SERIE AUTODIDÁCTICA DE MEDICIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA, SEGUNDA PARTE

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1 SERIE AUTODIDÁCTICA DE MEDICIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA, SEGUNDA PARTE
Identificación de los sistemas de desinfección de aguas residuales Autoras: Martha Avilés Flores Leticia Montellano Palacios Revisores: Irma Laura Medina Salazar Luis Miguel Rivera Chávez Editor: César G. Calderón Mólgora Presentación: Silvia Mendoza Vergara SUBDIRECCIÓN GENERAL DE ADMINISTRACIÓN DEL AGUA (CNA) COORDINACIÓN DE TECNOLOGÍA DE TRATAMIENTO Y CALIDAD DEL AGUA (IMTA) SIGUIENTE

2 Esta presentación está organizada con base en hipervínculos, por ello es necesario navegar a través de ella utilizando los botones activos al calce de las diapositivas o las palabras u oraciones subrayadas. Mueva el cursor hasta el botón activo o a la palabra subrayada y pulse el botón izquierdo del ratón. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE SALIR

3 ¿Para quién?  Este manual se dirige a los especialistas técnicos de las brigadas de inspección y verificación, quienes se encargan del muestreo de las descargas de los usuarios en aguas nacionales. ¿Para qué?  Para que los usuarios sean capaces de distinguir los diferentes sistemas de desinfección que se aplican en el tratamiento de aguas residuales, así como las ventajas y limitaciones que ofrece cada uno de ellos. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

4 1 Principios de desinfección.
CONTENIDO 1 Principios de desinfección. 2 Sistemas de desinfección. 3 Eficiencias de eliminación de microorganismos. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE SALIR

5 Principios de desinfección
Tratamiento de aguas residuales Objetivos: La protección de la salud pública La protección de las fuentes de suministro de agua. La protección de los ecosistemas acuáticos; siendo el más urgente, en México, el relativo a la salud pública. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

6 Para que el agua residual tratada sea segura, no debe contener microorganismos patógenos.
La forma de lograr dicho control es mediante la desinfección, la cual puede efectuarse a través de: 1. Agentes químicos 2. Agentes físicos 3. Medios mecánicos 4. Radiación ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

7 1.1 Agentes Químicos ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL
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8 Agentes químicos yodo alcoholes cloro ácidos bromo ozono fenol bases
Peróxido de hidrógeno Compuestos fenólicos cloro ácidos Agentes químicos bromo ozono Compuestos del cloro Compuestos cuaternarios de amonio fenol bases ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

9 Los de uso más frecuente en la desinfección de las aguas residuales son sustancias con gran poder oxidante tales como el cloro y sus derivados (Cl2, hipoclorito de sodio y de calcio, cloraminas y dióxido de cloro), ozono, yodo, permanganato de potasio y peróxido de hidrógeno. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

10 Agentes Químicos Actúan sobre la membrana citoplasmática de los microorganismos dañan los lípidos o proteínas que la componen y provocan su ruptura ó alteran su permeabilidad selectiva las sustancias necesarias para sustentar la vida de la célula escapan El microorganismo muere ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

11 Otro mecanismo es la desactivación de las enzimas microbianas.
Operativamente la desinfección se lleva a cabo al generar una mezcla del agua a desinfectar con la sustancia oxidante (por ejemplo cloro) y se deja en contacto por un período suficiente (30 minutos en el caso del cloro) para realizar la reacción. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

12 1.1.1 Cloro ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR
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13 Dependiendo del pH del agua el cloro se presenta en diferentes formas.
La cloración se considera el método más efectivo y económicamente factible para la desinfección de las aguas residuales. Dependiendo del pH del agua el cloro se presenta en diferentes formas. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

14 2. pH > 5.6 empiezan a formarse los iones hipoclorito OCl-:
1. pH < 5.6, el cloro aparece casi en su totalidad como ácido hipocloroso (HOCl) no disociado: Cl2 + H2O  HCl + HOCl 2. pH > 5.6 empiezan a formarse los iones hipoclorito OCl-: HOCl + H2O  H + OCl- 3. pH » 7.5 HOCl » OCl- 4. pH > 9 el cloro se presenta casi en su totalidad en forma de OCl-. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

15 Figura 1.1 Disociación del ácido hipocloroso en función del pH y la temperatura
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16 Desinfección satisfactoria
Concentración de cloro libre residual 0.2 mg/l a mg/l, tiempo de contacto de 10 a 20 minutos Desinfección satisfactoria El cloro libre se combina fácilmente con sustancias presentes en agua residual tratada. Es necesario agregar cloro en exceso, de forma que la demanda de cloro que tiene el agua sea satisfecha y quede un remanente de cloro libre capaz de controlar a los microorganismos. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

17 NH3 + HOCl ® NH2 Cl + H2O (Monocloramina)
Una de las sustancias con las que se combina el cloro es el nitrógeno amoniacal y forma cloraminas (mono, di y tricloramina), de acuerdo con las siguientes reacciones: NH3 + HOCl ® NH2 Cl + H2O (Monocloramina) NH2Cl +HOCl ® NHCl2 + H2O (Dicloroamina) NHCl2 + HOCl ® NCl3 + H2O (Tricloramina) ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

18 La cantidad de cada especie de cloraminas producidas depende de la cantidad relativa de ácido hipocloroso y amoniaco, del pH y temperatura. La siguiente tabla indica la proporción de mono y dicloraminas para diferentes valores de pH. pH % NH2 Cl % NHCl2 5 16 84 7 65 35 9 94 6 Tabla 1.1 Porcentaje de mono y dicloraminas de acuerdo al pH ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

19 También se les denomina cloro residual combinado.
Las cloraminas son formadas por reacción del ácido hipocloroso con aminas orgánicas presentes en solución. Tienen un poder germicida 20 a 30 veces menor que el del cloro, aun así tienen capacidad de controlar a los microorganismos. También se les denomina cloro residual combinado. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

20 Como resultado de la cloración, además de las cloraminas, se forman subproductos tanto de carácter inorgánico como orgánico. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

21 Subproductos inorgánicos Subproductos de la oxidación
Iones, clorato, clorito, bromato y iodato Peróxido de hidrógeno Amoniaco Subproductos inorgánicos Aldehídos Ácidos carboxílicos Nitrosoamina Trihalometanos Subproductos de la oxidación Ácidos haloacéticos Haloacetonitrilos Halocetonas Clorofenoles Cloruro de cianógeno CNCl2 Fig Subproductos de la cloración ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

