatos). Figura 4. Celda del proceso de membrana vista frontal. 8
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” 13 Figura 5. Celda del proceso de membrana vista transversal. 8
Los procesos que se producen en el cátodo o en el ánodo son los mismos que los que se dan en el proceso de diafragma. Se emplean ánodos de Ti activado y cátodos de acero inoxidable o de Ni.
El NaOH que se obtiene es más puro y más concentrado que el obtenido con el método de celda de diafragma, y al igual que ese método se consume menos energía que en las de amalgama mercurio, aunque la concentración de NaOH sigue siendo inferior se obtienen concentraciones del 32% a 35%, y es necesario concentrarlo. Por otra parte, el cloro obtenido por el método de amalgama de mercurio es algo más puro. La tercera generación de membranas ya supera en pureza de cloro a las celdas de mercurio. 4
El cloro, como otros elementos, tiene ciertos riesgos que la industria asume y actúa consecuentemente, reduciéndolos al mínimo. Pero también proporciona beneficios. El balance riesgos/beneficios de la industria del cloro es claramente positivo. • • • • • Protege nuestra salud Protege los alimentos Proporciona bienestar y calidad de vida Es una de las industrias que se preocupa en seguridad En necesario e insustituible en muchos casos
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” 14 • Genera riqueza y empleo La química del cloro es uno de los pilares para el “desarrollo sostenible” y, por lo tanto, es útil y beneficiosa para la humanidad.5 Alrededor del 60% de todas las actividades químicas utilizan cloro, ya sea de manera directa o indirecta. Esto no es así por casualidad, si no por que en numerosos casos el cloro actúa como fuente de energía, es un elemento muy reactivo que posibilita reacciones que de otro modo utilizarían más energía, más recursos no renovables, producirían más residuos peligrosos, más contaminación, seria menos seguro para los trabajadores y/o usuarios y daría una calidad inferior a un precio mas elevado. El cloro se emplea par fabricar mas de 10,000 productos, se puede decir que el 95% de todos los productos de consumo se han fabricado en cierto modo con cloro.6
En muchos casos, el cloro y los compuestos clorados pueden sustituirse por procesos o compuestos sin cloro; a veces, esto puede ser beneficioso para el ambiente, pero en numerosos casos, sobre todo el PVC, sobre el que se han realizado muchas investigaciones, los peligros conocidos y controlados se cambian por peligros desconocidos que pueden tener un impacto mucho mayor en el hombre y en la naturaleza. 4
La química del cloro es uno de los pilares del desarrollo económico e industrial del siglo XX. El desarrollo del consumo de cloro en un país esta directamente relacionado con la evolución del progreso de su Producto Nacional Bruto (PNB). Cada año, en el mundo, se producen unas 40 millones de toneladas de cloro, utilizadas y transformadas en productos útiles para nuestra vida cotidiana. En Europa occidental, la producción anual se eleva a más de 9 millones de toneladas. 7
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” 15 2. PRESENTACIONES Y
APLICACIONES
PRINCIPALES DEL
CLORO
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
2.1 APLICACIONES PRINCIPALES DEL CLORO
Las tres aplicaciones más importantes del cloro son:
a) Producción de compuestos orgánicos clorados como clorometano, cloroetano, etc, y sobre todo el cloruro de vinilo, monómero del PVC. El 70% de la producción del cloro se emplea con este fin.
FeCl3 CH2=CH2 + Cl2 CH2ClCH2Cl 450-500 ºC CH2ClCH2Cl CH2=CH2Cl + HCl b) Como blanqueante en las industrias del papel y textil; para la desinfección sanitaria de aguas, piscinas y en el tratamiento de aguas residuales. El 20% de la producción del cloro se emplea para este uso.
c) En la fabricación con compuestos inorgánicos como el HCl, Cl2O, HClO, NaClO3, PCl3, PCl5, etc. El 10% de la producción del cloro se emplea en esta síntesis de productos inorgánicos.
El cloro se emplea para fabricar más de 10,000 productos; se puede decir que en torno al 95% de todos los productos de consumo, se ha fabricado en cierto modo con cloro. Del uso más importante y usual del cloro en la industria, se mencionan los siguientes:
2.1.1 BLANQUEO DE PULPA DE PAPEL
El método más antiguo de obtener papel blanqueado, era someter a las telas, que se utilizaban como materia prima, a decoloración natural mediante exposición a la luz solar. Este método, utilizado comercialmente, era, obviamente muy lento y precario, ya que el efecto de la radiación ultravioleta producía sobre la tela una acción de debilitamiento que no resulta nada conveniente.
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“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” 17 Hasta el siglo XVIII esto era la práctica habitual, pero hacia finales de siglo se disponía de cloro y de hipoclorito, compuestos utilizados a partir de entonces como blanqueador. Concretamente, el hipoclorito cálcico (Ca(ClO)2) fue el compuesto elegido por su facilidad de preparación y transporte en forma de polvo. El hipoclorito fue prácticamente el único agente empleado para el blanqueo hasta los años 30, al aplicar comercialmente el cloro elemental como agente blanqueador de pulpa. Este procedimiento se reveló muy interesante cuando se aplicó a las pulpas Kraft, las cuales alcanzaban un grado de blancura muy alta, pues la acción del cloro sobre la pulpa es el de eliminar la lignina, compuesto muy abundante en las pulpas Kraft. El principal problema para la implantación del método al cloro era la resistencia de los materiales, lo que se pudo resolver con la aparición del acero inoxidable. El siguiente paso de vital importancia en el proceso de blanqueo de pastas es la aplicación del dióxido de cloro (Cl2O). La acción blanqueadora de este compuesto se descubrió en 1920, pero su primera aplicación comercial no tuvo lugar hasta los años cincuenta, pues además de problemas en cuanto a resistencia de materiales, existía el problema de la elevada toxicidad y el riesgo de explosiones (explota a concentraciones en fase acuosa superiores al 15%).8 PREPARACIÓN DE HIPOCLORITOS Los hipocloritos son sales del ácido hipocloroso (HClO2) que han encontrado amplio uso en la industria y el hogar, los más importantes son hipoclorito sódico (agua de labarraque) y el hipoclorito potásico (agua de javelle), ambos son oxidantes fuertes utilizados para blanqueo de celulosa, fibras textiles y como desinfectante. El hipoclorito de sodio se utiliza a gran escala en la agricultura, industrias químicas, pinturas, industrias de alimentación, industrias del cristal, papeleras y farmacéuticas, industrias sintéticas e industrias de disposición de residuos. En la industria textil se utiliza el hipoclorito de sodio como blanqueador. También se puede añadir a aguas residuales industriales. Esto se hace para la eliminación de olores. El hipoclorito neutraliza el gas de sulfuro de hidrogeno (H2S) y amonio (NH3).
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” 18 También se puede utilizar para en la industrias del metal. El hipoclorito se puede utilizar para la prevención de la formación de crecimiento biológico de algas en torres de enfriamiento. En las aguas de tratamiento, el hipoclorito es utilizado como desinfectante del agua. En las casas, el hipoclorito se usa frecuentemente para la purificación y desinfección de la casa.9 2.1.2 METANOS CLORADOS Son hidrocarburos basados en el metano (CH4), en donde uno o mas de sus átomos de hidrogeno son sustituidos por cloro. De este modo, resultan el cloro metano, el diclorometano, El triclorometano, el tetracloruro de carbono. La cloración del metano produce una mezcla de producto mono, di, tri y tetraclorado. El cloruro de metilo se utiliza para producir tetrametilplomo, se emplea como disolvente. El cloroformo, anestésico importante, en la actualidad se utiliza para producir refrigerantes, polímeros fluorocarbonados y propulsores de aerosoles.10 2.1.3 METALURGIA El cloro se utiliza en metalurgia para moldear titanio, para la fabricación de cohetes, aluminio, magnesio, níquel (acero inoxidable) y por último, aunque no por eso menos importante, el silicio en forma muy pura que se utiliza para fabricar los chips electrónicos que hacen funcionar el Internet. 2.1.4 CATALIZADORES El cloro se utiliza para fabricar catalizadores para la obtención de cadenas de polietileno (HDPE, LDPE) y polipropileno (PP) de alta y baja densidad. Los polietilenos Son resinas termoplásticas que se producen mediante procesos a alta y baja presión en los que se usan varios sistemas catalíticos complejos. Como resultado se obtienen varias familias de polímeros (de baja densidad lineal y de alta densidad), cada uno con
19 “APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
características muy diferentes de comportamiento y cualidades técnicas. Por lo general, todos los polietilenos poseen propiedades eléctricas excelentes, una resistencia inmejorable a los disolventes orgánicos y a compuestos químicos. Son materiales translúcidos, de peso ligero, resistente y flexible.
