7/25/2019 Biocidas en Circuitos de Refrigeracin

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Biocidas para el controlde aguas de refrigeracin

El objetivo bsico del control microbiolgico en sistemas industriales, que utilizan agua pararefrigerar procesos, es prevenir y/o mitigar los problemas asociados con el crecimientomicrobiolgico. No es prctico considerar la esterilizacin total del agua circulante en dichossistemas. Esos principales problemas asociados al crecimiento de microorganismos sonprimordialmente:

Problemas para la salud de las personas (legionellosis). Generacin de biofilm o biomasa que afecta al intercambio energtico. Ensuciamientos y eventualmente taponamientos de unidades.

Corrosin influenciada o inducida microbiolgicamente.

Una de las primeras cuestiones a comentar es que prevenir problemas microbiolgicos esmucho ms prctico y factible que intentar limpiar a fondo o mitigar un problemamicrobiolgico que est fuera de control. El uso de biocidas de amplio espectro es una partedel programa de control microbiolgico utilizado en sistemas industriales de refrigeracin conagua. Esos biocidas de amplio espectro deben poseer la capacidad de limitar el crecimientode una amplia variedad de microorganismos incluyendo bacterias, hongos y algas y ademsdeben ser efectivos en un amplio margen de condiciones de operacin que son particularespara cada sistema de agua unitario. Ciertamente en un sistema determinado se dancondiciones muy diferentes que pueden influenciar tanto crecimiento de microorganismoscomo la actividad de los biocidas. Por tanto los tratamientos deben ser capaces de funcionarcorrectamente bajo todas esas diferentes condiciones.

A pesar de que el uso de biocidas es un factor muy importante para el control microbiolgico,no es la nica herramienta para prevenir problemas microbiolgicos. Los mejores resultadosse obtienen cuando los biocidas se utilizan conjuntamente con otras consideracionesmarcadas por:

El diseo del sistema. Los materiales de construccin del sistema. Las limpiezas (fsicas y qumicas) de mantenimiento. El agua de alimentacin y su camino hasta alcanzar el sistema. El tratamiento durante las paradas. El tratamiento durante las pruebas hidrostticas.

Esas mismas consideraciones tambin se deben tener en cuenta al enfrentarse a laeliminacin de un problema que ya existe. Sobretodo en ste caso todas stas consideracionesno estrictamente biolgicas cobran una mayor importancia.

Los biocidas ms comnmente utilizados, en tratamientos de agua, se clasifican en dosgrandes grupos: biocidas oxidantes y biocidas no oxidantes.

BIOCIDAS OXIDANTES.

Oxidan irreversiblemente protenas provocando prdida de la actividad enzimtica, hidrlisisde los constituyentes orgnicos y consecuentemente la rpida muerte de la clula.

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CLORO GAS.

El cloro, as como el resto de productos generadores de cloro, cuando se aade al aguagenera una mezcla de cido hipoclorosos e in hipoclorito. Su efectividad como biocidadepende de la proporcin de cido hipocloroso presente. El pH del agua tratada es el quedetermina el grado de ionizacin del cido hipocloroso hacia in hipoclorito. A medida que el

pH se incrementa, cada vez menos cido hipocloroso est disponible.El rango de pH ms adecuado para tratamiento en base a la aplicacin de cloro est entre 6-7.5. Su aplicacin se convierte en muy poco efectiva cuando el pH del agua supera los 8,5. ApHs ms bajos el cloro no es demasiado prctico por el gran potencial corrosivo que tendrael agua circulante.

Inicialmente la dosis de cloro debe satisfacer la demanda de cloro del agua circulante para, apartir de entonces, alcanzar el residual de cloro libre deseado.

La materia orgnica y algunos compuestos qumicos como del dixido de azufre, sulfuro dehidrgeno y compuestos orgnicos nitrogenados forman parte de la demanda de cloro quedebe ser satisfecha antes de conseguir un nivel de cloro libre adecuado.

Como biocida oxidante, el cloro posee diversas ventajas:

Bajo coste. Amplio espectro de actuacin. Bibliografa extensa con resultados aceptables en condiciones especficas. Fcilmente mesurable

aunque tambin citaremos algunas de sus limitaciones:

Falta de efectividad a pH elevado. Se inactiva por la aireacin de la torre y por la luz solar ultravioleta. Contribuye a la corrosin de los metales.

El sistema de dosificacin es costoso y requiere mantenimiento exhaustivo. Peligroso en su manipulacin. Restricciones medioambientales especialmente en algunas cuencas

(principalmente se limita el vertido de cloraminas y halometanos).

SALES DE HIPOCLORITO

Las sales de hipoclorito son sales del cido hipocloroso. Principalmente se utilizan la salsdica y la clcica y funcionan de forma similar al resto de generadores de cloro. El msutilizado en tratamiento de aguas es el hipoclorito sdico para no incrementar el potencialincrustante del agua circulante adicionando ms calcio.

Son ms fciles de manipular que el cloro aunque tienen todas sus ventajas y limitaciones.

