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Fundamentos control calidad agua con dispositivos ORP (=REDOX).-Cap.II

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Fundamentos control calidad agua con dispositivos ORP (=REDOX).-Cap.II

Notapor HidroMaster » Dom Nov 14, 2010 2:47 am

Mensaje HidroMaster el Mar 5 Oct 2010 - 0:42

Que es el ORP o potencial REDOX y para que sirve

La batalla entre oxidantes y materia org√°nica en nuestra piscina

Cuando a√Īadimos un producto clorado o bromado al agua, se genera acido hipocloroso, tambi√©n llamado cloro activo (acido hipobromoso en el caso de bromo o bromo activo). La cualidad desinfectante/oxidante del cloro activo es debida a que es un autentico depredador de los electrones de la materia org√°nica que encuentre en su camino, ya sea de elementos vivos (g√©rmenes, algas) o inanimados (amoniaco, urea, etc.). Cada mol√©cula de cloro activo es capaz de faenar dos electrones a la materia org√°nica, esa materia queda literalmente quemada, oxidada, neutralizada. Pero la mol√©cula de cloro activo perece como tal en ese proceso oxidante, queda reducida a cero su poder oxidante. Podemos decir que la materia org√°nica ha desactivado a una mol√©cula de su depredador a base de reducirla con dos electrones.

Quien ganar√° batalla depender√° de quien disponga de m√°s efectivos: cloro o materia org√°nica. Si no hay suficiente recursos de cloro para oxidar la avalancha de materia org√°nica que se le viene encima, las mol√©culas de cloro activo se agotar√°n y la materia org√°nica y g√©rmenes se har√°n due√Īos de la situaci√≥n.

En qu√≠mica, esta batalla entre los captores de electrones u oxidantes (el cloro activo en nuestra piscina) y sus victimas (g√©rmenes y materia org√°nica) se denomina proceso de oxidaci√≥n-reducci√≥n. Hemos visto que esa batalla implica un intercambio de electrones entre los agresores oxidantes y los defensores reductores. ¬ŅY que es un intercambio de electrones sino una corriente el√©ctrica? Si medimos esa corriente el√©ctrica y es alta, es buen s√≠ntoma de que el cloro activo esta dando buena cuenta de g√©rmenes. Seg√ļn la materia org√°nica va siendo oxidada, la captura de electrones por el cloro activo disminuye, y por tanto, la corriente el√©ctrica. Al final, cuando no quede materia org√°nica, la corriente ser√° nula. Pero ¬Ņno se habr√° gastado tambi√©n casi todo el cloro en esa batalla aunque haya sido ganador? ¬ŅC√≥mo sabemos que quedan suficientes mol√©culas de cloro activo para resistir con √©xito una nueva oleada de materia org√°nica, sin tener que contarlas?

Medición del potencial desinfectante/oxidante del agua: electrodos ORP

Muy sencillo, como averiguamos si hay peces en el r√≠o que pescamos: ponemos una ca√Īa con cebo y si empiezan a picar sabemos que los hay, no sabemos cuantos, pero son activos, de nada sirve un banco numeroso si no pican .

Eso es lo que hacemos en el agua con un electrodo ORP: un cebo para que las moléculas de cloro se activen, creen su corriente oxidante y el electrodo la mide, dependiendo se su magnitud averiguamos si existe potencial oxidante suficiente o no. De ahí que esa corriente medida (mas bien voltaje, ya que se mide con un voltímetro de altísima impedancia de entrada) le llamemos potencial eléctrico de oxidación-reducción (ORP o potencial REDOX)

Ya solo falta establecer una correlación entre los niveles de ORP y la inactivación bacteriana para que podamos predecir en todo momento la capacidad desinfectante/oxidante en cada momento mediante la medida del ORP

El potencial REDOX creado se mide mediante una sonda o electrodo que se introduce o por la que se hace pasar el agua de la piscina. Hay dos tipos de electrodos: platino/colomel, y plata, el primero mide entre 45 y 50 mV mas que el segundo, es un factor a tenar en consideración cuando se habla de valores concretos.

Correlación entre ORP y la inactivación bacteriana.

Ya en los a√Īos 60 del pasado siglo, una vez la sonda para medir ese potencial estuvo disponible, investigadores europeos fueron los primeros en realizar experimentos de medir y tabular el potencial REDOX con diferentes combinaciones de cloro libre, cianurico y pH, y al mismo tiempo, medir y tabular la resistencia de g√©rmenes que tambi√©n se hab√≠an inoculado en el agua.

Y se comprobó fehacientemente que la velocidad de mortandad y oxidación de los gérmenes presentes en el agua dependía exclusivamente del valor de potencial REDOX medido, y no de ninguno de los valores individuales de los parámetros citados. Posteriormente y en muchos otros laboratorios se comprobó este hecho con mezclas variopintas de diferentes desinfectantes.

Alcanzamos el objetivo: medir la calidad, no la cantidad, de desinfectante

La conclusi√≥n es que la medida del potencial REDOX permite conocer con precisi√≥n el poder combinado real de todos los agentes desinfectantes presentes en el agua de nuestra piscina. Dicho de otra manera, el potencial REDOX predice por si mismo el estado sanitario del agua, cualquiera sea el valor de los otros par√°metros: pH, concentraciones de desinfectantes, temperatura, acido cian√ļrico,etc.