22 1.1.2. Hipoclorito de sodio y calcio
NaOCl y Ca(OCl)2 ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

23 Hipocloritos de sodio y calcio Desinfección del agua residual tratada
Se utiliza para Desinfección del agua residual tratada Su aplicación lleva a Compuesto activo ION (OCl-) El cual se combina para formar el ácido hipocloroso Mismos resultados que el cloro gaseoso ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

24 La diferencia entre los hipocloritos y el cloro gaseosos, son reacciones laterales de productos finales de la reacción. La reacción con los hipocloritos incrementa el ión hidroxilo, incrementando con esto el pH, con la consecuente disminución del poder bactericida. Hipoclorito de sodio NaOCL + H2O HOCl + Na+ (OH) - Hipoclorito de calcio Ca(OCl)2 +2H2O (HOCl) + Ca ++ (OH)- ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

25 1.1.3. Dióxido de Cloro (ClO2) ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU
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26 Características Gas amarillento o rojizo. Olor similar al del cloro.
Muy inestable, se descompone muy rápido. No puede ser almacenado, tiene que generarse en el sitio. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

27 Es más eficiente que el cloro, en la desactivación de virus, genera menor cantidad de subproductos halogenados y no produce trihalometanos. El mecanismo de acción se sospecha inhibe bruscamente las síntesis de proteínas dentro de la célula, causando la destrucción de los organismos. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

28 1.1.4. Ozono ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR
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29 Características Molécula compuesta por tres átomos de oxígeno.
Muy inestable y altamente oxidante. Es un germicida muy potente. Su solubilidad se ve afectada por la temperatura. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

30 No puede ser almacenado, tampoco tiene acción residual.
A mayor temperatura, menor solubilidad y en consecuencia disminuye la eficiencia como desinfectante. Efectivo para en control de esporas y virus (de 300 a 3000 veces más rápido que el cloro). No puede ser almacenado, tampoco tiene acción residual. Altos requerimientos de energía eléctrica y altos costos de operación. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

31 Trayectorias de reacción del ozono
Oxidación Directa Una vez que ha entrado a la solución sigue dos rutas básicas Autodescomposición a Radicales Hidroxilo ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

32 Figura 1.3 Trayectorias de reacción del ozono en el agua.
Reacción de oxidación directa O O O O O O + C C Productos intermedios o finales. C C ozono Materia orgánica (doble ligadura) Materia orgánica oxidada O3 Reacción de oxidación indirecta a través de la formación de radicales OH– R· Formación de radicales Oxidación por radicales OH· Productos. CO32– HCO3– CO3–· HCO3· Figura 1.3 Trayectorias de reacción del ozono en el agua. (Fuente: Aieta et al., (1988), citados por Singer y Reckhow, 1999) ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

33 La Reacción Directa del ozono molecular con las sustancias es selectiva, las velocidades de reacción dependen del compuesto con que se combine; por ejemplo la reacción es muy rápida con fenol y mercaptanos, pero es muy lenta con benceno y tetracloroetileno. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

34 La Reacción de Oxidación por Radicales no es selectiva y reacciona rápidamente con un gran número de especies químicas. Los radicales OH· reaccionan rápidamente con el ozono molecular y funcionan como catalizador en la tasa de descomposición del ozono. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

35 El radical (OH·) reacciona con los iones carbonato y bicarbonato para formar radicales de carbonato y bicarbonato, de esta manera una fracción de los radicales OH· se excluye del ciclo autocatalítico y contribuye a la estabilidad del ozono molecular en el agua. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

36 1.2. Agentes Físicos ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL
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37 Pertenecen a este grupo: Ebullición del agua Luz ultravioleta
Son aquellos donde el control de los microorganismos se hace a través de la aplicación de energía ya sea en forma de calor o de ondas electromagnéticas. Pertenecen a este grupo: Ebullición del agua Luz ultravioleta Luz solar ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

38 1.2.1. Ebullición ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR
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39 Concepto Acción Efectividad
Medio más eficaz para desinfección, destruye la mayoría de bacterias no formadoras de esporas. Inactiva a virus y protozoarios. Acción Actúa coagulando las proteínas de los microorganismos provocando su muerte. No existe un tiempo mínimo de ebullición para la remoción total de patógenos. Tiempo recomendado entre 5 y 10 minutos. Efectividad Es el método más costoso, consume grandes cantidades de energía; inviable para aplicarse al efluente de una planta de tratamiento de aguas residuales. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

40 Como la temperatura de ebullición disminuye a razón de aproximadamente 1° C por cada 330 m de altitud, a 3300 m/nm, la temperatura de ebullición (90°C), el tiempo de ebullición requerido para inactivar los agentes patógenos sería más largo. Fig Sistema de Ebullición ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

41 1.2.2. Luz Ultravioleta ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL
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42 Intervalo de emisión de las lámparas de presión baja.
Rayos cósmicos Rayos gama X Luz U.V. Luz visible Rayos infrarrojos Ondas de radio 180 200 250 280 300 400 220 Frecuencia germicida 380 Intervalo de emisión de las lámparas de presión baja. nm Longitud de onda Intervalo de emisión de las lámparas de presión media Fig Ubicación de la luz UV en el espectro electromagnético ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

43 Espectro electromagnético
Espectro electromagnético ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

44 Concepto Acción Efectividad
Onda electromagnética cuya longitud abarca de los 180 a los 400 nm, se ubica en el espectro electromagnético entre los rayos x y la luz visible. Acción La luz UV actúa a nivel genético, lesiona el ADN o el RDN impidiendo su replicación y en consecuencia la reproducción de la célula. Después de la exposición a la dosis indicada el microorganismo no está muerto, pero es inocuo. Efectividad Método efectivo de desinfección de aguas claras no así para efluentes turbios, con concentraciones de sólidos suspendidos mayores que 10 mg/L o que contienen sustancias que absorben la luz UV. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

45 Fig. 1.6 Afectación del material genético por la luz UV
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46 La luz UV no tiene poder residual para proteger al agua de una nueva contaminación. No puede ser utilizada como único medio de desinfección en sistemas de recuperación de agua, tiene que combinarse con algún agente químico que provea el efecto residual. Los microorganismos para ser desactivados deben recibir una dosis de luz UV que es específica para cada especie. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

47 D = Dosis de luz UV [µW-s/cm2] I = Intensidad [µW/cm2]
La dosis es el producto de la intensidad de la radiación (µW/cm2) por el tiempo de exposición (s) D = I x t D = Dosis de luz UV [µW-s/cm2] I = Intensidad [µW/cm2] t = Tiempo de exposición [s] ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