2.1.5 DESINFECTANTES
El cloro se emplea como desinfectante económico y confiable en piscinas y agua potable, sobre todo en el tercer mundo.11
El cloro, utilizado solo o en forma de hipoclorito sódico, actúa como un potente desinfectante. Añadido al agua destruye rápidamente las bacterias y otros microbios que ésta pueda contener, lo que garantiza su potabilidad y ayuda a eliminar sabores y olores. La mayor parte del suministro de agua potable en Europa occidental depende de la cloración. En el caso de nuestro país esta regulada por en la NOM-127-SSA1- 1994.12
Límites permisibles de calidad del agua. (Ver cuadro 1)
Límites permisibles de características bacteriológicas (Ver cuadro 2)
El contenido de organismos resultante del examen de una muestra simple de agua, debe ajustarse a lo establecido en la tabla.
Límites permisibles de características físicas y organolépticas
Las características físicas y organolépticas deberán ajustarse a lo establecido en el cuadro 2.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Cuadro 1. Características Físicas Cuadro 2. Características Organolépticas Bajo situaciones de emergencia, las autoridades competentes deben establecer los agentes biológicos nocivos a la salud a investigar.
Los resultados de los exámenes bacteriológicos se deben reportar en unidades de NMP/100 ml (número más probable por 100 ml), si se utiliza la técnica del número más probable o UFC/100 ml (unidades formadoras de colonias por 100 ml), si se utiliza la técnica de filtración por membrana.
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21 “APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
2.1.6 LÍMITES PERMISIBLES DE CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS
El contenido de constituyentes químicos deberá ajustarse a lo establecido en el cuadro 3 y 4. Los límites se expresan en mg/L, excepto cuando se indique otra unidad.
Cuadro 3. Límites permisibles de metales.
22 “APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Cuadro 4. Límites permisibles de metales. Los límites permisibles de metales se refieren a su concentración total en el agua, la cual incluye los suspendidos y los disueltos.
Límites permisibles de características radiactivas
El contenido de constituyentes radiactivos deberá ajustarse a lo establecido en la cuadro 5. Los límites se expresan en Bq/L (Becquerel por litro).
Cuadro 5. Límites permisibles de radioactividad
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” 23 Figura 6. El hipoclorito sódico es imprescindible para evitar la proliferación de algas y hongos 13
En las piscinas el uso de hipoclorito sódico es imprescindible para evitar la proliferación de algas u hongos, eliminar los organismos patógenos y asegurar unas condiciones higiénicas óptimas. 13
Sin embargo, el aporte de cloro reacciona con la materia orgánica del agua formando una serie de compuestos derivados del cloro que pueden resultar muy molestos y malolientes. De estos compuestos, los más perjudiciales son los llamados trihalometanos, de carácter cancerígeno para la salud humana. De todos ellos el más importante es el triclorometano o cloroformo (CHCl3), que tradicionalmente era usado como analgésico pero dejó de utilizarse debido a su toxicidad. Estos compuestos tóxicos traen asociados riesgos de cáncer de colon y vejiga, daños en el riñón y en el hígado. También pueden formarse otros subproductos perjudiciales como compuestos orgánicos volátiles, cloritos, ácidos cloroacéticos o cloruro de cianógeno. 13
El proceso de cloración puede comprenderse fácilmente en la Figura 7, en la que se aprecian unas fases bien definidas:
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” Figura 7. Fase de proceso de cloración
En la fase AB todo el cloro que se añade es empleado en combinarse con la materia orgánica por lo que consecuentemente el nivel de cloro residual es cero.
Al llegar a la fase BB’, el nivel de cloro residual aumenta, pero todo este cloro se encuentra combinado en forma de cloraminas, que son productos que tienen un bajo poder desinfectante y producen un olor desagradable. Estos compuestos son los causantes del llamado olor a picina.14
De B’ a C el cloro añadido se emplea en destruir las cloraminas, por lo que el cloro residual medido disminuye hasta llegar a un mínimo en C llamado punto de ruptura. A partir de este punto, todo el cloro añadido se emplea en aumentar el cloro residual que se encontraría como cloro libre y con mayor poder desinfectante que el cloro combinado que forma cloraminas.
Debe por tanto superarse este punto de ruptura para tener cloro libre residual en la piscina y que el cloro combinado sea el mínimo posible.
Una forma de eliminar todos estos subproductos del cloro, tales como trihalometanos, como cloraminas y todo tipo de compuestos derivados del cloro, es sustituir la precloración antes del punto de ruptura C por otro agente oxidante como el ozono para que no forme estos subproductos. El ozono oxida por completo toda la materia orgánica presente en el agua por lo que una pequeña cantidad de cloro que se añada
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“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” 25 posteriormente pasa inmediatamente a cloro libre residual dejando su propiedad desinfectante al agua.14 2.1.7 PVC El cloro es utilizado en la obtención de materiales como el PVC y el policloruro de vinidileno que se utilizan como envases y filmes protectores, con unas excepcionales propiedades barrera (impiden el contacto con el oxígeno del aire evitando posibles fermentaciones y desarrollos bacterianos a la vez que permiten la evacuación del vapor de agua condensado evitando la formación de mohos). Además, el cloro se utiliza en la fabricación de espumas de poliuretano y agentes refrigerantes, ambos garantizan el almacenamiento y la conservación de los productos frescos y congelados. El PVC es un material termoplástico, es decir, que bajo la acción del calor se reblandece, y puede así moldearse fácilmente; al enfriarse recupera la consistencia inicial y conserva la nueva forma. Pero otra de sus muchas propiedades es su larga duración. Está pensado y formulado para durar. Por este motivo, el PVC es utilizado a nivel mundial en un 55% del total de su producción en la industria de la construcción. El 64% de las aplicaciones del PVC tienen una vida útil entre 15 y 100 años, y es esencialmente utilizado para la fabricación de tubos, ventanas, puertas, persianas, muebles, etc. La aplicación de la tecnología existente convierte al PVC en uno de los materiales respetuosos con el hombre y el medio ambiente, en algunos casos, muy difícil de reemplazar. 15 2.2 APLICACIÓN DEL CLORO EN LA SALUD Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), el 80% de las enfermedades infecciosas se transmiten mediante el agua. Según dicho organismo más de 3 millones de niños, menores de 5 años, mueren cada año por causa de enteritis por la no desinfección del agua.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
La cloración del agua es el único sistema que garantiza que esta llegue a nuestros hogares con las debidas condiciones sanitarias. En 1991 la supresión del uso del cloro en la potabilización del agua provoco una epidemia de cólera en Perú que produjo mas de 3,000 muertes (más de 19,000 personas murieron por dicha causa en todo el mundo).16
No existen evidencias concluyentes para admitir que la cloración del agua deje en su seno cantidades de compuestos potencialmente dañinos para la salud como son los trihalometanos. En 1990, la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC), evaluó todos los estudios sobre riesgos potenciales para la salud del agua potable tratada con cloro, concluyendo que no puede ser considerado como carcinoge netico en los seres humanos. En opinión del Dr. H. Galal-Gorchev (OMS): “Los riesgos asociados a los subproductos de la cloración del agua potable son extremadamente bajos comparados con el riesgo asociado a una insuficiente desinfección”.
El cloro es una materia prima básica para la fabricación de numerosos medicamentos (el 85% de los mismos dependen directa o indirectamente del cloro). Así, por ejemplo, el cloro forma parte de la molécula de antibióticos (cloromicetina, clorotetraciclina, vancomicina, aureomicina, cloramfenicol, etc.), depresores sanguíneos (clonidina), antimalaricos (cloroquina, pirimetamina), antimicóticos (clotrimazol), diuréticos, sedantes, preparados a base de alcaloides que contienen cloro en su formula, y su utilización en forma de clorhidratos, para hacer asimilables al organismo los principios activos. El cloro interviene de forma indirecta en la fabricación de numerosos productos, como por ejemplo aceites y grasas de silicona utilizadas en pomadas antialérgicas, antibióticos como la ciprofloxacina (tifus) y sulfonamidas, penicilinas semi-sinteticas, síntesis de ciertas vitaminas (A, E, B6 B12), etc.17
El cloro y sus derivados tienen una importante aplicación en el área de la desinfección. El uso del hipoclorito (lejía domestica) garantiza una total protección contra virus tales como el Sida; se utiliza habitualmente en la desinfección del material quirúrgico e instalaciones sanitarias y hospitalarias.
