¿Qué es la cloración? Método de desinfección de agua

La cloración de agua es un proceso químico que consiste en la adición controlada de cloro en sus diversas formas como lo puede ser en forma de gas, líquidos o compuestos clorados. El cloro es un potente agente desinfectante que se utiliza ampliamente en el tratamiento de agua potable, agua de piscinas, aguas residuales y otras aplicaciones similares. La cloración tiene como objetivo principal eliminar o inactivar microorganismos patógenos, como bacterias, virus y parásitos, que podrían estar presentes en el agua y que podrían causar enfermedades si son ingeridos.

Cloración para purificación de agua

El cloro se añade al agua en cantidades controladas para exterminar bacterias, virus y otros organismos perjudiciales que puedan estar presentes en el agua. Aunque este método es altamente efectivo en la eliminación de patógenos, el cloro puede generar subproductos que pueden ser indeseables o incluso potencialmente nocivos para la salud humana.

Para eliminar estos residuos y subproductos del cloro, se requiere usar en el proceso de tratamiento la purificación con carbón activado. El carbón activado es un material poroso que tiene la capacidad de adsorber una amplia variedad de compuestos orgánicos e inorgánicos. En este caso, el carbón activado destruye el cloro, así como los subproductos, esto lo hace por una reacción química en donde el carbón activado reduce la molécula del cloro en ácido clorhídrico en muy baja concentración, casi indetectable, lo que mejora la calidad del agua y eliminando sabores, olores y contaminantes no deseados.

Después de la filtración, se implementan etapas adicionales para garantizar la completa eliminación de patógenos y subproductos. Una de estas etapas es la aplicación de luz ultravioleta (UV) u ozono. La luz ultravioleta desinfecta el agua al dañar el material genético de microorganismos, evitando que se reproduzcan y causen enfermedades. Por otro lado, el ozono es un potente agente oxidante que descompone los compuestos orgánicos y elimina patógenos en el agua y no genera residuos.

Métodos de cloración de aguas

Existen varios métodos de cloración que varían en función del tipo de cloro utilizado y el proceso de dosificación.

Cloro gaseoso: El cloro gas (Cl₂) se introduce directamente en el agua en forma gaseosa. Este método puede ser eficaz, pero requiere un manejo cuidadoso debido a la toxicidad del gas y a la necesidad de equipo especializado, puesto que el cloro gaseoso puede causar afectaciones al sistema respiratorio.

Hipoclorito de sodio: El hipoclorito de sodio (NaClO) es un compuesto líquido o sólido que contiene sal inorgánica compuesta por un átomo de sodio (Na), un átomo de cloro (Cl) y un átomo de oxígeno (O). Se añade al agua para liberar iones de cloro y hipoclorito, que actúan como desinfectantes.

Pastillas o tabletas de cloro: Estas son formas sólidas de cloro que se disuelven lentamente en el agua, liberando cloro gradualmente para la desinfección de agua. Las pastillas o tabletas de cloro utilizadas en la cloración del agua generalmente están compuestas de hipoclorito de calcio (Ca(ClO)₂) o tricloroisocianurato de sodio (NaCl(C₃N₃O₃)). Estos compuestos contienen y liberan cloro gradualmente en el agua para desinfectarla.

Cloraminación: En lugar de usar cloro gaseoso, se pueden formar cloraminas al reaccionar el cloro con amoníaco. Las cloraminas son desinfectantes más estables y se utilizan en algunos sistemas de tratamiento de agua.

¿Cómo funciona la cloración?

Cada uno de los métodos de cloración tiene su propia forma de introducir el cloro en el agua y liberar compuestos de cloro que actúan como desinfectantes:

1.- Cloro gaseoso:

En el método de cloro gaseoso, el cloro (Cl₂) se introduce directamente en el agua en forma de gas. Una vez en el agua, el cloro se disuelve y reacciona con el agua para formar ácido hipocloroso (HClO) y ácido clorhídrico (HCl):

Cl₂ + H₂O → HClO + HCl

El ácido hipocloroso (HClO) es el agente desinfectante efectivo en este proceso. Tiene la capacidad de penetrar las paredes celulares de microorganismos patógenos, interrumpiendo sus funciones y dañando sus componentes celulares, lo que resulta en la inactivación y muerte de los microorganismos.

2.- Hipoclorito de sodio:

El hipoclorito de sodio (NaClO) es la forma más común de cloración en agua, es una solución líquida o sólida que contiene iones de cloro (Cl⁻) e iones de hipoclorito (ClO⁻). Cuando se añade al agua, se disocia en iones:

NaClO → Na⁺ + ClO⁻

Los iones de hipoclorito (ClO⁻) y cloro (Cl⁻) presentes en la solución actúan como agentes desinfectantes. Los iones de hipoclorito atacan y oxidan los componentes celulares de los microorganismos destruyéndolos en el proceso.