48 La radiación UV no produce residuos tóxicos
La radiación UV no produce residuos tóxicos. Puede provocar la alteración de determinados compuestos químicos aunque tales compuestos se degradan a formas más inocuas. Es preciso considerar que está desinfección no tiene efectos negativos sobre el medio ambiente. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

49 1.2.3. Luz Solar ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR
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50 La luz solar directa es un bactericida potente principalmente debido a los rayos UV del sol, el uso de ésta fuente de energía es muy grande en su efectividad pero tiene una aplicación muy limitada. No suele usarse en plantas de tratamiento de aguas residuales. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

51 1.3. Medios Mecánicos ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL
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52 Los patógenos de todos tipos y clases son removidos del agua residual en grado variable por medio de los procesos convencionales de tratamiento. El número de microorganismos patógenos presentes en agua residual es elevado, aún con las grandes eficiencias de remoción logradas por procesos u operaciones unitarias (filtros percoladores 90 – 95 %, lodos activados 95 – 98 %) el agua tratada no es segura, es necesario contar con un método o sistema que al final del tratamiento controle a los microorganismos. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

53 1.4. Radiación ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR
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54 Los rayos gama que emiten los radioisótopos tales como el cobalto 60, tienen gran cantidad de penetración, se han utilizado para desinfectar agua potable, residual y lodos de desecho, no existen equipos comerciales ni instalaciones en campo. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

55 2. Sistema de desinfección.
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56 2.1. Sistema de desinfección con cloro
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57 2.1.1. Sistemas de desinfección con cloro gas
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58 La dosificación del cloro se inicia en la conexión del cilindro o contenedor con el clorador, o con el múltiple de suministro de cloro si se conecta más de un cilindro. Este sistema termina cuando la solución de cloro se mezcla con el agua que va a desinfectar. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

59 figura 2.1. Caseta de cloración
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60 Caseta de cloración ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL
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61 Componentes básicos del sistema de dosificación. Báscula
Cilindro o contenedor de cloro gas Válvulas y tuberías Clorador Difusor ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

62 Báscula Permite registrar la cantidad de cloro usada en la desinfección y cantidad remanente en el cilindro. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

63 Cilindro o contenedor de cloro gas
Se encuentran en 2 presentaciones : Cilindros de 68 kg. Contenedores de 908 kg. Ambos se conectan mediante una tubería al dosificador de cloro. En el interior de los recipientes se encuentra el cloro en forma líquida y en la parte superior se evapora, la presión normal de la fase gaseosa en el interior va de 5.3 a 6.3 kg/cm2 ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

64 Válvulas y tuberías Deben satisfacer los requisitos del Instituto del Cloro, permite hacer las conexiones necesarias para conducir el cloro al sitio de dosificación y para regular o suspender el suministro. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

65 Clorador Existen dos tipos:
Cloradores de alimentación directa a presión. Cloradores de alimentación al vacío. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

66 Controles del clorador
Aparatos de control Manómetro de presión de entrada del gas. Manómetro de vacío. Rotámetro con escala graduada. Perilla de ajuste. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

67 Abastecimiento de agua
Para alimentar al clorador , el agua debe tener baja turbiedad y no contener partículas en suspensión ni arena. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

68 Cloradores de alimentación directa a presión.
En estos cloradores la fuerza motriz es la presión del gas cloro en el interior del cilindro, no necesitan suministro adicional de agua, ni de energía eléctrica. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

69 Fig. 2.2 Esquema de un aplicador de cloro a presión
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70 Funcionamiento: La presión normal a la que se encuentra el cloro gaseoso dentro del contenedor – de 5.3 a 6.3 kg/cm2 – abre la válvula reguladora de presión del gas (A), el cloro fluye hasta este punto, donde reduce su presión a 1.4 kg/cm2. De allí pasa por el medidor de flujo (C) que suele ser un rotámetro calibrado en kg de Cl2/día ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

71 Después del rotámetro, el gas pasa por un sistema de ajuste (D), que permite fijar la tasa de flujo con que se quiere hacer trabajar el clorador y por último un sistema (E) que regula automáticamente la presión. El cloro se inyecta a la tubería por un difusor (F). Una válvula de seguridad impide que el exceso de presión pueda causar un accidente. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

72 Cloradores de alimentación al vacío
La fuerza motriz es el vacío parcial generado por el inyector; un tubo venturi que al paso del agua por la garganta crea subpresión que, comunica con válvulas y conductos del clorador, induciendo la apertura del regulador inicial del gas. Esto hace que válvulas y conductos se llenen de cloro gaseoso, que circula en ellos a una presión menor a la atmosférica. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

73 G H I Ventilación Dispositivo de seguridad
Dispositivo de regulación de flujo Regulador de presión de gas G Regulación del vacío Gas cloro del cilindro Manómetro Rotámetro H Solución de cloro de 3500 mg/L al punto de aplicación Manómetro I Agua Inyector o eyector Fig. 2.3 Aplicador de cloro al vacío ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

74 Elementos de un clorador de vacío
Regulador de presión del gas Rotámetro Dispositivo de regulación de flujo Regulación del vacío Inyector o eyector Dispositivo de seguridad Difusor ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

75 Regulador de presión del gas
El gas que sale de los cilindros a través de la tubería matriz entra al clorador mediante la válvula (A), que contiene un diafragma presionado por un muelle, que regula y mantiene el vacío del aparato. El vacío tiene que ser > que la fuerza que desarrolla el muelle para que el diafragma se abra y pueda entrar gas al clorador. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

76 Rotámetro El gas cloro que sale de la válvula (A) pasa a través de un rotámetro (B) que mide el flujo que está pasando. Cada aparato tiene un juego de rotámetro para medir diferentes rangos de caudales. Se debe solicitar según la capacidad del equipo que requiera la planta de tratamiento. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

77 Dispositivo de regulación de flujo
Permiten controlar la tasa del flujo con que trabaja el clorador, pueden ser operados manual o automáticamente. En algunos casos se usa un orificio en V para desplazar de arriba abajo, aumentando o disminuyendo el área de paso. En otros se usa un cono dentro del caudal, que mueve la pieza que puede aumentar o disminuir la sección. Otros incluyen un orificio regulado por una válvula de aguja. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

78 Inyector o eyector Consiste en un tubo venturi a través del cual pasa la corriente de agua y crea una subpresión en la garganta que activa la válvula de regulación de vacío (D) para permitir el paso del cloro. En la garganta y en la expansión subsecuente se genera turbulencia que favorece la mezcla del cloro en el agua. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