CLOROISOCIANURATOS

Generadores de cloro en agua suministrados habitualmente en forma slida. Se pueden llegara utilizar en sistemas pequeos que prefieren utilizar un biocida oxidante y no puedenjustificar el coste de un equipo de dosificacin de cloro en forma gas o en forma lquida.Inicialmente aplicados en piscinas, se observ que los cianuratos funcionan comoestabilizadores ya que reducen la inactivacin del cloro debida a la luz ultravioleta.

DIOXIDO DE CLORO.

Histricamente el dixido de cloro se utilizaba como agente blanqueante en la industria textily del papel y celulosa.

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Al adicionarse al agua no produce cido hipocloroso de forma inmediata ya que permanececomo ClO2 en solucin. Por eso es ms efectivo que el cloro cuando el pH del agua es mselevado. No genera los problemas de olor y sabor que posee la adicin de cloro aunque entorres de refrigeracin sta ventaja no es decisiva.

El dixido de cloro es un gas explosivo as que se genera directamente en el punto de

aplicacin mezclando habitualmente una fuerte solucin clorada con clorito sdico einmediatamente inyectado en el agua a tratar.

Normalmente el dixido de cloro tiene una demanda de cloro menor ya que no se combinacon compuestos nitrogenados. En sistemas con contaminaciones amoniacales importantespuede presentar ventajas respecto a otras formas oxidantes cloradas.

Quizs su mayor limitacin para un uso ms extendido sea su peligrosa manipulacin.

BROMACIN.

Basada en la generacin de cido hipobromoso en agua es una de las alternativas a lacloracin. Generalmente se utiliza una sal de bromo (bromuro sdico) que se activa mediante

algn oxidante clorado y es dosificado en el agua dnde se hidroliza rpidamente a cidohipobromoso y cido hipocloroso.

El cido hipobromoso es un biocida efectivo en un rango de pH ms amplio que el cidohipocloroso. Especialmente interesante en aguas de refrigeracin es el hecho de ser msefectivo que el cloro por encima de pH 8.

Otra de las ventajas es que medioambientalmente es ms aceptable que el cloro ya que sereduce la produccin de halometano y las bromaminas que se pueden llegar a producir tienenun tiempo de vida media mucho ms corto que las cloraminas.

OZONO

Oxidante fuerte e inestable. En solucin acuosa retiene su alto potencial de oxidacin y separece a los compuestos clorados en muchas de sus reacciones.

Al igual que con el cloro, existe una demanda de ozono que debe ser satisfecha antes deque el ozono uestre todas sus caractersticas de microbicida oxidante. Lgicamente sueficacia se ve afectada por la temperatura, el pH y la presencia de materia orgnica.

Es medioambientalmente ms aceptable que el cloro ya que su rpida descomposicin enoxgeno le permite ser muy poco txico para organismos acuticos.

Como desventaja se debe generar in situ mediante equipos de ozonizacin lo que requiereuna inversin inicial y posteriormente un uso eficiente de la energa elctrica que el equipoconsume.

PERXIDO DE HIDRGENO

Por s solo no es un biocida excesivamente efectivo ya que requiere tiempos de contacto muylargos y concentraciones altas, aunque su combinacin sinrgica con otros materiales(principalmente plata y cido peractico) le permite ser una alternativa vlida en muchoscasos.

Su actividad tambin se ve afectada por la temperatura y el pH.

Medioambientalmente tiene las mismas ventajas que el ozono y, usado adecuadamente, esms econmico y ms seguro en su utilizacin.

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BIOCIDAS NO OXIDANTES.

Debido a las limitaciones medioambientales del cloro y al incremento de los programas detratamiento de agua para evitar corrosiones que trabajan a un pH alcalino (por encima de 8),el uso de biocidas no oxidantes se ha extendido bien como tratamiento principal o comocomplemento a la accin de los biocidas oxidantes.

SALES DE AMONIO CUATERNARIO.

Conocidos como quats, son compuestos de nitrgeno catinicos y con actividad sobre latensin superficial del agua. Probablemente representa el grupo de biocidas no oxidantes msampliamente utilizado para el tratamiento de agua de refrigeracin de procesos industriales.

Son generalmente efectivos para controlar algas y bacterias aunque su actividad frente aalgunos microorganismos especficos vara en funcin de la estructura del compuesto (de lacadena alqulica). En general son eficaces como algicidas y bactericidas a pH neutro oligeramente alcalino aunque su efectividad frente a los hongos es muy baja.

Su actividad bactericida/bacteriosttica es debida a la carga catinica que forma un enlace

electrosttico con la membrana celular del microorganismo. Finalmente se produce ladistorsin de la permeabilidad de la membrana celular, una desnaturalizacin de las proteinasy la muerte de la clula.

La actividad de la mayora de amonios cuaternarios se reduce si el contenido en cloruros, delagua circulante, es muy grande. Tambin se ve afectada su actividad por la elevadaacumulacin de lodo en el sistema.

Si se produce una sobredosificacin de algunos de stos quats pueden crearse problemasde espuma en el agua.

Los amonios cuaternarios polimricos se producen polimerizando grupos de nitrgenocuaternario. Su actividad es similar a los cuaternarios alqulicos aunque genran mucho menos

espuma y adems tienen cierto carcter fungicida.