Las epidemias surgidas en Ruanda como consecuencia de la guerra civil han sido controladas gracias al cloro y sus derivados. La epidemia de peste neumónica
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“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” 27 aparecida en la India en 1994 ha sido controlada mediante el antibiótico tetraciclina, en cuya obtención interviene el cloro. 18 El cloro es igualmente una materia básica para la producción de ciertos polímeros utilizados en aplicaciones médicas. Así, tenemos al Policloruro de Vinilo (PVC), que se utiliza en la fabricación de tubos y bolsas para suero, plasma y sangre para transfusiones. Estudios realizados demuestran que el uso de este material en contacto con la sangre humana y el plasma, permite prolongar en un 30% la vida útil de estas sustancias biológicas (aspecto muy importante para los bancos de sangre, unidades de cuidados intensivos y de urgencias en los hospitales). La utilización de embalajes de PVC y resinas barrera de cloruro de polivinilideno asegura la conservación de numerosos productos farmacéuticos así como su impermeabilidad ante los gérmenes, gases, olores y vapor de agua. El cloro interviene también en la síntesis de resinas utilizadas en la producción de lentillas blandas, cristales correctores, prótesis artificiales, estimuladores cardíacos, material para análisis, etc. Más del 15% de la producción del cloro se utiliza directa o indirectamente para proteger nuestra salud.18 2.3 APLICACIÓN DEL CLORO EN AGRICULTURA Y ALIMENTOS La agricultura proporciona el 97% de nuestros alimentos y la abundancia de los mismos depende de nuestra capacidad para garantizar el éxito de las cosechas. Hoy en día, más de una tercera parte de las mismas es destruida por las enfermedades y depredadores, mientras que la mitad de la población de nuestro planeta sufre malnutrición. Se calcula que el 10% de las cosechas de cereales es víctima de las malas hierbas, entre el 5% y 15% de enfermedades y casi el 30% es destruido por los insectos.
28 “APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Una nube de langostas, por ejemplo, es capaz de devorar en un sólo día hasta 100,000 toneladas de vegetales.
El cloro es la base de numerosos productos fitosanitarios que permiten evitar la destrucción de las cosechas por las enfermedades criptogámicas, roedores y la invasión de malas hierbas. Es uno de los constituyentes de la nueva generación de protectores de cosechas que tienen la ventaja de ser selectivos, más fácilmente degradables y se utilizan en menores dosis. El 50% de los productos fitosanitarios registrados contienen cloro.
Gracias al cloro se pueden desinfectar los suelos utilizando fumigantes y nematocidas, luchar contra las enfermedades criptogámicas mediante fungicidas, proteger el crecimiento de las plantas mediante herbicidas selectivos y eliminar ciertos depredadores utilizando insecticidas.
Según la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO), el 50% de los recursos alimentarios y agrícolas producidos cada año en el mundo, es destruido después de la cosecha por agentes externos como los insectos, mohos y la acción de la intemperie. 3
29 “APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Cuadro 6. Presentaciones comerciales del cloro. 4 2.4 CAL CLORADA
Es una combinación de la cal apagada y gas cloro. Se conoce con los nombres de cloruro de cal, polvo para blanquear. hipoclorito de cal, etc. El nombre de “Cloruro de Cal” implica una combinación más sencilla. El Oxicloruro de calcio (CaCl2) es el componente esencial del cloruro de cal seco; cuando se disuelve en agua, el oxicloruro de calcio se descompone en Hipoclorito de calcio y cloruro de calcio: 2(CaCl2) O2
Oxicloruro de Calcio Ca(ClO)2
Hipoclorito de Calcio + CaCl2
Cloruro de Calcio Con la Sosa y la potasa, da en frío y en solución diluida, hipocloritos: Cl2 + 2 NaOH NaCl + NaClO + H2O
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” 30 3.CONTENEDORES
31 “APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
3.1 TIPOS Y CAPACIDADES DE CONTENEDORES DE CLORO
Se conoce como contenedor al embalaje metálico grande recuperable de tipos y dimensiones normalizadas en recipientes de acero, en las capacidades siguientes: • • • Cilindros de 68Kg Cilindros de 907Kg Carros tanque de 50 toneladas Todos estos recipientes están construidos de acero sin costuras equipados con válvulas del tipo y material recomendados por el Instituto de Cloro (The Chlorine Institute).
Todos los contenedores del gas cloro, antes de ser llenados, deben de ser revisados internamente para verificar su estado, las válvulas se deben desarmar para ser pulidas y cambiarlas en caso de que se presenten anomalías y cada 5 años como mínimo se les debe efectuar la prueba hidrostática para verificar su resistencia.
3.1.1 Cilindro de 68Kg.
Estos cilindros son los más comunes en el proceso de desinfección del agua, ya que por su tamaño son un poco más fáciles de utilizar y no requieren de mucha infraestructura para su manejo.
Como se muestra en la figura 8, la instalación de dos cilindros de gas de la clorina de 68kilogramos, cada uno con un legado amarillo del encierro de la válvula automática instalado.19
Las características de estos cilindros son: • • • • • Diámetro: Altura: Tara: Capacidad: Peso total: 26.6cm 142.2–180cm 60–70Kg 68Kg 128–140Kg
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” 32 Figura 8. Instalación de dos cilindros de gas de 68Kg.
Estos contenedores solamente podemos extraerles, en condiciones normales de operación, 16kg/día. Si el requerimiento es mayor, se deben colocar calentadores para evitar el congelamiento.
3.1.2 Cilindro de 907Kg.
Estos cilindros por su tamaño, requieren de una infraestructura que comprende el siguiente equipo: • • • Polipasto eléctrico de 2 toneladas Barra elevadora Mono-riel y sistema de pesaje Las características de este contenedor son: • • • • • Diámetro: Longitud: Tara: Capacidad: Peso Total: 76.2cm 203.2cm 630Kg 907Kg 1537Kg
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” Figura 9. Cilindros de almacenamiento de 907Kg vista superior. Figura 10. Cilindros de almacenamiento de 907Kg vista vertical.
A estos contenedores solamente podemos extraerles, en condiciones normales de operación 181Kg por día. Si el requerimiento es mayor se deben colocar calentadores para evitar el congelamiento.
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“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
3.2 FORMAS DE ALMACENAMIENTO
La presente instrucción técnica complementaria establece las prescripciones técnicas a las que han de ajustarse, a efectos de seguridad, las instalaciones de almacenamiento, carga, descarga y trasiego de cloro liquido.20 •
•
• Depósito o recipiente móvil (botellas y botellones). Recipiente con capacidad hasta 1m3 (carga máxima 1250Kg).
Deposito o recipiente semi-movil.- recipiente con capacidad superior a 1m3, para cantidades comprendidas entre 1,250 y 60,000Kg.
Depósito o recipiente fijo.- Para cantidades superiores a 60000Kg. Recipiente no susceptible a ser trasladado.
3.2.1 ALMACENAMIENTO EN RECIPIENTES MÓVILES
Artículo 16. Campo de aplicación.
Las exigencias de este capítulo se aplicarán a los almacenamientos en recipientes destinados al transporte con capacidades unitarias hasta 1 metro cúbico (1.250Kg.).20
Artículo 17. Generalidades.
1. A efectos de este capítulo, los recipientes móviles deberán cumplir con las condiciones constructivas, pruebas, máximas capacidades unitarias y revisiones periódicas establecidas en la legislación aplicable sobre Transporte de Mercancías Peligrosas y la ITC MIE-AP-7, «Botellas y botellones de gases comprimidos, licuados y disueltos a presión» del Reglamento de Aparatos a Presión.
2. Todo almacenamiento de cloro líquido en recipientes móviles que carezca de vigilancia permanente se hará en edificio cerrado. Este edificio reunirá los siguientes requisitos:
a. Estará provisto de sistemas de detección de cloro con alarma e indicación externa.
b. El número de detectores estará adecuado a las características del edificio.