79 Dispositivos de seguridad
Todos los aparatos cloradores deben tener dispositivos de seguridad que impidan el que por cualquier motivo disminuya o aumente demasiado el vacío o suba la presión del agua, llegando a dañar los equipos. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

80 Entre estos dispositivos se encuentran:
Válvula de alivio (F) que se abre cuando el vacío excede de cierto limite o permite que el clorador succione aire para evitar que salga gas a la atmósfera. Válvula check Que va junto al inyector impide que penetre agua dentro del clorador y se mezcle con el gas, dañando todos los elementos del mismo. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

81 Difusor Es una o más tuberías cortas, generalmente perforadas, que dispersan uniforme y rápidamente la solución de cloro dentro del caudal de agua a tratar. Tipos de difusores: Usados en tuberías Usados en canales o tanques abiertos ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

82 2.1.2 Sistema de desinfección
con hipoclorito ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

83 Hipoclorito de calcio [ Ca(OCl)2]
El cloro puede aplicarse también, utilizando algunas de sus sales, cuya eficiencia bactericida es idéntica a la del cloro, produciendo reacciones similares en el agua. Las más conocidas son: Hipoclorito de calcio [ Ca(OCl)2] Hipoclorito de sodio (NaOCl) ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

84 Hipoclorito de calcio [ Ca(OCl)2]
Fuerte agente oxidante, no debe almacenarse en contacto con materiales combustibles, puede producir incendios. Taparse perfectamente después de ser abiertos, la acción de luz y humedad acelera la descomposición del producto. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

85 Hipoclorito de calcio [ Ca(OCl)2]
Estas sustancias se dosifican en solución usando los equipos siguientes: Bombas dosificadoras Equipos de montaje local. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

86 Bombas dosificadoras El rango de trabajo de las bombas en línea normal va de 1 L/h a 195 L/h. Aplicando soluciones de 1 % de cloro activo se puede desinfectar caudales de 3 a 540 L/s, con una dosis de 1 mg/L. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

87 Válvula check y adaptador Tubería de agua a presión
Bomba de diafragma Tubería de plástico Válvula check y adaptador Solución Tubería de agua a presión Pichancha Tanque de plástico Fig. 2.4 Instalación típica con bomba dosificadora ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

88 ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

89 En instalaciones pequeñas, las bombas también pueden montarse sobre los depósitos o contenedores del producto, provistos en algunos casos de agitadores mecánicos e indicador. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

90 Equipos de montaje local
No suelen usarse en plantas de tratamiento de aguas residuales de gran tamaño, son adecuadas para sistemas rurales o de flujos pequeños menores que 1 L/s (fosas sépticas o tanques Imhoff). ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

91 Características: Bajo costo de construcción y mantenimiento
Simplicidad en concepción Tiempo de operación que pueden proporcionar Inertes al cloro Relativa exactitud en la dosificación Facilidad de operación y mantenimiento ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

92 Sistemas más usuales Hipoclorador de sifón Frasco de Mariotte
Hipoclorador de plataforma constante Clorador por gravedad Hipoclorador de orificio calibrado ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

93 Fig. 2.5 Hipoclorador de sifón
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94 Frasco de suero, bajo costo, fácil y rápida implementación, poca exactitud y duración.
Hay que revisar y llenar el frasco de solución con frecuencia (2 veces a la semana). Fig. 2.6 Frasco de Mariotte ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

95 Frasco de Mariotte. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL
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96 Fig. 2.7 Hipoclorador de plataforma flotante
Hipoclorador de orificio de carga constante, el dispositivo de entrada es formado por un tubo de vidrio fijo debajo de un flotador, propicia el paso de la solución del caudal constante, mientras el nivel desciende en el recipiente. Fig. 2.7 Hipoclorador de plataforma flotante ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

97 Unidad de fácil construcción, constituida por niples y accesorios de PVC de 3/4”. Se coloca dentro del tanque de solución un pantalla de asbesto-cemento para retener el sedimento, un grifo para retirarlo periódicamente. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

98 Fig. 2.8 Clorador por gravedad
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99 Unidad de orificio de carga constante
Unidad de orificio de carga constante. El cual está constituido por un tapón de aluminio con incisión de sección variable, va insertado al extremo de una manguera flexible. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

100 Fig. 2.9. Hipoclorador de orificio calibrado
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101 Se regula la dosis variando la sección del orificio al extraer o introducir el tapón en la manguera, colocando marcas en este para calibrarlo. Dentro de las unidades de orificio, es la que en la práctica produce menos problemas de obstrucción. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

102 El funcionamiento de esta unidad es muy simple, la regulación se efectúa a nivel constante. Para aumentar o disminuir la dosis, se desliza la manguera en el soporte, bajando la punta; con el procedimiento inverso se reduce el volumen. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

103 Fig. 2.10. Hipoclorador de sifón
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104 La entrada de la solución se efectúa por el extremo de la manguera que va sujeta a la boya, obteniéndose en todo momento una carga de agua constante que produce una dosis constante, independientemente del volumen de agua en el tanque. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

105 2.1.3. Sistemas de dióxido de cloro
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106 El dióxido de cloro se produce al combinar clorito (clorato) de sodio con cloro gaseoso, ambas sustancias entran en contacto en la base del reactor el cual está empacado con anillos cerámicos. A la salida del reactor se prepara una solución de agua con dióxido de cloro la cual se alimenta al tanque de contacto del dióxido de cloro. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

107 La reacción de formación es la siguiente:
2NaClO Cl ClO NaCl ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

108 Señal de control Medidor de flujo Agua residual tratada Agua residual tratada Evaporador Difusores Clorador Solución de dióxido de cloro Inyector Contenedor de cloro. Tanque de contacto del dióxido de cloro Reactor de dióxido de cloro Solución de cloro Bomba dosificadora Solución de clorito de sodio Contenedor de la solución de clorito de sodio Señal de control Efluente desinfectado Sensor de cloro residual Descarga Fig Diagrama de flujo de una instalación de desinfección de agua con dióxido de cloro. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

109 2.2 Ozono ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR
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110 Sistemas ozonación De acuerdo con su tipo de operación existen tres generadores de ozono: De arco eléctrico o descarga de corona. De luz UV. De electrólisis del agua ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

111 2.2.1 Generadores de arco eléctrico
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112 Unidad de preparación del gas (aire u oxígeno puro).
Los sistemas de ozonación de arco eléctrico consta de cinco componentes: Unidad de preparación del gas (aire u oxígeno puro). Generador de ozono. Fuente de energía eléctrica. Contactor o cámara de desinfección. Unidad para la eliminación del ozono sobrante ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

