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DEDESINFECCION
DEL AGUA CON RADIACIONES ULTRAVIOLETA
Fotografia de www.water-drinking.org
Los
rayos ultravioleta (UV), constituye la franja del espectro electromagnético
situada entre los 100 y los 400 nm,
es decir , entre los rayos X y la luz visible. La escala expandida
de la radiación UV se distribuye asi:
Vacío - Ultravioleta
: Entre 100 y 200 nm
Ultravioleta - Onda corta (UV-C) : Entre
200 y 280 nm
Ultravioleta - Onda media (UV-B) : Entre
280 y 315 nm
Ultravioleta - Onda larga (UV-A)
: Entre 315 y 400 nm
100
200
254
280
315
400
800 Longitud
de onda en nm
(Fuente
: International Ultraviolet Associatión) Dentro
de esta franja del espectro, las radiaciones que atraviesan la atmósfera
terrestre y alcanzan la superficie , son las comprendidas entre los 280 nm y las
de valores próximos al infrarrojo, el resto son absorbidos por la capa atmosférica
de ozono. La
radiación aplicada a la desinfección , está en la zona
de onda corta (UVC), consiguiéndose mediante
fuentes artificiales de UV , como son generalmente
las lámparas de mercurio de baja y media presión. La
radiación UV no es una radiación óptica y por tanto el termino "luz
ultravioleta" no es el más correcto, aunque realmente las radiaciones
ultravioleta se comportan como las radiaciones visibles. Para
conseguir radiaciones UV-C, a través de energía eléctrica, se utiliza una lámpara
de baja presión de vapor de mercurio , por la que se hace pasar la corriente eléctrica.
La radiación ultravioleta es el
resultado del flujo de electrones, del vapor de mercurio ionizado, entre los
electrodos de la lámpara. Ocurre como en una clásica lámpara fluorescente,
con la diferencia de que en las lámparas fluorescentes el bulbo está
recubierto con una capa de fósforo que convierte la radiación UV en luz
visible. Para
lograr una operación estable en una lámpara de arco de
mercurio se requieren una especie de transformadores o balastos , estos
pueden ser electromagnéticos,
formados por un inductor en serie con la lámpara y un componente capacitivo
corrector de potencia en paralelo y balastos electrónicos formados por un rectificador y un inversor de corriente .
Los balastos electrónicos trabajan a frecuencias más altas que los electromagnéticos, con lo cual las lámparas trabajan a más baja temperatura, consumen menos
energía y aumenta el periodo de
vida de la lámpara
Conjunto
y lámpara para desinfección con con radiaciones UV (Fuente
: Atlantic Ultraviolet Corporatión) El
poder de desinfección de una lámpara de UV , viene dado por el producto de la
intensidad o cantidad de energía por unidad de superficie y el tiempo de
exposición o de contacto del agua en la cámara de desinfección. Este
producto, llamado también dosis, se expresa en microwatios segundo por centímetro
cuadrado (μ w seg/cm2) .
Salida en watts
Dosis =
–––––––––––––––
x tiempo (seg.)
Area (cm2) En
el poder de desinfección de las lámparas de UV , juega un papel importante el
diseño del equipo llamado a veces esterilizador, principalmente sus
dimensiones, ya que por ejemplo la intensidad disminuye a medida que nos
alejamos de la fuente de luz y a su
vez el tiempo depende del tamaño y flujo de caudal aplicado. MECANISMO
DE DESINFECCIÓN La
desinfección por radiación UV , no inactiva a los microorganismos por vía química
,como lo hacen otros desinfectantes, sino por la absorción de la luz, la cual
origina una reacción fotoquímica que altera
los compuestos moleculares esenciales en la función celular. La
desinfección a través de radiaciones UV, tiene lugar como consecuencia de la
inactivación del ácido desoxirribonucleico (ADN) de los microorganismos, por
estas radiaciones. Los ácidos nucleicos son los puntos de ataque de la
radiaciones UV.