34
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” 35 c. La ventilación estará ligada a una instalación de absorción de cloro diseñada de acuerdo con el capítulo V. d. Se dispondrá de un equipo o juego de herramientas para contención de posibles fugas. 3. Los almacenamientos vigilados permanentemente podrán ubicarse tanto al aire libre como en edificio cerrado. En ambos casos se dispondrá de un equipo o juego de herramientas para la contención de posibles fugas y de una instalación de absorción diseñada de acuerdo con el capítulo V; en el caso de almacenamiento en edificio cerrado se dispondrá, además, de un sistema adecuado de detección de cloro con alarma e indicación externa. 4. En caso de que el almacenamiento sea en local cerrado, éste dispondrá, al menos, de dos puertas de acceso señalizadas, situadas en direcciones opuestas y con apertura hacia el exterior. 5. Los recipientes no podrán estar almacenados en un local construido con materiales combustibles o que contenga materiales inflamables, combustibles, comburentes o explosivos. 6. No se exigirá unidad de absorción de cloro en aquellas instalaciones cuya cantidad total almacenada, incluidos los recipientes conectados al proceso, no supere los 500Kg. En este caso se dispondrá de una ventilación adecuada. 7. Los recipientes estarán alejados de toda fuente de calor que sea susceptible de provocar aumentos de temperatura de pared superiores a 50°C o ser causa de incendio. 8. Las operaciones de traslado y manutención de envases móviles deben efectuarse con equipo adecuado, cuidando al máximo de evitar golpes y caídas de los envases. Se prohíben los sistemas magnéticos. 9. No está permitido el almacenamiento de cloro en recipientes móviles por debajo del nivel del suelo, ni a nivel de suelo cuando existan a nivel inferior locales de trabajo. 10. El área de almacenamiento al aire libre estará claramente señalizada, ubicada en terreno llano, apartada del tráfico, accesible en dos direcciones, como mínimo, bien iluminada y dispondrá de un cerramiento exterior rodeando la misma.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Artículo 18. Distancias y protecciones.
1. Almacenamientos al aire libre.
a. La distancia del área de almacenamiento a instalaciones que contengan productos inflamables, combustibles, comburentes o explosivos será de 15m, como mínimo. Para capacidades totales menores de 1000kg o con sistemas de protección adecuados, tales como pantallas para fuego o cortinas de agua, esta distancia podrá reducirse hasta un mínimo de 10m.
b. La distancia del almacenamiento a los límites de la propiedad y vías de comunicación públicas será, como mínimo, de 20m. Esta distancia se podrá reducir cuando la capacidad global del almacenamiento sea inferior a 1000kg o disponga de sistemas de protección adecuados, hasta un mínimo de 10m.
2. Almacenamientos en edificios cerrados.
a. La distancia del área de almacenamiento a instalaciones que contengan productos inflamables, combustibles, comburentes o explosivos será, como mínimo, 15m. Esta distancia se podrá reducir para almacenamientos de capacidad inferior a 1,000Kg construidos con una RF-120 y que no dispongan de aberturas hacia este tipo de instalaciones, hasta 8m.
b. La distancia de almacenamientos con capacidad superior a 2000Kg a los límites de la propiedad y vías de comunicación públicas será, como mínimo, de 10m. Esta distancia podrá reducirse cuando la capacidad global del almacenamiento sea inferior a 1000Kg y disponga de sistemas de protección adecuados, hasta un mínimo de 5m. 21
3.2.2 ALMACENAMIENTO EN DEPÓSITOS SEMI-MÓVILES
Artículo 13. Campo de aplicación. Se aplicarán a los almacenamientos de recipientes destinados al transporte con capacidades unitarias superiores a 1m3 (1,250Kg). No serán considerados como almacenamientos los recipientes semi-móviles estacionados en el interior de fábrica en tránsito y en espera de operaciones de carga y descarga.
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“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” 37 Artículo 14. Generalidades. 1. A efectos de este capítulo, los recipientes semi-móviles deberán cumplir con las condiciones constructivas, pruebas, máximas capacidades unitarias y revisiones periódicas establecidas en la legislación aplicable sobre Transporte de Mercancías Peligrosas. 2. Todo almacenamiento de cloro líquido en recipientes semi-móviles que carezca de vigilancia permanente se hará en edificio cerrado. Este edificio reunirá los siguientes requisitos: a. Estará provisto de sistemas de detección de cloro con alarma e indicación externa. b. El número de detectores estará adecuado a las características del edificio. c. La ventilación estará ligada a una instalación de absorción de cloro diseñada de acuerdo con el capítulo V. d. Se dispondrá de un equipo o juego de herramientas para la contención de posibles fugas. 3. Los almacenamientos vigilados permanentemente podrán ubicarse tanto al aire libre como en edificio cerrado. En ambos casos se dispondrá de un equipo o juego de herramientas para la contención de posibles fugas y de una instalación de absorción diseñada de acuerdo con el capítulo V. 4. Los almacenamientos en locales cerrados dispondrán, al menos, de dos puertas de acceso señalizadas, situadas en direcciones opuestas y con apertura hacia el exterior. 5. Los recipientes no podrán estar almacenados en un local construido con materiales fácilmente combustibles o que contenga materiales inflamables, combustibles, comburentes o explosivos. 6. Los almacenamientos estarán alejados de toda fuente de calor que sea susceptible de provocar aumentos de temperatura de pared superiores a los 50°C o ser causa de incendio.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” 38 7. Solamente se permite utilizar recipientes semi-móviles como unidades de alimentación a procesos si se cumplen las exigencias siguientes: a. se dispondrá de un indicador de cantidad de cloro contenida, en todo momento, en cada recipiente, con alarma de carga máxima y mínima admisible. b. Se tendrá la posibilidad de vaciar rápidamente el volumen de cloro contenido en el recipiente de mayor capacidad sin alterar las condiciones ambientales del entorno. Para ello, se dispondrá de una capacidad de reserva suficiente en recipientes fijos, semi-móviles o móviles o bien una instalación de absorción con capacidad adecuada. 8. No está permitido el almacenamiento de cloro en recipientes semi-móviles por debajo del nivel del suelo, ni a nivel de suelo cuando existan a nivel inferior locales de trabajo. 9. El área de almacenamiento al aire libre estará debidamente señalizada, ubicada en terreno llano, apartada del tráfico, accesible en dos direcciones como mínimo, y bien iluminada. 10. El área de almacenamiento al aire libre dispondrá de un cerramiento exterior rodeando la misma. 11. Para evitar el movimiento incontrolado de los recipientes, se instalarán calzos de fijación a los mismos. Artículo 15. Distancias y protecciones. 1. Distancias entre las instalaciones a. Las instalaciones de almacenamiento de cloro (estaciones de carga y descarga y estaciones de bombeo) con relación a cualquier tipo de instalación en la que existan productos combustibles, se situarán a la distancia que les correspondería en la ITC MIE-APQ-1 de almacenamiento de líquidos inflamables y combustibles, considerando las instalaciones de cloro como instalaciones de productos de clase D. Serán de aplicación los correspondientes incrementos y reducciones de la mencionada ITC.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” 39 b. Para aquellas instalaciones que presenten riesgo de incendio o explosión y no son objeto de la ITC MIE-APQ-1, la distancia mínima de separación entre recipientes semi- móviles de cloro y dichas instalaciones será de 20m. Esta distancia podrá ser reducida hasta 10m, si se adoptan medidas de protección particulares, tales como pantallas para fuego o cortinas de agua. c. El área de almacenamiento distará, al menos, 20m de los límites de la propiedad y de las vías de comunicación públicas. Esta distancia podrá ser reducida hasta 10m cuando el almacenamiento disponga de sistemas de contención, de probada eficacia, en su contorno exterior. 2. Distancias entre recipientes a. La separación entre dos recipientes contiguos deberá ser la suficiente para garantizar un buen acceso a los mismos, con un mínimo de 1m. b. Los recipientes de cloro líquido no podrán encontrarse en el mismo cubeto que los recipientes de líquidos inflamables y combustibles. La distancia entre los recipientes de cloro y el borde más próximo del cubeto que contiene los recipientes de inflamables y combustibles no podrá ser inferior a 20m. Esta distancia podrá ser reducida hasta 10m, si se adoptan medidas de protección particulares, tales como pantallas para fuego o cortinas de agua. 3. Protecciones Toda área de almacenamiento estará debidamente protegida frente al acceso incontrolado de personas ajenas a la instalación y dispondrá de la señalización adecuada al efecto. 20 3.2.3 ALMACENAMIENTO EN RECIPIENTES FIJOS Artículo 7. Diseño, construcción y número de recipientes. El grado de llenado de todo recipiente con cloro líquido no debe superar los 1250kg de cloro por metro cúbico de capacidad.