113 5 Sistema de captura, conducción y destrucción del ozono sobrante
3 Fuente de energía eléctrica Cámara de destrucción del ozono sobrante Transformador Líneas principales de corriente Ventilador Desecadores gemelos Filtro de aire - 4 cámara de contacto Aire crudo Refrigerador Agua tratada 1 Unidad de preparación del gas 2 Ozonador 2.12 Diagrama de instalación típica de un sistema de generación y aplicación de ozono en el agua. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

114 Unidad de preparación del gas
Hay ozonadores que se alimentan con aire, aire enriquecido con oxígeno y oxígeno puro. Los generadores que trabajan con aire requieren que esté libre de impurezas y de humedad. La función de la unidad es limpiar y secar la corriente gaseosa. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

115 Generadores de ozono u ozonadores
Estos aplican descargas eléctricas a la corriente de oxígeno o aire seco, se clasifican de acuerdo a la forma de los elementos utilizados para crear el arco eléctrico: a) Ozonadores de placas b) Ozonadores tabulares ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

116 Ozonadores de placas Están constituidos por placas dieléctricas y electrodos metálicos planos. El conjunto se instala, en un recinto estanco, provisto de un sistema de refrigeración. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

117 Ozonadores tabulares Está constituido por dos electrodos concéntricos y un tubo dieléctrico. Se diferencian entre si por la posición vertical u horizontal de los electrodos, así como por la posición de los tubos dieléctricos con relación al agua de refrigeración. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

118 Fuente de energía eléctrica
Tradicionalmente los generadores de ozono operaban con fuentes de energía de baja frecuencia (50-60 Hz) y alta tensión ( > volts ). Con este sistema el consumo de energía es de 25 a 30 kilowatts / hora por kilogramo de ozono generado. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

119 Los adelantos en el campo de la electrónica y regulaciones internacionales más estrictas en cuanto a los niveles de ozono han dado lugar a dispositivos que operan con alta frecuencia (1,000 a 2,000 Hz y 10,000 Volts) y que producen mayor cantidad de ozono con menores consumos de energía. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

120 Contactores Se usan para transferir el ozono al agua. Para desinfectar, debe asegurarse un contacto rápido y homogéneo del ozono con el agua a tratar, que satisfaga la demanda de ozono, la cual es mayor que la de cloro debido al mayor potencial de oxidación. Al desinfectar agua con ozono es necesario mantener una concentración entre 0.4 a 0.5 mg/L, durante 10 a 20 minutos. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

121 Tipos básicos de contactores
1. Contactor de cámaras separadas con pantallas o muros 2. Reactor agitado por turbina 3. Cámara con difusor de columna de burbujas múltiples ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

122 Figura 2.13 Torre de contacto de dos compartimentos.
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123 El difusor de burbujas de columna múltiple ofrece la mejor eficiencia de transferencia.
En sistemas pequeños de tratamiento se genera ozono a una presión de 1.0 kg/cm2 y se dispersa en burbujas finas que se transfieren a una columna de agua de 5 m., de altura en la que ocurre la oxidación y la desinfección. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

124 Destrucción del ozono sobrante
Con una eficiencia de transferencia del 90%, el gas que escapa puede contener de 500 a ppm de ozono. El gas sobrante con ozono se recircula y se aplica dentro del tren de tratamiento con el objeto de utilizar como sea posible el gas producido. Siempre habrá una cantidad de ozono que no se disuelva en agua y escape de cámaras de contacto. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

125 Dada la reactividad del ozono, es necesario destruirlo para no provocar daños en inmediaciones de la instalación. El sistema de conducción y destrucción del ozono sobrante se construye en acero inoxidable en la cámara de destrucción hay lámparas de luz ultravioleta, que emiten la longitud de onda necesaria para destruir el ozono. La generación y destrucción de ozono ocurren a diferentes longitudes de onda. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

126 2.2.2 Generación de ozono por radiación ultravioleta.
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127 La generación fotoquímica del ozono ocurre en la troposfera de la tierra, debido a la radiación UV del sol que incide en las moléculas de oxígeno (O2), se disocian y forman radicales libres (2O·) que se combinan con una molécula de oxígeno (O2) produciendo una molécula de ozono (O3). Las lámparas ultravioleta replican este proceso de generación del ozono, pero en una escala mucho más pequeña. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

128 El ozono generado por lámparas en el rango de 254 nm es menor que 0
El ozono generado por lámparas en el rango de 254 nm es menor que 0.2% en peso de la corriente de aire, utilizando lámparas con una longitud de onda de 185 nm se puede alcanzar hasta el 2% en peso de la corriente gaseosa. El costo de generación de ozono por luz UV es mayor que el de arco eléctrico, el consumo de energía es mucho mayor. Sin embargo, para usos en pequeña escala (menor a 5 g/h es una opción viable). ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

129 2.2.3 Generación de ozono por electrólisis de agua
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130 En estas se tiene asociada una corriente eléctrica que pasa por el agua de alimentación. Una de ellas utiliza electrodos (ánodo y cátodo) de acero inoxidable, entre los electrodos se coloca un electrolito hecho de un polímero plástico de ácidos sulfónicos perflourados. Este electrolito sólido funciona como una membrana de intercambio iónico. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

131 La celda se alimenta con agua saturada de oxígeno y se genera ozono en la solución en el ánodo de la membrana, el ión hidrógeno (H+) migra a través de la membrana y forma agua al combinarse con el oxígeno mientras en el cátodo de la membrana (cubierta con una mezcla de polvo de carbón 85% y polvo de platino 15%) se forma agua. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

132 Electrodo de acero inoxidable
Malla de polímero plástico hecha de ácidos sulfónicos perflourados. Cubierta de polvo de carbón (85%) y polvo de platino (15%) Cubierta de óxido de plomo PbO2 Electrodo de acero inoxidable Electrodo de acero inoxidable 4H+ e-+ O2 ↔ 2H2O H2O ↔ 2H+ + O= O2 + O ↔ O3 Figura Proceso de generación de ozono por electrólisis de agua. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

133 Ozonadores por electrólisis del agua (Lynntech, Inc.)
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134 2.2.4 Operación y mantenimiento
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135 Lo más común es automatizar completamente la función de monitoreo y ajuste de la dosificación, solo se lleva a cabo donde el fabricante o distribuidor puede brindar un servicio de apoyo. Cuando hay que reparar o dar servicio de mantenimiento al equipo de preparación del aire, al generador de ozono, al monitoreo automatizado o al sistema de control, se requiere un técnico altamente capacitado. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

