¿Cómo funcionan los Sistemas de Tratamiento UV?

A diferencia de los métodos químicos para la desinfección de aguas, la luz UV proporciona una inactivación rápida y eficiente de los microorganismos mediante un proceso físico. Si bien es altamente deseable, la eliminación completa de las bacterias en los sistemas de agua, es casi imposible debido a las tecnologías disponibles en la actualidad. En el mejor de los casos, se puede reducir y se minimiza su proliferación.  Los desinfectantes como el ozono o el cloro, aunque son altamente efectivos, no se pueden tolerar en tratamientos de agua donde se utilicen tecnologías de membranas, debido a la degradación de las mismas. La exposición de bacterias a la luz de longitudes de onda de alrededor de 200-300 nanómetros en el espectro UV reduce la proliferación bacteriana al alterar la fisiología celular de una manera que minimiza o evita la reproducción celular.

 

¿Qué es?

Luz ultravioleta es radiación invisible o energía en una forma de longitud de onda. La Radiación ultravioleta es un método de destrucción físico y no agrega nada al agua excepto energía en forma de rayos de luz. Por ello, la composición química del fluido no cambia ni acontecen cambios en su sabor, olor, o color. Esto es muy deseable, sin embargo, es una desventaja cuando se requiere un mecanismo de desinfección residual en el agua o producto a tratar.

PRINCIPIOS DE LA DESINFECCIÓN CON UV

En el espectro electromagnético entre los 100 y 800 nanómetros, los rayos UV están divididos en 4 longitudes de onda, UV-A, UV-B, UV-C y UV-V, incluidas en el rango comprendido entre los 100 y 400 nm. Sólo la radiación UVC posee efecto germicida y viricida. Aunque con longitudes de onda entre los 200 y 280 nm, existe acción germicida. La eficiencia óptima se obtiene alrededor de los 254 nm.

¿Cómo Desinfecta la Luz Ultravioleta UVC?

Para decirlo simplemente, la luz UVC literalmente esterilizada a los microorganismos. Esto da como resultado un organismo que no se puede reproducir y que se vuelve inofensivo. Indudablemente, la energía UVC puede destruir el ADN en hasta el 99% de todos los patógenos. La esterilización se consigue cuando los microorganismos están expuestos a la energía de la luz UVC por una cantidad determinada de tiempo. Durante esa exposición, la energía UVC penetra la estructura exterior de la célula del microorganismo y altera el ADN de la misma. El ADN alterado evita la replicación de la célula, haciendo que ésta muera.

DEFINICIONES BÁSICAS

[ I ] Intensidad (mW o μW) : Energía generada por la lámpara UV. Se denomina intensidad UVC.

[ t ] Tiempo de contacto (s) : Tiempo efectivo de exposición a los Patógenos.

[ D ] Dosis : Cantidad de energía UV aplicada al patógeno [ I ] durante un cierto tiempo [ t ] : [ D ] = [ I ] x [ t ]

Unidades usadas : mW.s/cm2  o  mJ/cm2  o  W.s/m2 o J/m2

Dosis teórica: dosis necesaria para obtener un nivel deseado de desinfección (cantidad o concentración de patógenos de reducir). dosis calculada a partir del manual de la EPA-UV DIS US. Utiliza parámetros y características de los diferentes componentes que influyen la fabricación de los reactores UV para calcular una dosis (factor hidráulico, transmitancia de los tubos de cuarzo…)

PARÁMETROS QUE INFLUYEN EN EL DIMENSIONAMIENTO

– Reducción (log): reducción de patógenos entre la entrada y salida del equipo UV. Medida dada en una muestra de 100 ml ( norma ISO ) Ejemplo : De 10^6 a 10^2 UFC/100 ml significa 4 log de reducción.

– [ T ] Transmitancia (%) : La transmisión o transmitancia del agua es su capacidad de ser atravesada por los rayos UV a un espesor determinado de la misma. Es medida mediante un espectrofotómetro, ajustado a 254 nm, y nos sirve para determinar la longitud de onda óptima para la desinfección.

– Compuestos orgánicos e inorgánicos (hierro, manganeso, ácidos húmicos): los cuales pueden limitar la emisión de luz UV, incluso si el agua es clara.

– Parámetros físicos (turbidez, coloides): los cuales pueden depositarte en el cuarzo protector de las lámparas.

– Sólidos en suspensión: los cuales pueden encapsular a las bacterias y crear una pantalla para los rayos UV.

– Caudal a tratar

– Reducción (log): reducción de patógenos entre la entrada y salida del equipo UV. Medida dada en una muestra de 100 ml ( norma ISO ) Ejemplo : De 10^6 a 10^2 UFC/100 ml significa 4 log de reducción.

– Dosis UV necesaria para la aplicación: Dosis Ultravioleta Requerida para la Destrucción de Varios Microorganismos. La mayoría de bacteria, virus y levadura requieren relativamente un nivel bajo de energía ultravioleta para su destrucción. Normalmente 10,000 µWSeg/cm² o menos.  Las normas industriales de seguridad tienen como estándar mínimo de 30,000 µWSeg/cm² al final de vida de la lámpara.  Se consideran lámparas de alta calidad cuando normalmente sobrepasan un mínimo de 9,000 horas de funcionamiento continuo y no se degradan a más de 50% de su rendimiento inicial.  Por consiguiente, un equipo propiamente diseñado tendrá una dosis inicial (lámpara nueva) calculada sobre 60,000 µWSeg/cm.

– Tiempo de radiación: El tiempo de radiación t1 [seg] se calcula a partir de la dosis que requiere el organismo [ Joule/m2 ] y la irradiación incidente [ Watt/m2 ] de rayos UV-C de longitud de onda de 254nm

t1 [seg] = D [ J/m2 ]   /   I [ W ]

– Intensidad de radiación: El valor de la intensidad de rayos UV-C que atraviesan el agua depende del coeficiente de transmisión de la misma, es decir su transparencia, y decrece en forma exponencial en función de la profundidad de penetración de acuerdo a la siguiente fórmula: I = Io * EXP ( – a * d )

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