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” 40 En el diseño y construcción de los recipientes deberán seguirse normas y códigos de reconocida solvencia y las normas particulares de esta instrucción (ver apéndice 1).43 La presión de cálculo que se tomará en cuenta deberá ser superior o igual a la presión máxima de servicio considerada. La presión de cálculo mínima será de 15bar manométricos. La presión de prueba de los recipientes será 1.5 veces la presión de cálculo. En la concepción de la instalación se tomarán todas las precauciones necesarias para evitar que durante el funcionamiento de la instalación se sobre pase la presión de cálculo. La temperatura mínima para el cálculo será de 35°C bajo cero. Como sobre espesor de corrosión se considerará, como mínimo, 1mm para los recipientes y 2mm para sus tubuladuras. Los recipientes serán construidos en materiales de acero al carbono o sus aleaciones débiles que sean perfectamente soldables. Tanto el material como los cordones de soldadura utilizados en la construcción deberán tener una resiliencia, a la temperatura mínima de cálculo, de 35J/cm sobre probetas CHARPY V. Los recipientes serán sometidos a un tratamiento térmico de distensionado de acuerdo con la calidad del acero utilizado y el sistema de soldadura aplicado. Los soportes de los recipientes se diseñarán de forma que no transmitan esfuerzos sobre sus paredes y que además permitan las dilataciones de los mismos motivadas por los cambios de temperatura. Todos los recipientes dispondrán del correspondiente registro para su inspección interna. Para asegurar la capacidad de almacenamiento deseada, las capacidades unitarias de los recipientes, así como el número de los mismos, se escogerán buscando la optimización técnica de la solución a adoptar. Hay que señalar que la multiplicidad de recipientes aumenta el número de accesorios y los riesgos de falsas maniobras inherentes a los mismos. Artículo 8. Lugar de implantación y cubetos. Los recipientes fijos se instalarán al aire libre o en lugares cerrados suficientemente ventilados. En el primer caso serán protegidos de la radiación solar; para ello se procederá a la aplicación exterior de una pintura de tonalidad clara o bien a la
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” 41 instalación de un forro o cubierta de protección solar. Esta protección no impedirá la inspección visual de la chapa de los recipientes exteriormente. Los almacenamientos en lugares cerrados dispondrán de, al menos, dos puntos de acceso situados en direcciones opuestas, no bloqueables y debidamente señalizados. Todo recipiente fijo deberá estar rodeado de un cubeto de retención estanco. El volumen del cubeto tendrá una capacidad igual o mayor que los dos tercios de la del recipiente de mayor volumen en él contenido. La altura de las paredes del cubeto será superior a 1m. En los cubetos de almacenamiento de cloro no deberán existir más tuberías que las asociadas a la instalación. No se permite la instalación de recipientes enterrados en el almacenaje de cloro. Durante la operación de llenado con cloro de un recipiente, éste deberá estar aislado, mediante una válvula de corte o sistema similar, del proceso de utilización. Artículo 9. Distancias y protecciones. 1. Distancias entre las instalaciones a. Las instalaciones de almacenamiento de cloro (estaciones de carga y descarga y estaciones de bombeo) con relación a cualquier tipo de instalación en la que existan productos combustibles, se situarán a la distancia que les correspondería en la ITC- MIEAPQ-1 de almacenamiento de líquidos inflamables y combustibles, considerando las instalaciones de cloro como instalaciones de productos de clase D. Serán de aplicación los correspondientes incrementos y reducciones de la mencionada ITC. b. Para aquellas instalaciones que presenten riesgo de incendio o explosión y no son objeto de la ITC-MIE-APQ-1, la distancia mínima de separación entre recipientes fijos de cloro y dichas instalaciones será de 20m. Esta distancia podrá ser reducida hasta 10 metros si se adoptan medidas de protección particulares, tales como pantallas para fuego o cortinas de agua. c. El área de almacenamiento distará, al menos, 20m de los límites de la propiedad y de las vías de comunicación públicas. Esta distancia podrá ser reducida hasta 10m cuando el almacenamiento disponga de sistemas de contención de probada eficacia, tales como cortinas de agua, en su contorno exterior.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” 42 2. Distancias entre recipientes a. La separación entre dos recipientes contiguos deberá ser la suficiente para garantizar un buen acceso a los mismos, con un mínimo de 1m. b. Los recipientes de cloro líquido no podrán encontrarse en el mismo cubeto que los recipientes de líquidos inflamables y combustibles. La distancia entre los recipientes de cloro y el borde más próximo del cubeto que contiene los recipientes de inflamables y combustibles no podrá ser inferior a 20m. Esta distancia podrá ser reducida hasta 10m, si se adoptan medidas de protección particulares, tales como pantallas para fuego o cortinas de agua. 3. Protecciones Toda área de almacenamiento estará debidamente protegida frente al acceso incontrolado de personas ajenas a la instalación y dispondrá de la señalización adecuada al efecto. Artículo 10. Tuberías y accesorios. El material utilizado en la construcción de las tubuladuras, bridas, tornillos y tuercas del recipiente será de calidad equivalente a la de éste. El conjunto brida-junta se diseñará de forma tal que no permita la expulsión de la junta por efecto de la presión. Las tuberías de circulación de cloro serán de un acero que se ajuste a las condiciones más desfavorables, de presión y temperatura, que se puedan presentar. Los materiales para las juntas podrán ser: 1. Amianto-caucho de calidad compacta apropiado al cloro. 2. PTFE, solamente en bridas machi-hembradas. 3. Otros materiales de probada resistencia al cloro. Los soportes de las tuberías y elementos auxiliares se diseñarán de forma que no puedan transmitir esfuerzos sobre las mismas y que además permitan las dilataciones motivadas por los cambios de temperatura. Se evitarán las tubuladuras en la parte inferior de los recipientes y en la fase líquida siempre que sea posible. Quedan prohibidas dichas tubuladuras, en fase líquida, en las plantas no productoras de cloro.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” 43 Las tubuladuras de diámetro superior a 100mm se situarán siempre en la fase gaseosa. Las válvulas utilizadas serán especialmente diseñadas para el cloro. En las tubuladuras de trasiego y de llenado de cloro conectadas a la fase líquida del recipiente se instalarán válvulas de accionamiento automático y comando a distancia, lo más cercana posible del propio recipiente. Cuando un tramo de tubería pueda quedar aislado y lleno de cloro líquido, deberá considerarse en el proyecto esta eventualidad, previendo sistemas de protección que permitan absorber la dilatación del líquido por efecto de la temperatura, siempre que el volumen retenido exceda de 50L. Artículo 11. Aislamiento térmico. El almacenamiento de cloro líquido a presión no requiere aislamiento térmico por motivos de seguridad. Si por razones técnicas se decidiera instalarlo, el sistema de aislamiento térmico adoptado reunirá los siguientes requisitos: 1. Incombustibilidad. 2. Resistencia química frente al cloro. 3. Estanquidad frente a la humedad atmosférica. Independientemente de que estén o no configurados los recipientes, es imprescindible una protección eficaz de la superficie exterior contra la corrosión. Artículo 12. Elementos de seguridad. Todos los recipientes irán provistos de: 1. Un indicador de la cantidad de cloro contenida, en todo momento, en el recipiente.
2. Un indicador de presión con alarma de máxima. 3. Una alarma de carga máxima admisible.
44 “APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
4. Como mínimo, una válvula de seguridad de resorte, conectada al recipiente, tarada a una presión igual o inferior a la de cálculo y de dimensiones tales que, en las condiciones más desfavorables de proceso, la presión en el interior no pueda aumentar más de un 10 por 100 de la presión de cálculo. Dicha válvula será de calidad adecuada para su uso con cloro seco y su descarga se efectuará a la instalación de absorción de cloro. Se instalarán, preferentemente, dos válvulas de seguridad de resorte conectadas al recipiente por una válvula de seguridad de tres vías.
Antes de la válvula de seguridad se instalará un disco de ruptura de material compatible con el cloro seco, tarado a una presión inferior a la de disparo de la válvula de seguridad.
Se instalará una vigilancia de presión con alarma entre ambos elementos. Asimismo, las válvulas de seguridad estarán protegidas aguas abajo de corrosiones mediante un sistema adecuado. La alarma de carga máxima admisible del apartado 3 de este artículo se ajustará de forma que el cloro contenido en el recipiente no sobrepase nunca los 1,250 Kg/m3. Los fluidos o grasas intermedias utilizadas en los separadores o transmisores ligados a los instrumentos empleados deberán ser compatibles con el cloro.