136 2.2.5 Seguridad ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR
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137 En aguas que contienen sustancias orgánicas volátiles, es necesario vigilar el gas en las cámaras de contacto para detectar hidrocarburos y evitar condiciones que puedan provocar una explosión. El ozono en la desinfección del agua, a diferencia del cloro no ha causado una situación de crisis debido a que nunca se almacena. Se puede considerar como un método muy seguro de desinfección. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

138 2.3. Luz ultravioleta ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL
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139 Es un método efectivo de desinfección de aguas claras, no así cuando:
el líquido es turbio; contiene más de 10 mg/L de sólidos suspendidos totales o; contiene sustancias disueltas que interfieren con el paso de la luz a través del líquido (nitratos, sulfatos, hierro ferroso o materia orgánica). ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

140 Este método no tiene poder residual para proteger al agua de una nueva contaminación.
Si el agua tratada será descargada en un cuerpo receptor muy sensible no introducirá sustancias desinfectantes que puedan reaccionar con el medio y por lo mismo es una opción atractiva. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

141 2.3.1. Descripción del equipo
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142 El equipo ultravioleta que hay en el mercado actual utiliza lámparas de arco de mercurio de presión baja o de presión media dependiendo de la marca y capacidad del equipo. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

143 Lámparas de luz UV de presión baja
Se producen con potencias desde 8W hasta 150 W Producen sólo una línea espectral a nm de longitud de onda germicida Su eficiencia dependerá de la temperatura del fluido que las rodea, su máximo nivel de emisión se alcanza alrededor de los 40º C. Vida útil nominal de 10,000 horas. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

144 Lámparas de luz UV multionda de presión media y alta intensidad
Rangos de potencias típicas comprendidos entre 0.4 y 0.7 kw y líneas espectrales de longitud de onda comprendidas entre 200 a 300 nm. La temperatura de operación no afecta la eficiencia del emisor de luz UV. Vida útil nominal de 1,000 horas, mediante el uso de dispositivos se puede prolongar la vida útil. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

145 Configuración de los equipos
Existen dos tipos básicos de sistemas de desinfección de agua con luz ultravioleta: Sistemas de canal abierto. Sistemas de cámara de exposición o canal cerrado. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

146 Los sistemas de canal abierto
Utilizan lámparas de presión baja, dependiendo del fabricante se colocan en forma paralela o perpendicular al flujo. Para alcanzar dosis suficientes, del orden de 30 mW·s/cm2 (hacia el final de la vida útil de los emisores) es necesario colocar muchas lámparas dentro de cada módulo de desinfección. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

147 Equipo de luz UV para canal abierto (Sistema 3000 de Trojan, Inc.)
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148 Es importante que se cuente con un dispositivo, ya sea compuerta o un vertedor que permita mantener un tirante mínimo y que ninguna lámpara quede por arriba del espejo de agua. Es importante para la seguridad de los operadores, la exposición directa de la piel o de los ojos a la luz UV-C (germicida) puede causar lesiones en las áreas expuestas. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

149 Fig. 2.17 Instalación típica de un sistema de luz UV de canal abierto
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150 Instalación de un sistema de luz UV de canal abierto.
Equipos de la marca Trojan, Inc. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

151 Instalación de un sistema de luz UV de canal abierto.
Equipos de la marca Trojan, Inc. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

152 Sistemas con cámara de exposición
Pueden tener los emisores en forma paralela o perpendicular al flujo. Los sistemas que utilizan los sistemas de presión media requieren mucho menos lámparas y por ello no pueden ser modelos muy compactos que desinfecten caudales importantes. En el mercado se encuentran sistemas con cámara de exposición capaces de tratar hasta 2,700 L/s. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

153 Figura 2.18 Sistemas de luz ultravioleta con cámaras de exposición.
a) con emisores perpendiculares al flujo b) con emisor paralelo al flujo. Figura 2.18 Sistemas de luz ultravioleta con cámaras de exposición. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

154 Sistemas de luz ultravioleta con cámaras de exposición de la marca Aquionics.
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155 Instalación de un equipo UV con cámara de exposición.
(Equipo de la marca Aquionics). ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

156 2.3.2. Operación y mantenimiento
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157 La operación y mantenimiento de los sistemas de desinfección UV son mínimos, pero cruciales para un rendimiento adecuado. El agua a desinfectar debe ser suficientemente clara (máximo de 5 UTN y de preferencias menos de 1 UTN) de lo contrario deberá filtrarse antes de entrar al dispositivo para recibir la radiación UV, la cual ocurre en continuo y en un tiempo muy corto. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

158 Asegurar que las camisas de cuarzo o la tubería de teflón estén libres de sedimentos u otros depósitos que atenúan la luz ultravioleta, podría ocurrir deposición de partículas ya sea de lado de las camisas expuestas al aire o del lado del agua. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

159 En sistemas pequeños la limpieza se hace a mano, limpiando la camisa de cuarzo de la lámpara una vez al mes como mínimo o dos a tres veces por semana. El operador debe leer con regularidad el monitor de dosificación, para asegurar que la dosis del sistema sea la adecuada. La vinculación del censor del monitor a una alarma (luz o audio) debe tomarse en cuenta. Las lámparas se deben cambiar para garantizar por lo menos 30,000 mW·s/cm2 de área de exposición. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

160 2.3.3. Seguridad ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR
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161 A los operadores se debe enseñar los peligros que ocasiona la luz UV para ojos y piel, proporcionar gafas y ropa apropiada para protegerlos. Proveer un lugar para almacenar y desechar las lámparas. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

162 2.4. Radiaciones ionizantes
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163 Como fuente ionizante se utiliza principalmente el cobalto 60, con una actividad específica de 25Ci/g. Se presenta en forma de cilindros de 4 cm de diámetro y de altura variable según la actividad. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

164 Las intensidades de radiación:
En desinfección: 450 kilorad con 105 Ci/m3·h En esterilización: 4.5 megarad con 106 Ci/m3·h; el rendimiento medio de la instalación estaría comprendido entre el 70 y el 90 % ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

165 3. Eficiencia de eliminación de microorganismos
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166 Factores que influyen en la eficiencia de un desinfectante de agua:
La concentración de desinfectante El tiempo de contacto Tipo y concentración de microorganismos Características del agua a desinfectar Características del propio desinfectante ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

