Cloro vs. biocidas en desinfección de

mantenimiento de torres de refrigeración

Dra. Núria Adroer Martori Secretaria General de AQUA ESPAÑA

nadroer@adiquimica.com III Jornada Prevención y Control de la Legionelosis

Dénia, 18 de febrero de 2016

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Indice 1. Ensuciamiento biológico 2. Productos biocidas 3. Biocidas oxidantes 4. Biocidas no oxidantes 5. Efecto de los biocidas sobre los materiales 6. Efectos sobre la salud y el medio ambiente 7. Vertidos 8. Neutralizantes toma de muestra 9. Programa de mantenimiento 10. Conclusiones

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Ensuciamiento biológico

Ø  Los microorganismos de los sistemas de refrigeración afectan adversamente al funcionamiento de los circuitos de distintas formas. Pueden ser: •  Agentes directos de la corrosión •  o formar depósitos, que a su vez son responsables de

otras formas de corrosión.

Ø  Los microorganismos se introducen en los sistemas de refrigeración habitualmente por el agua de aporte o a partir del aire que cruza las torres. La temperatura y el pH de las torres están, en general, en condiciones idóneas para que se produzca el crecimiento bacteriano, y disponen muchas veces de los nutrientes necesarios.

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Ensuciamiento biológico

Problemas  más  importantes  del  ensuciamiento  biológico:  

(a) causar una reducción en la transferencia de calor; (b) albergar la Legionella y proporcionar un entorno para su

crecimiento; (c) inducir la corrosión microbiana localizada; (d) interferir en la eficacia de los inhibidores de la corrosión; (e) generar partículas trampa, aumentando el problema de

ensuciamiento; y (f) interrumpir la distribución de agua dentro de la torre.

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Productos biocidas Ø  Los biocidas se utilizan para el control a largo plazo de la

actividad microbiológica en sistemas de refrigeración, y pueden ser oxidantes o no oxidantes. Las dosis, su periodoxodad y el tipo de adiciones dependerán de la actividad microbiológica del sistema.

Ø  Los biocidas han demostrado ser eficaces en la prevención

de la proliferación de Legionella cuando se aplican y se controlan como parte de un programa completo de tratamiento del agua. Hay muchos factores que influyen en la selección de los productos químicos requeridos para el programa del tratamiento.

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Productos biocidas

El éxito del programa de tratamiento depende de:

- la compatibilidad de todos los componentes químicos utilizados

- el cumplimiento en todo momento, de los procedimientos de aplicación, seguimiento y control recomendados, por parte de todo el personal implicado

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Productos biocidas Legislación aplicable

- Cumplimiento del Artículo 95 del Reglamento 528/2012 relativo a la comercialización y el uso de los biocidas

- Exigencia registro

en el MSSSI

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Productos biocidas

Legislación aplicable

•  En el Registro de Biocidas del MISSI hay más de 200

biocidas registrados como desinfectantes para el tratamiento

de Legionella, clave 100, y más del 75% de los biocidas

registrados son no oxidantes.

•  La mayoría son formulados con un solo ingrediente activo

pero también hay registradas formulaciones de biocidas con

varios.

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Productos biocidas

BIOCIDAS OXIDANTES BIOCIDAS NO OXIDANTES

Poco estables y poco persistentes en el agua Más estables y persistentes en el agua

Favorecen la corrosión No favorecen la corrosión

Su actividad depende del pH Su actividad NO depende del pH

La mayoría tienen poca penetración en el biofilm Poder de penetración en el biofilm

Necesitan poco tiempo de contacto Necesitan más tiempo de contacto

Todos requieren autorización del MSSSI a excepción del Hipoclorito de sodio Todos requieren autorización del MSSSI

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Biocidas oxidantes Ø Mecanismo de actuación Son agentes capaces de oxidar la materia orgánica, por

ejemplo, el material de la célula, enzimas o proteínas que se asocian a las poblaciones microbiológicas dando como resultado la muerte de los microorganismos

Ø Dosificación

Es preferible aplicar los biocidas oxidantes en forma continua. En los grandes sistemas industriales, la dosis se basa en la tasa de recirculación de agua. Esto tiene que ser sostenido por un período de tiempo, que va desde unos pocos minutos a varias horas, o incluso de forma continuada, dependiendo de las características de funcionamiento del sistema de refrigeración.