Además de lo anteriormente expuesto, toda instalación de almacenamiento tendrá la posibilidad de vaciar rápidamente el volumen de cloro contenido en el recipiente de mayor capacidad, sin alterar las condiciones ambientales del entorno. Para ello se dispondrá de una capacidad de reserva suficiente en recipientes fijos, semi-móviles o móviles, o bien de una instalación de absorción de capacidad adecuada, diseñada de acuerdo con el capítulo V.
En el caso de almacenamiento en edificio cerrado, se dispondrá de un sistema adecuado de detección de cloro con alarma e indicación externa.
Los almacenamientos de cloro en recipientes fijos estarán permanentemente vigilados.21
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” 45 4. ESTACIÓN
DE CLORACIÓN.
46 “APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Las estaciones de cloración merecen mucha atención desde la etapa de diseño, por la importancia que este proceso tiene en la producción de agua segura y por los riesgos que involucran la operación y mantenimiento de las estaciones. 22
En el proceso de diseño de las estaciones de cloración, podemos considerar cuatro etapas:
• Almacenamiento del cloro
• Sistemas de medición y control
• Sistemas de inyección
• Sistemas de seguridad
4.1 CRITERIOS GENERALES DE DISEÑO
El cloro es proporcionado en cilindros metálicos resistentes, de 50 a 1,000Kg, en contenedores. Puede ser utilizado en forma líquida o gaseosa. Los cilindros tienen las siguientes características:
a) Son de acero.
b) La máxima densidad de llenado es 125%. Se define así a la razón de porcentaje entre el peso del gas en el cilindro o contenedor y el peso del agua que puede contener a una temperatura de 15,6°C (70°F).
c) Se equipan con sistemas de seguridad (válvulas, protectores).
d) Se someten a pruebas de presión a intervalos regulares, de acuerdo con las normas correspondientes.
De acuerdo con la capacidad de los cilindros, se puede extraer mayor o menor cantidad de cloro de cada uno de ellos. Véase el Cuadro 7.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Cuadro 7. Características de los cilindros de cloro 23 El consumo de cloro necesario para la desinfección del agua se estima en 5mg/L, con un mínimo de 1.0mg/L. Para la oxidación y preparación de compuestos, se estima de acuerdo con las necesidades de tratamiento. Figura 11. Contenedor de cloro expuesto al sol 24.
Instalaciones con un consumo superior a 50Kg por día, deben prever el uso de cilindros de una tonelada y para el traslado de los cilindros deben considerarse dispositivos que permitan hacer esta tarea bajo condiciones de seguridad.
Debe preverse un almacenamiento de cloro suficiente para atender por lo menos 10 días de consumo máximo. En instalaciones con capacidad inferior a 10,000m3 por día o 100L sobre segundo debe preverse un almacenamiento para periodos mínimos de 30 días.
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48 “APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
El número de envases de cloro en uso dependerá básicamente del máximo flujo que se pueda obtener de cada cilindro. El cuadro 8 indica la cantidad mínima de cilindros que debe haber en servicio, vacíos y de reserva, a fin de mantener un suministro continuo de cloro en la planta.
Cuadro 8. Número de cilindros necesarios según la capacidad requerida 23 En instalaciones situadas en localidades distantes de los centros productores de cloro, el almacenamiento debe tener en cuenta las dificultades para la compra y transporte del producto. Figura 12. Almacén de cloro abierto para cilindros de una tonelada 24
49 “APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
En instalaciones con consumo de hasta 50Kg por día, los cilindros y los equipos de cloración pueden instalarse en la misma área.
En instalaciones de consumo mayor, deben instalarse en áreas separadas.
El área de almacenamiento de cloro debe ser abierta (figura 12). Si se proyectara cerrada, con paredes en todo el contorno (figura 13), la habitación debe ser ventilada mediante: Figura13. Almacén de cloro cerrado con ventilación artificial 24 a) Ventilación natural por medio de aberturas que deben llegar hasta el piso. Figura 14. Forma de almacenar cilindros de una tonelada 24
50 “APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
b) Además de ventilación natural, debe haber ventilación forzada, producida por un extractor o insuflador, dispuesto de modo de obligar al aire a atravesar a nivel del piso todo el ambiente y con capacidad para renovar todo el aire del recinto en un tiempo máximo de 4 minutos. Figura 15. Almacén de cilindros pequeños 24
c) Las llaves o interruptores de los equipos deben quedar del lado de afuera del recinto. Figura 16. El almacén de cloro utilizado como depósito 24
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
d) Las salidas de ventilación deben ubicarse de tal modo que disipen las eventuales fugas de cloro a la parte externa de la casa de química (si la sala de cloración ha sido incorporada a esta estructura). Esta ventilación no debe incidir sobre la ventilación de otras áreas ni sobre áreas externas confinadas, aunque solo sea parcialmente Figura 17. El almacén de cloro utilizado como depósito 24
e) Los cilindros deben estar protegidos de la incidencia de la luz solar.
El área de localización de los equipos cloradores debe contar con los medios de seguridad previstos para la sala de almacenamiento de cloro.
El área de almacenamiento de cloro y la de instalación de los cloradores deben tener puertas que se abran hacia afuera, con vidrio en la parte superior, y estar dotadas de aberturas de ventilación sobre el pórtico.
Los cilindros de cloro de una tonelada deben ser almacenados o utilizados en posición horizontal, en una sola hilera, fijados por medios adecuados, con un espaciamiento mínimo de 0,20 metros entre los cilindros y un ancho mínimo de un metro entre los corredores de circulación.
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52 “APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Los cilindros con capacidad igual o inferior a 75 kilogramos de cloro deben ser almacenados o utilizados en posición vertical, directamente sobre una balanza. Deben contar con una cadena o barra de seguridad que evite el volteo en caso de una explosión o sismo (figura 16).
El control de la cantidad de cloro disponible debe ser hecho por pesaje continuo o por un dispositivo que indique la presión de los cilindros en uso.
Las áreas utilizadas para depósito o dosificación de cloro deben contar solamente con productos químicos y equipos relacionados con la cloración. No deben utilizarse para almacenar otro tipo de materiales (figura 17).
El uso de hipoclorito de calcio o sodio, por ser 10 veces más caro que el cloro líquido envasado a presión en cilindros, debe quedar restringido a instalaciones de capacidad inferior a 10L/s, o solo cuando se demuestre que es la mejor alternativa.
El almacenamiento de hipoclorito de sodio debe hacerse en un lugar techado, ventilado, seco y libre de materiales combustibles. Este producto es muy inestable; el periodo de almacenamiento no debe ser mayor de un mes.
El hipoclorito de sodio debe utilizarse directamente del recipiente en que es transportado.
El hipoclorito de calcio se expende en forma granular en tambores de 45 a 50kilogramos. Debe ser disuelto previamente en agua para ser dosificado por vía húmeda, tomando en cuenta lo siguiente:
— La concentración máxima de la solución debe ser inferior a 10%.
— Deben existir dos tanques de disolución, con capacidad mínima individual para 12 horas de operación.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
4.2 ALMACENAMIENTO
Criterios para el dimensionamiento
Es necesario conocer el consumo del producto de acuerdo con la capacidad de la planta. La información necesaria es la siguiente:
Caudal del proyecto (Q en L/s);
Dosificación esperada (dosis mínima y máxima en mg/L);
Tiempo de almacenamiento seleccionado. Ver en el cuadro 9, criterios basados en la experiencia.
Cuadro 9. Criterios para el almacenamiento de productos desinfectantes 25 Notas:
• Las dosis mínima y máxima se basan en un porcentaje de cloro disponible de 70% para el hipoclorito de calcio y de 13% para el hipoclorito de sodio.
• Las dosis indicadas corresponden a la práctica usual; para la determinación precisa de la dosificación, se requiere efectuar el ensayo de demanda de cloro o curva al punto de quiebre (figura 18).