Para
minimizar el posible efecto de fotoreactivacion, es conveniente reducir la
exposición del agua inmediatamente desinfectada, a la luz del sol. Existen una serie de factores que inciden en la eficacia de un sistema de UV, ente los que pueden citarse:
Los
sólidos en suspensión que
protegen a los microorganismos de las radiaciones , las sustancias orgánicas
que absorben radiaciones UV, reduciendo la cantidad disponible. Otras
sustancias, con cierta frecuencia presentes en el agua, como el hierro y el
manganeso pueden producir manchas en la envoltura externa de cuarzo y otras como
sales de calcio y magnesio que pueden causar incrustaciones, tanto sobre la
propia lámpara de cuarzo como en la propia cámara de esterilizador. La
temperatura también afecta en el sentido de producir fluctuaciones en la
radiación UV. La temperatura optima de las lámparas de UV suele ser de 40 ºC. En cuanto a la dosis minima de UV para la reducción de ´patógenos no hay un consenso completo, la EPA (Agencia de Protección del Medio Ambiente) de los Estados Unidos señala una dosis de 21 mWs/cm2 para conseguir una reducción de 2 logaritmo del virus de hepatitis y una dosis de 36 mWs/cm2 para una reducción de 3 logaritmo (incluyendo en ambos casos un factor de seguridad de 3).
VENTAJAS
Y DESVENTAJAS DEL EMPLEO DE LAS RADIACIONES UV La principal ventaja en la aplicación de estas radiaciones en la desinfección del agua es su bajo coste de inversión y operación , no emplear productos químicos ni reacciona con los constituyentes del agua y por tanto no generar subproductos ni origina sabores ni olores y a su vez es compatible con otros procesos complementarios de desinfección que aporten un residual más permanente. Es precisamente esta carencia de desinfección residual a lo largo de la red de abastecimiento, la posible desventaja de las radiaciones UV si se emplearan como desinfectante único. Otra ventaja es no necesitar tanques de mezcla o de contacto. Está muy extendida su aplicación a pequeños sistemas de abastecimiento y en la desinfección de agua para aplicaciones y usos concretos en hospitales, escuelas, industrias de bebidas, alimenticias y farmacéuticas. La profundidad de penetración de esta radiación en el agua es limitada, dificultando su actuación el color y la turbiedad del agua por lo que para aumentar el rendimiento en la eliminación de microorganismos , se deben irradiar solo láminas delgadas de agua. Su aplicación solo se reduce a aguas claras y no contaminadas. Con el transcurso del tiempo, las lámparas suelen ensuciarse, lo que reducirá la capacidad de penetración de los rayos. La vida útil de las lámparas es muy limitada.
Fuente Sodis Desinfección del agua por medio de luz ultravioleta : Página de CEPIS - OPS y OMS,con un amplio articulo sobre la desinfección por luz ultravioleta de H.B.Wright y W.L.Cairms, de Trojan Technologies Inc. Luz ultravioleta ofrece desinfección confiable :Articulo de Myron Lupal, publicado en la página de ACS Medioambiente, empresa mexicana de Ingenieria Ambiental dedicada al tratamiento del agua. La luz UV en la desinfección: Breve publicación de la página de Ecowater, con informaciones generales sobre este procedimiento de desinfección SODIS (Solar Water Desinfectión) :Página
de SODIS , de la EAWAG (Swiss Fedral Institute for Enviromental Science and
Technology, de Suiza, donde se expone una amplia información sobre este
procedimiento de desinfección del agua envasandola en botellas de plástico
transparente y exponiendolas a las radiaciones solares. Se dan normas de
actuación y se presentan numerosos proyectos, publicaciones, esquemas, gráficos,
resultados sobre eliminación de microorganismos, etc. Mucha de la información
está en español. Elimination of pathogens through solar disinfectionThe lack of safe drinking water in many developing countries has prompted research into simple methods of disinfecting small quantities of water. One such investigation at the University of Beirut in the Lebanon revealed that 99.9% of total bacteria in a water sample could be destroyed by 300 minutes exposure to direct sunlight. In effect this means that if you left a sample of water in a translucent container, a lot of the bacteria in it would be killed. Research to date has concentrated on transparent PET (polyethylene terephthalate) bottles, these being more robust than glass bottles and hence more practical for use in rural areas. It is important to first remove any particles in the water which may harbour or shield pathogens from the sunlight. Removal is effected by allowing any solids to settle out by sedimentation. It has been found that inactivation of pathogens is more effective if the water is fully oxygenated. The following is a procedure which works well: 1. Collect the raw water in a large jar and leave for about 12 hours, till the water appears clear. (Ideally, the turbidity should be reduced to below 30 NTU.) Pour the liquid above the residue (supernatant) through a piece of cotton cloth into a clean bucket. 