Que es el ORP o potencial REDOX y para que sirve
La batalla entre oxidantes y materia orgánica en nuestra piscina
Cuando añadimos un producto clorado o bromado al agua, se genera acido hipocloroso, también 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 orgánica que encuentre en su camino, ya sea de elementos vivos (gérmenes, algas) o inanimados (amoniaco, urea, etc.). Cada molécula de cloro activo es capaz de faenar dos electrones a la materia orgánica, esa materia queda literalmente quemada, oxidada, neutralizada. Pero la molécula de cloro activo perece como tal en ese proceso oxidante, queda reducida a cero su poder oxidante. Podemos decir que la materia orgánica ha desactivado a una molécula de su depredador a base de reducirla con dos electrones.
Quien ganará batalla dependerá de quien disponga de más efectivos: cloro o materia orgánica. Si no hay suficiente recursos de cloro para oxidar la avalancha de materia orgánica que se le viene encima, las moléculas de cloro activo se agotarán y la materia orgánica y gérmenes se harán dueños de la situación.
En química, esta batalla entre los captores de electrones u oxidantes (el cloro activo en nuestra piscina) y sus victimas (gérmenes y materia orgánica) se denomina proceso de oxidación-reducción. Hemos visto que esa batalla implica un intercambio de electrones entre los agresores oxidantes y los defensores reductores. ¿Y que es un intercambio de electrones sino una corriente eléctrica? Si medimos esa corriente eléctrica y es alta, es buen síntoma de que el cloro activo esta dando buena cuenta de gérmenes. Según la materia orgánica va siendo oxidada, la captura de electrones por el cloro activo disminuye, y por tanto, la corriente eléctrica. Al final, cuando no quede materia orgánica, la corriente será nula. Pero ¿no se habrá gastado también casi todo el cloro en esa batalla aunque haya sido ganador? ¿Cómo sabemos que quedan suficientes moléculas de cloro activo para resistir con éxito una nueva oleada de materia orgánica, sin tener que contarlas?
Medición del potencial desinfectante/oxidante del agua: electrodos ORP
Muy sencillo, como averiguamos si hay peces en el río que pescamos: ponemos una caña 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 años 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 gérmenes que también se habían 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 conclusión es que la medida del potencial REDOX permite conocer con precisión 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 parámetros: pH, concentraciones de desinfectantes, temperatura, acido cianúrico,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 práctica, es decir, en estudios epidemiológicos realizados sobre piscinas y spas reales se ha comprobado los resultados obtenidos en laboratorios, cabe destacar un extenso estudio realizado en Portland, Oregón, en que analizaron 30 piscinas y spas, públicos y semipúblicos, el informe publicado en 1985 confirma la idoneidad de los 650 mV ORP como índice de agua libre de microorganismos de todo tipo, patógenos o nó.
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:
“Hay una relación exponencial entre la velocidad de inactivación de los virus y el ORP. Un ORP de 650 mV (medido con un electrodo platino/calomel) provocará la casi instantánea desactivación de los virus incluso en altas concentraciones”
En 1982, el instituto de normalización alemán (DIN) adopto un nivel ORP 750 mV (medido con electro de plata) para las piscinas públicas y comerciales en Alemania, en 1984 fue ampliado los spas públicos. Alemania se ha distinguido siempre por su extrema dureza en las normas de calidad del agua. Desde entonces, numerosos países 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
¿Que nos enseñan 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
. 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 cianúrico. El proximo capitulo, veremos unas familia de estas curvas, pero también con el cianurico como parametro. Comprobaremas que la concentración 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
Próximo capitulo: Potencial REDOX y acido cianúrico: 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)
, espero haberte echado una mano desde limitado conocimiento.