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Biocidas oxidantes

Ø Usos Tratamiento de mantenimiento

Tratamientos de Limpieza y Desinfección (L+D) preventivos y/o en situación de brote Se utilizan para la desinfección en casos de emergencia o como parte del programa rutinario de mantenimiento y el de limpieza y desinfección. Para estos casos de desinfección, se pueden utilizar dosis altas de hasta 20 mg/L de cloro residual libre

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Biocidas oxidantes Algunos de estos biocidas son:

Ø Derivados del cloro: •  Hipoclorito sódico •  Hipoclorito cálcico •  BCDMH •  Ácidos di o tri Cloroisocianuricos •  Dióxido de cloro

Ø Derivados del bromo: •  Bromuro de sodio activado •  BCDMH •  Hipobromito de sodio estabilizado •  Cloruro de bromo estabilizado

Ø Otros: •  Ozono •  Peróxidos

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Biocidas oxidantes Ø El biocida oxidante más usado es el hipoclorito sódico como

liberador de CLORO ACTIVO.

•  El consumo de cloro de un sistema de refrigeración depende del pH y temperatura del agua, del volumen a tratar, de las pérdidas por paso al aire, etc.

•  El cloro se pierde parcialmente en contacto con el aire y además se destruye por la luz.

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Biocidas oxidantes

Ø  La efectividad de los derivados del cloro y del bromo como biocidas dependen de:

Ø  • pH Ø  • Concentración Ø  • Tiempo de contacto Ø  • Temperatura Ø  • Calidad del agua Ø  • Concentración y tipos de microorganismos presentes en el

agua

Ø  Tienen kits de determinación in situ sencillos y rápidos de utilizar.

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Biocidas oxidantes

Normalmente se considera interesante trabajar a un pH de 7 a 8 en que la fracción de hipocloroso es aún importante y no hay problemas de corrosión derivados del pH bajo

Curvas de disociación del HOCl y del HOBr

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Biocidas oxidantes Como ejemplo ver la siguiente tabla de % HClO en función del pH y de la temperatura:

Los programas de tratamiento de torres suelen trabajar bien a pH alcalino, lo cual crea cierta incompatibilidad con el uso del cloro como biocida, a no ser que se trabaje a pH controlado.

pH

20ºC

30ºC

6

96.8

96.2

7

75.2

71.4

8

23.2

20.0

9

2.9

2.4

10

0.3

0.25

11

0.03

0.02

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Biocidas no oxidantes Ø Mecanismo de actuación

Empleados solos, han demostrado tener en algunos tratamientos un carácter biocida superior al de los oxidantes. En muchos programas se emplean combinados para lograr un espectro de actividad más amplio.

Tienen diferentes mecanismos de actuación que interfieren en el metabolismo celular:

•  Destruyendo la pared celular,

•  Impidiendo la respiración celular,

•  O impidiendo su reproducción.

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Biocidas no oxidantes Ø Mecanismo de actuación

En general, son compatibles con el cloro y con efecto sinérgico en algunas aplicaciones concretas. Son generalmente compuestos orgánicos

Ø Usos Tratamiento de mantenimiento.

Tratamientos de L+D: para casos especiales.

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Biocidas no oxidantes Ø Dosificación

Es preferible aplicar los biocidas no oxidantes en forma discontinua, es decir en dosis de choque. Aunque en algunos casos también se pueden dosificar en continuo.

Los biocidas no oxidantes son generalmente más estables y más duraderos que los biocidas oxidantes. Sin embargo, su concentración se reduce debido al agotamiento a través de las pérdidas de agua del sistema y por la degradación del material activo.

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Biocidas no oxidantes Ø Aplicación de biocidas no oxidantes en torres

•  Requieren concentraciones relativamente bajas

(aunque hay excepciones).

•  Se pueden desarrollar modelos resistentes/tolerantes.

•  Cada uno tiene su propio espectro de actividad .

•  Su eficacia depende de las condiciones de trabajo.

•  Coste relativo bajo.

•  Manipulación segura.

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Biocidas no oxidantes

Ø En el caso de los sistemas que tienen largos tiempos de

retención, la vida media del biocida es el factor más

significativo

Ø  Los kits de determinación in situ ya dependerán de cada

ingrediente activo y de cada tipo de producto. Cada

fabricante debe suministrar el mejor kit para cada producto.