167 Quistes de protozoario. Virus.
Los microorganismos patógenos que se encuentran en agua residual son los siguientes: Esporas bacterianas, los más resistentes a la acción de los desinfectantes. Quistes de protozoario. Virus. Bacterias vegetativas, las de menor resistencia. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

168 Las sustancias presentes en agua pueden reaccionar con el desinfectante reduciendo su eficacia.
La materia orgánica y los agentes reductores como el hierro, el manganeso y el sulfuro de hidrógeno reaccionan con los agentes oxidantes consumiendo desinfectante. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

169 La temperatura y el pH pueden influir en la supervivencia de los microorganismos: a mayor temperatura mayor la eficacia de los desinfectantes químicos. La materia suspendida y la turbiedad pueden servir de “refugio” a microorganismos patógenos, especialmente en sistemas de luz UV. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

170 La efectividad de inactivación es proporcional al tiempo de contacto.
Con una concentración mayor de desinfectante activo o una fuente de luz UV de mayor intensidad, se requerirá menos tiempo de contacto para inactivar a los microorganismos. A mayor tiempo expuesto los organismos a un desinfectante, mayor la oportunidad de contacto y de acción. La efectividad de inactivación es proporcional al tiempo de contacto. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

171 Comparar la eficiencia de diferentes desinfectantes no es sencillo, se utiliza el producto C·t cuyas unidades son: mg·min/L. Es el resultado de multiplicar la concentración residual del desinfectante por el tiempo de contacto. Para los agentes físicos, especialmente la luz UV, se utiliza el concepto de dosis cuyas unidades son: mJcm2 (mW·s/cm2) ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

172 La relación C·t se expresa de acuerdo a la ecuación empírica: k=Cn·t
Donde: k = constante para microorganismo expuesto bajo condiciones especificas (mg·min/L). C = concentración del desinfectante (mg/L). n = coeficiente de dilución. t = tiempo de contacto necesario para un porcentaje de inactivación dado (min). ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

173 Si n >1, la concentración del desinfectante influye más sobre la activación que el tiempo de exposición, mientras que para n < 1 ocurre lo contrario. La aplicación práctica del concepto C·t se asume que n = 0, o sea que los factores ejercen igual influencia, es decir la eficiencia del desinfectante aumenta con la concentración. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

174 Figura 3.1 Efecto del valor n sobre los valores C·t a diferentes concentraciones de desinfectantes (a temperatura y pH constantes) ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

175 Desinfectante Unidades Inactivación 1 -log (r = 90%) 2 -log (r =99 %) 3 -log (r = 99.9%) 4 -log (r = 99.99%) Bacterias Cloro libre mg·min/L 0.1 – 0.2 0.4 – 0.8 1.5 – 3.0 10 – 12 Cloraminas 4 – 6 200 – 250 Dióxido de cloro 2 - 4 8 - 10 50 – 70 Ozono 3 – 4 Luz UV. mW·s/cm2 80 – 100 Tabla 3.1 Comparación entre diferentes oxidantes y luz UV para lograr diferentes niveles de inactivación (reducción logarítmica de 1 a 4) ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

176 Quistes de protozoarios
Desinfectante Unidades Virus Cloro libre mg·min/L 2.5 – 3.5 4 - 5 6 – 7 Cloraminas 200 – 1200 Dióxido de cloro 2 - 4 6 - 12 12 – 20 Ozono 0.3 – 0.5 0.5 – 0.9 0.6 – 1.0 Luz UV. mW·s/cm2 20 – 30 70 – 90 Quistes de protozoarios 70 – 80 1100 – 2000 7 - 9 20 – 25 0.2 – 0.4 0.7 – 1.4 5 - 10 10 -15 15 – 25 (continuación) ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

177 La desinfección del agua con cloro y sus derivados han demostrado su efectividad para la inactivación de microorganismos patógenos, con excepción de Cryptosporidium, ciertas bacterias muestran alta resistencia al cloro libre las cuales forman esporas, tales como Bacillus o Clostridium. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

178 Las bacterias Gram positivas pueden sobrevivir a la desinfección del cloro debido a que poseen una pared celular más gruesa. Los quistes de protozoarios (Entamoeba histolytica y Giardia lamblia) son altamente resistentes a la desinfección con cloro, pueden requerir prolongados tiempos de contacto con altas dosis de cloro libre residual (1-3 mg/L) para lograr 99.9 % de inactivación. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

179 pH 7 pH 8 Log de inactivación
Cloro (mg/l) pH 7 pH 8 Log de inactivación 0.5 1 1.5 2 3 1.0 6 12 19 25 37 9 18 27 36 54 1.6 7 13 20 40 10 29 39 58 2.0 14 21 41 31 61 2.6 15 22 44 11 33 43 65 Tabla 3.2 Valores estimados de C·t para inactivación de quistes de Giardia con cloro libre a 25°C. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

180 El dióxido de cloro, el ozono y la luz UV tienen mayor capacidad para controlar microorganismos sobre los que el cloro no es efectivo. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

181 Para Giardia lamblia el dióxido de cloro requiere un C·t de 5 a 21 mg·min/L para una inactivación de 1-log (90 %) a pH de 6 a 9. El ozono requiere un C·t de 0.53 y 4.23 mg·min/L para 99 % de inactivación. La luz UV puede alcanzar una inactivación del orden de 4-log con dosis entre 5 y 10 mJ/cm2, dosis muy semejante a la requerida para el control de E. coli. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

182 Los niveles requeridos del luz UV están entre 2 y 10 mJ/cm2.
Para el control de Crypstosporidium el dióxido de cloro puede inactivar 1.5-log (95 %) con valores de C·t entre 3 a 9.8 mg·min/L, mientras que el ozono puede alcanzar inactivaciones mayores que 2-log con un C·t de 10 a 25 ºC. Los niveles requeridos del luz UV están entre 2 y 10 mJ/cm2. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

183 Para algunos controles específicos hay agentes que tienen mejor respuesta que el cloro, la selección de uno u otro método o sistema de desinfección dependerá del uso que se pretenda dar al agua tratada y de la reglamentación vigente. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

184 Si el uso es para recarga del acuífero o para complementar a una fuente superficial de agua, es probable que se requiera una reducción de microorganismos como Giardia lamblia o Cryptosporidium. Si el uso es para riego de áreas verdes la desinfección con cloro será la más adecuada. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