3.- Pastillas o tabletas de cloro:

Las pastillas o tabletas para cloración están compuestas de Hipoclorito de calcio (Ca(ClO)₂) que en contacto con agua se separa en iones de hipoclorito (ClO⁻) y calcio (Ca²⁺):

Ca(ClO)₂ → Ca²⁺ + 2 ClO⁻

Los iones de hipoclorito (ClO⁻) son los que tienen propiedades desinfectantes y oxidantes, actuando de manera similar a como funciona el hipoclorito de sodio.

Mientras que otras pastillas pueden estar hechas de Tricloroisocianurato de Sodio (NaCl(C₃N₃O₃)) el cual durante la disolución en agua se disocia en iones de sodio (Na⁺), iones de cloro (Cl⁻), iones de cianurato (C₃N₃O₃⁻) y ácido hipocloroso (HClO):

NaCl(C₃N₃O₃) + H₂O → Na⁺ + Cl⁻ + C₃N₃O₃⁻ + HClO

Tanto el ión de cloro (Cl⁻) como el ácido hipocloroso (HClO) contribuyen a la desinfección, reaccionando con microorganismos, gracias a sus propiedades oxidativas. Sin embargo, el ácido hipocloroso (HClO) es una forma más activa y fuerte del cloro en términos de desinfección.

4.- Cloraminación:

Las cloraminas son desinfectantes químicos más estables que el cloro libre.

La cloraminación implica la formación de diferentes tipos de cloraminas, como la monocloramina (NH₂Cl), la dicloramina (NHCl₂) y la tricloramina (NCl₃).

Estas cloraminas se forman cuando el cloro reacciona con el amoníaco (NH₃) o compuestos de amonio (NH₄⁺) en el agua con cloro. Cada una de estas cloraminas tiene propiedades desinfectantes y estabilidad química, lo que las hace útiles en el tratamiento de agua.

Una cloramina es un subproducto de la acción del cloro en el agua, especialmente en la presencia de materia orgánica y amoníaco. Estos subproductos son conocidos como N-cloraminas y pueden variar en su composición y capacidad desinfectante.

Las cloraminas también se utilizan comúnmente como oxidantes en la desinfección de agua con un potencial de oxidación menor que el cloro. Las cloraminas son particularmente útiles como oxidantes porque no reaccionan con la materia orgánica e inorgánica en el agua de la misma manera que el cloro libre, lo que permite una mayor duración del efecto desinfectante sin generar subproductos tóxicos.

Existen tres tipos principales de cloraminas: monochloramina, dichloramina y trichloramina. La monochloramina es el tipo más comúnmente utilizado en la desinfección de agua y es generalmente más efectiva que el cloro libre como un agente desinfectante. La dichloramina y trichloramina son menos comunes y se producen a menudo como subproductos de la desinfección del agua mediante cloraminación.

Es importante tener en cuenta que el uso de cloraminas en la desinfección del agua puede tener algunos efectos secundarios no deseados. Por ejemplo, las cloraminas pueden generar un olor y sabor desagradables en el agua y pueden irritar las vías respiratorias en personas sensibles o con problemas respiratorios. Además, las cloraminas pueden generar subproductos de desinfección adicionales, que en algunos casos pueden ser tóxicos o carcinogénicos. Por esta razón, es importante mantener un seguimiento y control adecuado de la calidad del agua en las instalaciones de tratamiento de agua que utilizan cloraminas para la desinfección.

Otra opción es la instalación de bombas dosificadoras que funcionan mediante la dosificación controlada de los productos químicos necesarios en el agua, ya sea para añadir cloro como desinfectante o para ajustar el pH del agua. Mediante sistemas de dosificación precisos, las bombas dosificadoras aseguran que las cantidades correctas de productos químicos se mezclen con el agua de manera controlada y segura.

Las bombas dosificadoras de cloro y otros químicos

La dosificación de cloro con bombas es muy precisa; y de manera automática dosifica cloro liquido mediante un controlador o se pueden operar de manera continua según las necesidades específicas del tratamiento del agua. Esto permite un control constante del proceso de cloración y ajuste de pH, asegurando una calidad del agua confiable y consistente.

Es importante seguir las instrucciones y recomendaciones del fabricante para un correcto funcionamiento y mantenimiento de las bombas dosificadoras, con el fin de garantizar su durabilidad y efectividad en el tratamiento del agua.