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“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” 54 Figura 18. Curva al punto de quiebre 26 La ecuación de balance de masas permite diseñar, evaluar y operar estos sistemas:
Q . D = q . C = P 23
Donde:
Q = caudal máximo de diseño en L/s
D = dosis promedio de desinfectante = (DM + Dm)/2 (mg/L) 24
DM = dosis máxima (mg/L)
Dm = dosis mínima (mg/L)
q = caudal de solución de cloro (L/s)
P = peso requerido del desinfectante (mg/s o kg/d)
C = concentración de la solución (mg/L)
Nota: 1 mg/s = 0,0864 kg/d
55 “APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Dependiendo de la capacidad de producción de la planta, el almacén deberá incluir un equipo de grúa para movilizar el cilindro en el caso del cloro líquido embotellado a presión, en cilindros de una tonelada. Cuando se trata de sistemas pequeños que usan cilindros de 75 kilogramos, se considerará el empleo de carretillas para efectuar el transporte en forma manual (figura 19). En el cuadro 10, presentamos un ejemplo para el cálculo de un almacén de cilindros de cloro. Figura 19. Carretilla para transportar cilindros pequeños. 27
Cuadro 10. Cálculo del área del almacén de cloro 25
56 “APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
4.3 RECOMENDACIONES PARA EL PROYECTO
La figura 20. Indica las dimensiones de los cilindros de una tonelada: entre 2.16 y 2.21m de largo y entre 0.75 y 0.81m de diámetro. Figura 20. Cilindros de cloro de una tonelada de peso 26
La figura 21 presenta ideas sobre cómo distribuir el almacén, de acuerdo con las recomendaciones de algunos fabricantes.
Cualquiera que sea el recipiente de cloro que se use, si se requieren varias unidades, hay que conectarlas a una tubería matriz, como indica la figura 22.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” 57 Figura 21. Almacenamiento de cilindros de cloro 25
El diseño de esta matriz es muy importante para lograr un flujo sin obstrucciones. Los cilindros de cloro llenos tienen 85% de cloro líquido y 15% en estado gaseoso. Al extraer este último, disminuye la temperatura del envase y aparece escarcha en la superficie del cilindro por condensación de la humedad, lo que indica que el gas se está evaporando rápidamente. Figura 22. Sistema de conexión de cilindros de cloro 23
58 “APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Para que el flujo no se interrumpa, la temperatura en los cilindros debe ser más alta o igual a la temperatura en las tuberías aductoras, pues si estas se enfrían más rápidamente que el cilindro, aunque sea muy pequeña la diferencia térmica, el gas se puede relicuar en las líneas de conducción y producir obstrucciones en los cloradores.
4.4 EQUIPOS DE MEDICIÓN Y CONTROL
Los equipos de cloración se fabrican en un rango de 1.5 a 4,500Kg por día de cloro gaseoso y dosificadores de cloro líquido desde 20 hasta 2.000L por día. Es necesario determinar la capacidad del equipo que se necesita. Para calcular la capacidad (C) del clorador, utilizaremos nuevamente la ecuación de balance de masas, teniendo en cuenta que el equipo se calcula con el caudal y la dosis máxima.
C = QD x 86,4
Q = m3/s
D = mg/L
El caudal máximo es el del final del periodo de diseño. Cuando el diseño de la planta se hace por módulos, la estación de cloración debe centralizarse y satisfacer la producción de todos ellos. En este caso, el clorador debe satisfacer también la capacidad mínima requerida por un solo módulo.
Las características de los equipos dependen de la forma de cloro que vamos a utilizar, hipocloritos en solución o cloro líquido envasado en cilindros a presión.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
4.4.1 EQUIPOS PARA APLICAR HIPOCLORITO EN SOLUCIÓN
Puede utilizarse cualquier tipo de dosificador para productos químicos en solución que sea resistente a la acción corrosiva del hipoclorito. Los más comunes son las bombas dosificadoras y los sistemas de orificio de carga constante. Para la medición, se utilizan rotámetros o las escalas del equipo dosificador. Figura 23. Sistema de aplicación por gravedad 25 Las bombas dosificadoras empleadas son de tipo diafragma o pistón diafragma, ambas de desplazamiento positivo.
En todos estos equipos debe poder calibrarse la dosificación. Los hay con diferente rango de ajuste; los más usados tienen un rango de 10:1.
Si la aplicación requiere una operación automática (dosificación proporcional al caudal, a la demanda de cloro o a ambos), existen en el mercado equipos que pueden cubrir este tipo de funciones, como veremos más adelante. El rango de trabajo de estos equipos puede variar entre 20L por día y 800L por día. Ellos son capaces de inyectar la solución desde vacío hasta 28Kg por cm2.
4.4.2 HIPOCLORADOR DE ORIFICIO DE CARGA CONSTANTE
El hipoclorito en solución se utiliza principalmente en instalaciones para localidades pequeñas, donde, por lo general, no hay condiciones apropiadas para operar y mantener un equipo automático. Sin embargo, en la industria o en el caso de una urbanización o un hotel de lujo, podría justificarse la inversión.
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60 Figura 25.Hipoclorador de orificio de carga constante 26 “APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Los sistemas de orificio de carga constante, por su bajo costo y porque funcionan por gravedad, son muy empleados en localidades pequeñas.
Se pueden fabricar artesanalmente, no requieren energía eléctrica y con muy poco mantenimiento se puede obtener una operación constante. También se consideran en los sistemas grandes, como alternativa para eventuales situaciones de emergencia (véase las figuras 24 y 25).
Equipos para aplicar cloro gaseoso: Figura 24. Hipoclorador 24 Estos tipos de cloradores son los más utilizados en las plantas de tratamiento, porque son más eficientes que los hipocloradores. Por su forma de operar, podemos distinguir dos tipos de unidades: cloradores de gas directo y cloradores al vacío en solución.
61 “APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Cloradores de aplicación directa
Este tipo de clorador opera con la presión del cilindro, por lo que adolece de serias limitaciones. Su uso se recomienda solo cuando no hay otra alternativa. Normalmente se emplean en zonas donde no hay suministro continuo de energía eléctrica.
La principal desventaja de estos equipos es que la dosis varía con la presión del cilindro. Figura 26. Clorador de aplicación directa a una tubería 24
Se fabrican en capacidades que van desde 9 hasta 150Kg por día. (Véanse las figuras 27 y 28). Tubo de descarga de gas. Figura 27. Punto de aplicación en la tubería 24
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” 62 Figura 28. Clorador de aplicación directa 28 Figura 29. Imagen de un clorador de aplicación directa 28
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” 63 4.4.3 CLORADORES DE APLICACIÓN AL VACÍO
Este tipo de equipo es el más confiable y seguro de operar.
a) Descripción
Un clorador de aplicación al vacío está integrado por tres componentes fundamentales: un inyector, una válvula de ajuste de la dosificación y un medidor de caudal. Figura 31. Sistema de inyección 25 Figura 30. Diagrama de flujo de un clorador de aplicación directa 25
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El inyector. El inyector es un Venturi mediante el cual se ejerce una succión determinada (130 milímetros de agua), por medio del cual se succiona el cloro a través del equipo.
Este inyector también sirve como cámara de mezcla entre el cloro y el agua que sirvió para ejercer el vacío (véase la figura 31).
Las condiciones hidráulicas de la bomba de agua son muy importantes, pues tanto la presión como el caudal son determinantes en el funcionamiento del inyector. Por ello es muy importante consultar las recomendaciones del fabricante, porque cada uno tiene condiciones específicas, a partir de las cuales se han diseñado los equipos. Es preferible que dejemos el cálculo de las condiciones de operación de la bomba al fabricante.
Válvula de control. Las válvulas de control merecen muy especial atención, pues con facilidad se taponan con las impurezas del cloro. Para garantizar mayor confiabilidad en la operación, se recomienda especificar orificios o vástagos ranurados en lugar de las válvulas de aguja convencionales.
Medidor de caudal. El medidor de caudal es un rotámetro, un tubo de vidrio que indicará el paso del gas a través del equipo. La medición de un gas se ve afectada por las condiciones de temperatura y presión. Cuando la presión está por debajo de la atmosférica, como en este caso, el efecto es mayor. Por esta razón, el equipo cuenta con válvulas reguladoras de presión y de vacío a la entrada y a la salida del dispositivo de medición.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” Figura 32. Cloración al vacío, equipo de pared 24 Operar el proceso a presiones por debajo de la atmosférica presenta una serie de ventajas que permiten que el cloro, un gas extremadamente corrosivo y venenoso, pueda ser manipulado casi por cualquier persona. Al someterlo al vacío dentro del equipo, se aprovecha este para, mediante diafragmas venteados, cerrar automáticamente todo puerto o ducto factible de ruptura al dejar de ejercer la presión debajo de la atmosférica. Figura 33. Clorador con inyector para cilindro de una tonelada 25
La presión del cloro dentro del cilindro no se requiere para la operación, porque estamos succionando el gas con el inyector y estas condiciones siempre van a prevalecer a lo largo del circuito dentro del equipo.