El valor del ORP extensamente aceptado para considerar que el agua de una piscina o spas esta dentro de las los límites que las normas consideran bacteriológicamente aceptables es de 650 mV medidos con electrodo de plata (700 con electrodo platino/colomel)

Reconocimiento del método por las autoridades sanitarias y su progresiva implantación

En la pr√°ctica, es decir, en estudios epidemiol√≥gicos realizados sobre piscinas y spas reales se ha comprobado los resultados obtenidos en laboratorios, cabe destacar un extenso estudio realizado en Portland, Oreg√≥n, en que analizaron 30 piscinas y spas, p√ļblicos y semip√ļblicos, el informe publicado en 1985 confirma la idoneidad de los 650 mV ORP como √≠ndice de agua libre de microorganismos de todo tipo, pat√≥genos o n√≥.

En 1971, la OMS adopto la medida del potencial REDOX como la más fiable para medir la calidad sanitaria del agua potable. La publicación INTERNATIONAL STANDARDS FOR DRINKING WATER (Tercera edición, Ginebra, 1971) afirma:

‚ÄúHay una relaci√≥n exponencial entre la velocidad de inactivaci√≥n de los virus y el ORP. Un ORP de 650 mV (medido con un electrodo platino/calomel) provocar√° la casi instant√°nea desactivaci√≥n de los virus incluso en altas concentraciones‚ÄĚ

En 1982, el instituto de normalizaci√≥n alem√°n (DIN) adopto un nivel ORP 750 mV (medido con electro de plata) para las piscinas p√ļblicas y comerciales en Alemania, en 1984 fue ampliado los spas p√ļblicos. Alemania se ha distinguido siempre por su extrema dureza en las normas de calidad del agua. Desde entonces, numerosos pa√≠ses europeos, entre los que se incluye Francia, han adoptado ese criterio en sus legislaciones.

En 1988, el National Swimming Pool Institute (NSPI) de EE. UU adoptó la recomendación de utilizar un nivel ORP de 650 mV como test de idoneidad en la calidad bacteriológica del agua, Desde entonces, este criterio empezó a ser adoptado por las autoridades sanitarias de numerosos estados

Finalmente, como ilustración, en el grafico siguiente se muestra uno de los resultados de los experimentos realizados, en este caso por Water Chemistry Laboratory of Santa Barbara Control Systems in Santa Barbara, CA


Curvas_ORP_Chem.jpg


¬ŅQue nos ense√Īan estas curvas?

Pues lo que estamos repitiendo cada dia, la considerable infuencia del pH en la efectividad del cloro como agente sanitario de nuestra piscina, pero cuantificabe en valores concretos. Observamos que con solo 0,2 ppm de cloro, si regulamos el pH para que no suba de 7,1, tenemos un excelente potencial de 750 mV, a ese potencial se ha reportado que no hay microorganismo capaz de sobrevivir en el agua. Sin embargo, si se nos escapa el pH hasta 8 se nos reduce el potencial hasta 665 mv , que no esta mal pero supone poca reserva. Vemos que, con el mismo cloro libre, 0,2 ppm, su efectividad expreasada en potencial ORP se ha reducido en un 18 % . Para recuperar el potencial anterior, tendriamos que aumentar la dosis de cloro hasta 2 ppm, es decir, 10 veces mas :affraid: . Creo que empezamos a comprender el porqué la ppm de clor, por si solas, es una pobre refarencia del estado sanitario del agua.

Estas curvas experimentales se trazaron con cero contenido de acido cian√ļrico. El proximo capitulo, veremos unas familia de estas curvas, pero tambi√©n con el cianurico como parametro. Comprobaremas que la concentraci√≥n de cianurico creciente reduce dramaticamente el potencial oxidante, afecta mucho mas negativamente que el pH alto.


Referencias:

"ORP Testing and Chemical Automation for Swimming Pools and Spas"
Journal of the National Environmental, Health Association (NEHA), June 1990

Controller Concepts: ORP and Oxidation, Professional Pool Operators of America, 2009

"ORP Sensor Response in Chlorinated Water", NSPI Water Chemistry Symposium
Phoenix, AZ (1996)

NATIONAL ENVIRONMENTAL HEALTH ASSOCIATION (NEHA) by James C. Brown, of the Oregon Health Department and Professor Eric W. Mood of the Yale
University School of Medicine

Pr√≥ximo capitulo: Potencial REDOX y acido cian√ļrico: enemigos irreconciliables (en piscinas cloradas)
Ultimo capítulo: El ORP y la automatización

Preparado por HidroMaster, Ed. 1, 5/10/2010
Editado 1/6/2015, corregido ORP=665 mV para pH=8 (y no a 7,8 como en Ed. 1)
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Re: Fundamentos control calidad agua con dispositivos ORP (=REDOX).-Cap.II

Notapor Alagua » Dom May 27, 2012 8:16 pm

Muy buen articulo :bravo:

Seria estupendo que pudieras completarlo con el capitulo II (Reconozco que soy egoista, jejejee)
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Re: Fundamentos control calidad agua con dispositivos ORP (=REDOX).-Cap.II

Notapor Preocupat » Mar Jun 18, 2013 9:34 pm

Soy muy nuevo en este tema del redox.
Tengo un sistena de cloracion salina con sonda ph y sonda orp.
En el controlador de produccion de cloro, solo puedo visualizar y regular el valor del orp. Segun mis mediciones y las curvas de este tema, hay algo que no me cuadra.
Porque para tener mas o menos 1.5 ppm de cloro libre necesito regular el orp a 625 mv. mas o menos ?
Si alguien puede darme un empujon, se lo agradeceria mucho.
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Re: Fundamentos control calidad agua con dispositivos ORP (=REDOX).-Cap.II

Notapor HidroMaster » Mar Jun 18, 2013 10:09 pm

Preocupat escribió:Soy muy nuevo en este tema del redox.
Tengo un sistena de cloracion salina con sonda ph y sonda orp.
En el controlador de produccion de cloro, solo puedo visualizar y regular el valor del orp. Segun mis mediciones y las curvas de este tema, hay algo que no me cuadra.
Porque para tener mas o menos 1.5 ppm de cloro libre necesito regular el orp a 625 mv. mas o menos ?
Si alguien puede darme un empujon, se lo agradeceria mucho.


No es correcto del todo lo que dices. Con 1.5 ppm de cloro libre puedes tener desde 625 mV de hasta casi 850 mV , depende del pH.
Y por supuesto, suponiendo que no tienes acido cianurico en el agua (que por otra parte debes tener en 30 ppm en caso de cloraci√≥n salina), en ese caso los valores de mV caen drasticamete. Intentar medir cloro midiendo ORP es solo aproximado en caso de 0 ppm de acido cian√ļrico. En caso de existir acido cianurico, es un desatino :hammer:

Lo que vale es el valor de mV, las ppm son irrelevantes, de eso trata el artículo :sabio:

Un saludo,
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Re: Fundamentos control calidad agua con dispositivos ORP (=REDOX).-Cap.II

Notapor Preocupat » Mi√© Jun 19, 2013 9:48 pm

Muchas gracias por la respuesta, pero sigo sin entenderlo.
Mi piscina es de una casa de turismo rural y segun normativa no puedo pasar de 2 ppm de cloro libre.
El pH esta fijo a 7.3, tengo 50 ppm de acido isocianurico, tengo el equipo Aqua Rite Pro con sensores de ph y orp ( que me costo un paston).
Este equipo lo tengo ajustado a 620 mV. y el cloro me supera los 2 ppm. Con estos datos y las curvas, no lo entiendo.
Como puedo hacer para mantener menos de 2 ppm de cloro con un ph. fijo de 7.3 y 50 ppm. de acido isocianurico ?
Estoy desesperado.
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Re: Fundamentos control calidad agua con dispositivos ORP (=REDOX).-Cap.II

Notapor jumec » Lun Oct 28, 2013 8:24 pm

Hola Preocupat.Yyo soy nuevo también pero para empezar creo que deberías bajar el isocianuro a niveles de 30, asi con menos cloro tu nivel de ORP subirá, asi regulándolo mas alto no obligaras a la maquina a producir tanta cantidad, y se mantendría en niveles aceptables para sanidad. que creo que es lo que te preocupa :-?
Y el ph yo lo rebisaria de vez en cuando, para ver que no se desregulo :malo: :ok: , espero haberte echado una mano desde limitado conocimiento.
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Re: Fundamentos control calidad agua con dispositivos ORP (=REDOX).-Cap.II

Notapor jmcepeda » Sab Ago 09, 2014 11:11 pm

He aprendido mucho con este tema. A seguir leyendo. Gracias por tanta información tan bien explicada.
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Re: Fundamentos control calidad agua con dispositivos ORP (=REDOX).-Cap.II

Notapor Jorge » Lun Jun 01, 2015 12:53 pm

HidroMaster escribió:Mensaje HidroMaster el Mar 5 Oct 2010 - 0:42

Sin embargo, si se nos escapa el pH hasta 7,8 se nos reduce el potencial hasta 665 mv , que no esta mal pero supone poca reserva.



Me parece que aquí hay un error: Mirando la curva parece que el texto debería decir "si se nos escapa el pH hasta 8" no hasta 7.8 no?
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Re: Fundamentos control calidad agua con dispositivos ORP (=REDOX).-Cap.II

Notapor HidroMaster » Lun Jun 01, 2015 3:53 pm

Jorge escribió:
HidroMaster escribió:Mensaje HidroMaster el Mar 5 Oct 2010 - 0:42

Sin embargo, si se nos escapa el pH hasta 7,8 se nos reduce el potencial hasta 665 mv , que no esta mal pero supone poca reserva.



Me parece que aquí hay un error: Mirando la curva parece que el texto debería decir "si se nos escapa el pH hasta 8" no hasta 7.8 no?


Asi es, corregido ya, muchas gracias Jorge

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