185 Ventajas y desventajas
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186 Ventajas Desventajas Cloro
1. Tecnología bien establecido 2. Desinfectante efectivo 3. El nivel de cloro residual se puede mantener y vigilar con facilidad 4. El efecto germicida pude mantenerse en líneas de transmisión de gran longitud 5. Útil para usos auxiliares como control de olores y desinfección de las instalaciones de la planta 6. Oxida los sulfuros 1. Sustancia peligrosa y de manejo delicado; se deben aplicar medidas de seguridad muy estrictas. 2. El tiempo de contacto requerido es mayor que el de otros desinfectantes. Genera varios subproductos tóxicos. 4. Si la toxicidad residual del efluente es alta, debe reducirse a través de la decloración. 5. Oxida hierro, manganeso y otros compuestos inorgánicos que pueden dar color o provocar sedimentos. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

187 Cloro Desventajas Ventajas
6. Hay un consumo del desinfectante por el agua antes de alcanzar el nivel germicida (cloro libre). 7. Puede provocar pH ácido si el alcalinidad del agua es baja. 8. Tiene baja capacidad de controlar microorganismos formadores de quistes y esporas. 9. El nivel de SDT se incrementa. 10. Propiedades de desinfección dependen del pH. 7. Relativamente barato 8. Disponible en otras formas más seguras como hipoclorito de calcio y de sodio. Cloro Desventajas Ventajas ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

188 Ventajas Desventajas Dióxido de cloro
1. Desinfectante efectivo. 2. Tiene mayor capacidad que el cloro para inactivar virus, esporas y quistes. 3. Las propiedades de desinfección no se ven afectadas por el pH. 4. Bajo condiciones controladas no se forman subproductos halogenados de desinfección. 1. Debe generarse en el sitio. 2. Oxida hierro, manganeso y otros compuesto inorgánicos y orgánicos lo que provoca un consumo del desinfectante. 3. Forma subproductos de desinfección, principalmente cloritos y cloratos. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

189 Dióxido de cloro Desventajas Ventajas
4. Puede formar subproductos halogenados de desinfección. 5. Se descompone por acción de la luz solar 6. Puede llevar a generación de olores 7. El nivel de SDT se incrementa. 8. Los costos de operación pueden ser elevados, especialmente si hay formación de cloritos y cloratos. 5. Oxida los sulfuros 6. Tiene capacidad residual. Dióxido de cloro Desventajas Ventajas ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

190 Ventajas Desventajas Ozono
1. Desinfectante efectivo 2. Tiene mayor capacidad que el cloro para inactivar virus, esporas y quistes. 3. Las propiedades como desinfectante no se ven afectadas por el pH. 4. Requiere menores tiempos de contacto que el cloro. 1. No hay una medida inmediata de la efectividad de la desinfección (es difícil medir el ozono en el agua). 2. No tiene efecto residual. 3. Forma subproductos de desinfección como bromuros. 4. Oxida hierro, manganeso y otros compuestos inorgánicos y orgánicos lo que provoca un consumo de desinfectante. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

191 Ventajas Desventajas Ozono
5. Oxida sulfuros. 6. Requiere menos espacio. 7. Contribuye con el nivel de oxígeno disuelto. 5. Requiere un sistema de destrucción del gas que escapa del agua. 6. Es altamente corrosivo y tóxico 7. Consume mucha energía 8. Costos de capital y de operación relativamente altos. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

192 Ventajas Desventajas Luz ultravioleta
1. Desinfectante efectivo 2. No tiene toxicidad residual. 3. Tiene mayor capacidad que el cloro para inactivar virus, esporas y quistes. 4. No forma subproductos de desinfección. 5. No aumenta el nivel de SDT del agua. 6. Destruye algunos compuestos orgánicos resistentes como la NDMA (nitroso dimetil amina). 1. No hay una medida inmediata de la efectividad de la desinfección. 2. No tiene efecto residual. 3. Poco efectivo por dosis bajas (menores que el umbral mínimo para la desinfección de 30 mJ/cm2) 4. Consume mucha energía. 5. Debe tener un buen diseño hidráulico para ser efectivo. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

193 Ventajas Desventajas Luz ultravioleta
7. El nivel de seguridad para los operadores es mucho mayor que el de los agentes químicos. 8. Requiere poco espacio para llevar a cabo la desinfección. 5. Relativamente caro. 6. Requiere agua de muy buena calidad (debe tener turbiedades bajas y poca materia en suspensión). 7. No puede ayudar a la desinfección de las propias instalaciones de la planta. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

194 Aldehídos Formaldehído Acetaldehído Cloroacetaldehído
Dicloroacetaldehído Tricloroacetaldehído Glioxal Hexanal Heptanal Aldehídos ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

195 Ácidos carboxílicos Ácido hexanóico Ácido heptanóico Ácido oxálico
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196 Nitrosoamina N - nitrosodimetilamina ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU
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197 Trihalometanos Cloroformo Bromodiclorometano Dibromoclorometano
Bromoformo Trihalometanos ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

198 Ácidos haloacéticos Monocloroacético Dicloroacético Tricloroacético
Monobromoacético Dibromoacético Ácidos haloacéticos ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

199 Haloacetonitrilos Cloroacetonitrilo Dicloroacetonitrilo
Tricloroacetonitrilo Bromocloroacetonitrilo Dibromoacetonitrilo Haloacetonitrilos ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

200 Halocetonas 1,1 dicloropropanona 1,1,1 tricloropropanona
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201 Clorofenoles 2 Clorofenol 2,4 Diclorofenol 2,4,6 Triclorofenol
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202 Cilindros de cloro ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR
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203 Contenedores de cloro ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL
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204 Clorador de inyección directa.
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205 Cloradores de vacío. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL
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206 Rotámetros. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR
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207 G H I Ventilación Dispositivo de seguridad
Dispositivo de regulación de flujo Regulador de presión de gas G Regulación del vacío Gas cloro del cilindro Manómetro Rotámetro H Solución de cloro de 3500 mg/lt al punto de aplicación Manómetro I Gas a presión Inyector o eyector Fig. 2.3 Aplicador de cloro al vacío ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

208 Válvula de alivio de la marca Superior
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209 Inyectores. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR
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210 Bombas dosificadoras ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL
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211 Generadores de ozono de la marca Ozonia.
Generadores de ozono por arco eléctrico. La cantidad de gas generado es muy diferente, consulte las especificaciones de los fabricantes. Generador de ozono Osmonics. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE

212 Generador de ozono con tubos dieléctricos.
Foto tomada de la hoja web de Ozonia. ULTIMA DIAPOSITIVA MOSTRADA MENU PRINCIPAL ANTERIOR SIGUIENTE