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También debemos tener presente que el cloro viene de un cilindro bajo presión donde se encuentra licuado y que no podemos extraerlo en forma indiscriminada cuando el gas está en forma líquida dentro del recipiente, porque la presión de vapor del gas a las condiciones ambientales de temperatura producirá una velocidad de evaporación tal que podemos llegar a congelar el cilindro y su contenido. Figura 34. Cloradores de consola 24
La tabla 1, indica el máximo flujo de cloro que se puede extraer de un cilindro, dependiendo de su tamaño.
Los sistemas con inyector son los más usados debido a que presentan las siguientes ventajas:
• Ofrecen alta precisión en la dosificación.
• No son influenciados por los cambios de temperatura.
• Son equipos durables y de costo inferior a los de alimentación o aplicación directa.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” Figura 35. Válvula de clorador de paliación al vacío 25 Figura 36. Diagrama de flujo de un clorador de aplicación al vacio 25
Sin embargo, debe tenerse en cuenta que para la operación de los inyectores, se requiere el suministro de agua a presión y, por lo tanto, se debe incluir un equipo de bombeo en el sistema.
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Componentes de un sistema de cloración con inyector. Un sistema con inyector incluye básicamente los siguientes componentes:
• Balanza.
• Clorador (de pared o montaje directo), con manguera de ventilación.
• Cadena de protección.
• Tubería de abastecimiento con válvula de paso, manómetro, filtro “Y”, adaptador para montaje del inyector y el difusor a fin de aplicar la solución de cloro al agua.
• Mascarilla de protección tipo canister.
• Juego de repuestos con canister para la mascarilla de protección, empaques de plomo para el montaje del clorador y otros repuestos recomendados por el fabricante para efectuar el mantenimiento adecuado del equipo. Figura 37. Cloradores de consola 24
• Equipo para la detección de fugas: botella de amoniaco con tapa de apertura rápida.
• Cilindros de reserva (como mínimo, tres para plantas pequeñas). Véase la cuadro 8 para plantas de medianas a grandes.
• Comparador para medir cloro residual.
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“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” 69 Criterios de diseño • El caudal mínimo de agua para el funcionamiento del inyector se calcula mediante la siguiente ecuación: q = Q . DM /C 25 Donde: DM = dosis máxima, normalmente se asume igual a 5,0 mg/L. C = concentración de la solución clorada, normalmente se asume igual a 3,500 mg/L. Usar caudales de agua mayores que q no ofrece problemas en la dosificación y a menudo es necesario tomar caudales mayores para ajustarse a los tamaños comerciales de los equipos de bombeo. Los equipos de bombeo pueden evitarse, cuando la planta cuenta con un suministro de agua con presión suficiente para el funcionamiento del inyector. Usualmente, la mínima presión necesaria es 30 metros de columna de agua (mca), más las perdidas calculadas en la tubería de abastecimiento. La potencia mínima del equipo de bombeo se calcula con la siguiente ecuación: P = d Q H / 75 E26 Donde: d = peso específico del agua (~ 1,000 kg/m3) H = carga dinámica total (mca) E = eficiencia del equipo de bombeo Para el cálculo de H se utilizan los siguientes criterios: H = h + Ho + Hm28
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Donde:
h = presión requerida por el inyector (mca)
Ho = pérdidas por fricción (mca)
Hm = pérdidas menores (mca)
Ho = f . L/ø. V2/2g (fórmula de Darcy Weisbach) 29
Donde:
f = 0,030 (coeficiente de fricción)
L = longitud de la tubería (m)
ø = diámetro de la tubería (m)
V = 0,60 a 1,20 m/s (velocidad del agua)
g = aceleración de la gravedad
Nota: También es correcto emplear fórmulas como la de Hazen Williams y la de Flamant (29).
Hm = SK v2/2g 30
Donde SK = suma de coeficientes de pérdida de carga en accesorios. Los usuales se indican en el cuadro 6-5.
Cuadro 10. Coeficientes de pérdida de carga menores 25 Nota: La suma de K debe ajustarse de acuerdo con el diseño de cada sistema.
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Capacidad requerida del equipo
W = Q . DM 31
Donde:
W = capacidad requerida en g/h
Con este dato entramos a los catálogos de los fabricantes y seleccionamos un equipo cuya capacidad sea igual o inmediatamente superior a la requerida. Cuadro 10, ofrece información tomada de los catálogos. 9 Cuadro 11. Tamaños comerciales de cloradores 25 Nota: a
b La dosificación mínima es 1/20 de la máxima.
Estimación razonable de la temperatura ambiente mínima para una dosificación continua.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO” 72 Figura 38. Clorador con inyector, colocación múltiple de medidor de cloro 25
4.4.4 EVAPORADORES
Las estaciones de cloración grandes, donde se gastan más de 1,000kg por día, requieren el uso simultáneo de varios cilindros de cloro (más de seis), conectados a la misma matriz aductora, para alimentar los cloradores. Como esto puede traer problemas operacionales, se suele incluir en el equipo un evaporador que permita extraer cloro líquido de los cilindros en lugar de gas, lo que supone las siguientes ventajas:
a) Disminuye el número de cilindros en servicio requeridos para alimentar el clorador, debido a que la extracción de cloro líquido no plantea las mismas limitaciones que la de cloro gaseoso.
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b) Se evita la relicuefacción del cloro en las líneas de conducción. Esto es especialmente importante cuando la longitud de la tubería entre la sala de almacenamiento y la de cloración es significativa.
Los evaporadores que van montados lo más cerca posible de los equipos de cloración consisten en un tanque dentro de un baño de agua caliente, cuya temperatura es controlada por un termostato a 70-75°C. Esto hace que el cloro pase del estado líquido al gaseoso y en esta forma es llevado a los cloradores. Figura 39. Evaporadores para operar con cloro líquido 24
Para evitar que el cloro líquido pueda pasar al clorador y dañarlo, se incluye una válvula que se cierra automáticamente y hace sonar una alarma cuando la temperatura baja de los 65°C. También es necesario considerar lo siguiente:
Una criba para retener las impurezas del cloro y la posible formación de nieblas o condensación del gas en gotitas, lo que es perjudicial para los equipos.
Una válvula reductora de presión en la tubería de salida del evaporador.
La figura 39 muestra una estación de cloración para 6m3/s con evaporadores (hilera de la derecha) y cloradores (fila del fondo).
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4.4.5 Sistemas de control
Para los sistemas de control, debemos hacer uso de todo nuestro ingenio para no llegar a sofisticaciones innecesarias. El caso más común se presenta cuando se tiene caudal de agua constante y demanda constante de cloro; aquí todo se reduce a instalar un sistema de cloración con ajuste de dosificación manual y alguna forma de parar el equipo cuando sea necesario. Figura 40. Sala de sistemas de control automático de coloración 24
Sistemas automáticos
El control automático de la cloración se basa en la medición, por medio de sensores, de la dosis de cloro residual en el efluente de la planta. El equipo envía una señal que puede ser interpretada por un receptor de la siguiente manera:
a) Accionar una alarma para que el operador corrija manualmente la dosis.
b) Accionar el equipo de ajuste automático del rotámetro de acuerdo con la dosis prefijada en el sistema. Este sería un sistema totalmente automatizado.
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Los equipos automáticos (figuras 41 y 42) usualmente incluyen sistemas analógicos, digitales o carta gráfica para mostrar y almacenar información sobre el proceso de dosificación.
Estos equipos tienen la ventaja de reducir el error humano en la dosificación, pero son de alto costo y requieren mantenimiento especializado.
Los principales casos de control automático se presentan en la cuadro 12.
Cuadro 12. Sistemas automáticos 28 Los casos 3 y 4 son bastante raros y se puede decir que en agua potable no se dan. Solo se han visto situaciones como estas en los casos de aguas residuales.
Los casos 1 y 2 sí se presentan en agua potable, cuando el abastecimiento se realiza por pozos. Cuando se bombea directamente del pozo a la red, tendremos gasto variable de acuerdo con las horas del día y cuando tenemos un tanque regulador alimentado por una serie de pozos, se presenta el caso de variación por pasos, al operar uno, dos o varios pozos. Para caudales variables, existen los medidores primarios del tipo Venturi o de orificio para el caso de ductos cerrados; para canales abiertos, se emplean los medidores Parshall y vertederos, instrumentos sencillos y fáciles de operar, capaces de enviar una señal al clorador para que obedezca en forma proporcional al gasto, aumentando o disminuyendo el caudal de solución por aplicar.
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