¿Cómo funciona la luz utravioleta UV para desinfección de agua?

Desinfección con luz ultravioleta UV.

Los agentes químicos que se usan para la desinfección de agua, no son los únicos métodos que existen para la inactivación de microorganismos, esto también se puede lograr por medio del calor y la radiación electromagnética. El calor se usa para desinfectar bebidas por el proceso de pasteurización. La radiación electromagnética, específicamente la radiación gamma que se usa en la desinfección de algunos alimentos y la UV en la desinfección de aire, agua y superficies médicas. De estos dos tipos de radiación solo la UV ha encontrado lugar en aplicaciones de tratamiento de agua.

La luz ultravioleta (UV) es el nombre que se usa para describir la radiación electromagnética con longitudes de onda entre 100-400 nm (en la Figura 1 se muestra el espectro electromagnético). Así mismo, el espectro UV se subdivide en los siguientes cuatro segmentos, UV de vacío, UV de onda corta (UV-C), UV de onda media (UV-B) y UV de onda larga (UV-A).

Estas se describen a continuación:

  1. La UV-A y la UV-B activan los melanocitos en la piel para producir melanina (“bronceado”).
  2. La radiación de la UV-B causa las quemaduras por el sol.
  3. La radiación de la UV-C es la absorbida por el ADN y es la causa más probable de cáncer de piel.

Figura 1. Ubicación de la región ultravioleta en el espectro electromagnético.

 

 

Configuración de equipo.

Los sistemas de desinfección de UV (Figura 2) generalmente consisten de:

  1. Lámparas UV (bulbos).
  2. Mangas de cuarzo transparentes que rodean al bulbo, este protege a los bulbos del agua.
  3. La estructura que soporta las lámparas y las mangas en su lugar.
  4. La fuente de poder.
  5. En algunos modelos el sensor de monitoreo de intensidad de la dosis de UV.
  6. Algunos modelos incluyen un sistema de limpieza que mantienen transparentes las mangas de cuarzo.

Figura 2. Configuración básica de sistema UV.

 

Mecanismos de inactivación.

Los fotones emitidos por las lámparas UV, reaccionan directamente con los ácidos nucleicos de un determinado organismo. Estos dañan al ADN por la dimerización de moléculas de Timinas adyacentes, inhibiendo la transcripción del genoma (Figura3). Esta reacción no es fatal para el microorganismo, pero si previene su reproducción exitosa.

Figura 3. Formación de dímeros de Timina por interferencia de luz UV.

 

Influencia de la calidad de agua.

La calidad del agua a tratar tiene una influencia importante en el desempeño de los sistemas de desinfección UV. Los dos factores que más impactan en el agua son las sustancias disueltas y suspendidas.

  • Sustancias disueltas: Existen ciertas sustancias disueltas en el agua que absorben la radiación UV e impiden que la luz pase a través del agua. Los contaminantes disueltos en el agua que presentan este fenómeno es el hierro, nitratos y materia orgánica. El cloro, peróxido de hidrógeno y ozono también tienen efectos importantes en la absorción de la radiación UV.

 

  • Sustancias suspendidas (partículas): Las partículas suspendidas en el agua interfieren con la transmisión de la luz UV, esto ocurre por dos mecanismos que se muestran en la siguiente figura:

Figura 4. Ilustración de mecanismos de interferencia por partículas.

Última actualización 17/02/2020.

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