Estos amonios cuaternarios polimricos requieren habitualmente un mayor tiempo decontacto que los alquil cuats. Al poseer caractersticas muy catinicas, niveles altos deslidos en suspensin en el agua circulante puede inhibir su actividad.

COMPUESTOS ORGANO-AZUFRADOS.

Este grupo incluye varios tipos de compuestos ampliamente utilizados solos o en combinacincon otros micrbiocidas.

Generalmente se utilizan como fungidas y/o bactericidas. Los ms utilizados incluyen loscarbamatos, las sulfonas y las tionas. Aunque sus mecanismos de actuacin son similares, los

rangos de actividad varan en funcin de pH del agua. Los carbamatos funcionanadecuadamente por encima de 7. La mayora de sulfonas son ms efectivas a pHs entre 6,5 y7,5 y las tionas funcionan bien generalmente entre 7 y 8,5.

Casi todos ellos no son biocidas rpidos, necesitan tiempos de contacto intermedios (entre 4 y9 horas) aunque existe alguna excepcin como el metilenbistiocianato. Pueden tener algunainteraccin con los materiales de construccin, especialmente los carbamatos puedenacelerar procesos de corrosin sobre el cobre.

En su mayor parte stos compuestos hidrolizan a las temperaturas y pHs que son habituales enlos circuitos de refrigeracin. Eso es una ventaja desde el punto de vista medioambiental, yaque se reduce su impacto.

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GLUTARALDEHIDO.

Este compuesto ha demostrado efectividad frente a bacterias tanto aerobias comoanaerobias. Su efectividad es ms limitada frente a algas y hongos.

Se puede neutralizar de manera fcil. Si el pH del agua es alcalino puede ser necesario

potenciar su accin bactericida con la utilizacin de un surfactante.Su accin biocida se basa en su capacidad de enlazar proteinas y por ello no debe utilizarseen sistemas que tengan contaminaciones de amonio.

ISOTIAZOLONAS.

Estos microbicidas, usualmente disponible como un mezcla de dos o ms isotiazolonas, seutilizan como biocidas de amplio espectro.

Son efectivas a concentraciones muy bajas y en un amplio rango de pHs. Pueden controlarbacterias aerobias y anaerobias (incluidas las sulfatoreductoras) as como hongos y algas.Habitualmente las formas comerciales de stos preparados no poseen capacidad surfactante

por lo que se pueden combinar sin problemas, con la mayora de dispersantes e inhibidoresde corrosin.

Su actividad se ve slo ligeramente afectada por la presencia de dureza, amonio, cloruros oslidos en suspensin y adems no tiene interacciones con los materiales habituales deconstruccin de los sistemas.

Sin embargo no posee una capacidad alta de penetracin en la biomasa, de manera que ensistemas que tenga una cantidad de lodo orgnico acumulado importante, se deber adicionarun biodispersante. Adems a la hora de manejar los preparados se debe actuar con especialatencin ya que poseen efectos termales adversos.

COMPUESTOS ORGANOBROMADOS.

Este grupo de compuestos incluye la dibromo-nitrilopropionamida (DBNPA) y bromo-hidroxiacetofenona (BHPA). Son microbicidas de amplio espectro con particular eficacia sobrela bacterias.

No son agentes oxidantes y por tanto se pueden utilizar en sistemas con altos contenidos enbiomasa. El DBNPA hidroliza de manera rpida a pHs mayores de 8. Por ello debe ser utilizadoen sistemas que tengan la posibilidad de que el biocida ataque rpidamente a las bacterias siel pH es alcalino. La actividad microbicida del BHPA no depende del pH.

Estos productos tienen una solubilidad muy baja en agua y deben ser adicionados en puntosen los que se logre una adecuada dispersin.

Tienen una mayor actividad frente a bacterias que frente a hongos y algas.

GUANIDINAS.

Estos materiales funcionan como surfactantes catinicos que interrumpe las reaccionesenzimticas extracelulares y por ello el desarrollo de las paredes celulares de algas ybacterias. Pueden ser utilizados en sistemas con presencia moderada de contaminanteshidrocarbonados (aceites y grasas por ejemplo). Sin embargo, altos niveles de slidos ensuspensin inorgnicos limitan la efectividad de estos compuestos.

La sobredosificacin puede generar problemas de espumas. Son ms efectivas para mantenerun sistema libre de problemas microbiolgicos partiendo de un sistema limpio y menosefectivas para mitigar un sistema con problemas de ensuciamiento severos.

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FACTORES QUE DETERMINAN LA ELECCIN DE UN BIOCIDA.

La seleccin del biocida ms apropiado para un sistema determinado depende de una serie defactores:

El tipo de microorganismos presentes.

El histrico de operacin del sistema.El esquema hidrulico del sistema.La naturaleza del tratamiento antiincrustante y anticorrosivo.Las caractersticas fsico-qumicas del agua.Las restricciones medioambientales.La toxicidad del biocida para los manipuladores del mismo.El coste de aplicacin del biocida.La facilidad de realizar un anlisis del residual de biocida de forma fcil y rpida.