2. Obtain a clear plastic bottle and clean it and its lid with some safe (boiled) water. Paint half of it black. (An alternative is to have a black surface, e.g. a black bin bag or a piece of tyre, on which to lay the bottle.) 3. Half fill the bottle with the clear water from (1) and put the lid on it. Shake the bottle vigorously for 30 seconds. This will ensure that oxygen from the headspace (the air space above the water) dissolves in the water. 4. Fill the remaining half of the bottle with the clear water from (1). 5. Lay the bottle on its side, and in such a position as to allow maximum sunlight to fall onto it. UV radiation from the sun reacts with the oxygen molecules in the water and, together with the heat from the sunlight, inactivates the pathogens. These pathogens in contaminated water sources are commonly viruses and bacteria, including Vibrio cholera. 6. Leave the bottle in the sun for at least five hours. If the weather is cloudy, leave outside for two days. 7. At the end of this period, the water should be safe for drinking. The graph below shows the decay rate of faecal coliforms with exposure to sunlight. The UV-A band (320–400 nm) of solar radiation is primarily responsible for the inactivation of the micro-organisms. UV-A radiation intensity on a sunny day in the tropics is generally 10–20 W m−2, while total solar radiation might be 500–800 W m−2.
 Elimination of faecal coliforms with UV-A radiation Uso de la radiación solar (UV-A y temperatura) en la inactivación del Vibrio cholerae en agua para consumo humano : Estudio realizado por diversos investigadores del Instituto Cinara de la Universidad del Valle de Colombia y del Swiss Federal Institute for Enviromental Science and Technology de Duebendorf, Suiza . Dentro del programa de investigación SODIS para el estudio de la desinfección solar de pequeñas cantidades de agua , aplicado principalmente en países en desarrollo, utilizando agua envasada en distintos envases expuestos a la luz solar y a los que se inoculó Vibrio cholerae. Desinfeccion del agua mediante energia solar : Breve descripción del procedimiento SODIS para desinfección de agua para uso domestico.
Aplicaciones
prácticas y aspectos de la ingenieria de las radiaciones UV en el tratamiento
del agua: Página de EPA recogiendo una publicación de la United Water
Management & Services .Se presenta bajo formato tipo diapositivas, una serie
de datos sobre : Historia de UV . Fundamento . Aplicaciones . Componentes de los
sistemas UV. Costos. La luz ultravioleta, una solución amigable con el medio ambiente para la desinfección del agua y del aire. Publicación de Cristian Gonzalez Garrido en la página de AQUA MASTER. Desinfección del agua por medio de la luz ultravioleta. Art. de H.B.Wright y W.L.Cairms. Trojan Tehnologies Inc. y publicado por la página de ingenieroambiental.com. Aplicación de la energía solar UV al tratamiento de la contaminación por compuestos no biodegradables. Artículo publicado por el Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales y Tecnológicos. Plataforma Solar de Almería.
Water
Pasteurization and Disinfection
____________________________________________ El agua potable deValencia se desinfectará con rayos ultravioleta para mejorar su calidad. Información publicada en el diario Las Provincias Aplicación de la energia solar y la luz ultravioleta en la potabilización del agua. Articulo de Antonio Sarmiento Sera Centro de Estudio de Tecnologías Energéticas Renovables (CETER). Miembro de CUBASOLAR . Publicación de Lydia G. Márquez-Bravo. Instituto Mexicano de Tecnología del Agua
Synergistic effects of sequential treatment by UV irradiation and chemical disinfectant for drinking water disinfection. Publicación de M. Lotierzo1, C. Féliers1, N. Faure1, L. Le Grand2, S. Saby, P. Cervantes1
ULTRAVIOLET DISINFECTION
OF PRIVATE WATER SUPPLIES FOR HOUSEHOLD
OR
AGRICULTURAL USES.
Publicación de Sistemas de desinfección por ultravioleta como pretratamiento de Osmosis inversa en la ETAP de Sant Joan Despí. Publicación de ITT Water & Wastewater La radiación ultravioleta como método superior de desinfección. Estudio sobre la óptima longitud de onda para mantener el agua libre de microorganismos. Publicado por José Aguado Alonso en
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