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Biocidas no oxidantes Algunos de estos biocidas son: Ø Amonios cuaternarios (QAC) Ø Poliamonios cuaternarios (WSCP) Ø  Fosfonios cuaternarios Ø  Isotiazolonas (CMIT/MIT) Ø Compuestos organobromados (DBNPA, Bronopol) Ø Aldehidos: Glutaraldehido Ø Compuestos órgano azufrados (Ditiocarbamatos) Ø  Iones metálicos (plata) Ø Clorhidratos de biguanidina Ø Otros

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Efecto de los biocidas sobre los materiales

Ø  Los biocidas oxidantes son corrosivos para muchos de los materiales que componen las torres de refrigeración, sobretodo el cloro. •  Este es un dato a tener en cuenta cuando se deben

realizar las desinfecciones preventivas o en situación de brote a concentraciones elevadas de cloro, Anexos 4B y 4C de las torres. Siempre se debe proteger la torre con anticorrosivos adecuados a cada instalación.

Ø  Los biocidas no oxidantes no son corrosivos, en su gran mayoría.

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Efectos sobre la salud y el medio ambiente Biocidas Oxidantes: Ø  Sólidos comburentes, categoría 2 Ø  Corrosión cutánea, categoría 1B y 1A Ø  Acuático, agudo, categoría 1 Ø  Corrosión cutánea, categoría 1B Ø  Acuático crónico. Categoría 1 Ø  Toxicidad aguda categoría 4 Ø  Sensibilización cutánea categoría 1 Ø  Peróxidos orgánicos categoría D Ø  Irritación cutánea, categoría 2 Ø  Irritación ocular, categoría 2 Ø  Toxicidad específica en determinados órganos, (exposición única), categoría 3 Ø  Acuático Agudo. Categoría 1. Ø  ….

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Efectos sobre la salud y el medio ambiente

Biocidas no oxidantes Ø  Sensibilización cutánea, categoría 1 Ø  Lesiones oculares graves, categoría 1 Ø  Toxicidad para la reproducción, categoría 2 Ø  Corrosión cutánea, categoría 1B Ø  Sensibilización cutánea, categoría 1 Ø  Acuático agudo, categoría 1 Ø  Acuático, crónico, categoría 1 y 2 Ø  Toxicidad aguda categoría 3 y 4. Ø  Irritación cutánea, categoría 2 Ø  Lesiones oculares graves, categoría 1 Ø  …

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Vertidos

Ø Para poder verter el agua tratada con cloro se ha de neutralizar previamente con los productos adecuados para minimizar su efecto sobre los vertidos.

Ø  Límite de vertido de cloro libre

residual 1 mg/l (ppm).

Ø Donde se realice el vertido también es importante a la hora de tomar la decisión del tipo de tratamiento: •  Vertido a cauce público •  Vertido a alcantarillado

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Neutralizantes para toma de muestra

Se pueden usar como Guía de actuación los siguientes ejemplos de desinfectantes utilizados y sus respectivos neutralizantes:

Desinfectante/biocida Neutralizante Biocidas oxidantes Halogenados (cloro, bromo, hipocloritos, …)

Tiosulfato sódico o bisulfito sódico

Biocidas oxidantes no Halogenados (peróxido de hidrógeno, ácido peracético,…)

Catalasa o Tiosulfato sódico o bisulfito sódico

Biocidas no oxidantes como Aldehidos (glutaraldehidos,…)

Polisorbato 80, lecitina y L-histidina

QUATS (Compuestos de amonio cuaternario)

Polisorbato 80, dodecilsulfato de sodio y lecitina

DBNPA, THPS, Isotiazolonas, Bronopol Tiosulfato sódico o bisulfito sódico

Carbamatos Cloruro férrico

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Programa de mantenimiento

La selección del biocida más apropiado para un sistema determinado depende de una serie de factores:

Ø  El tipo de microorganismos presentes. Ø  El histórico de operación del sistema. Ø  El esquema hidráulico del sistema. Ø  La naturaleza del tratamiento antiincrustante y anticorrosivo. Ø  Las características físico-químicas del agua. Ø  Las restricciones medioambientales. Ø  La toxicidad del biocida para los manipuladores del mismo. Ø  El coste de aplicación del biocida. Ø  La facilidad de realizar un análisis del residual de biocida de

forma fácil y rápida.

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Programa de mantenimiento

•  La elección de un tipo de biocida u otro, o la elección de la

combinación de más de un biocida, con ingredientes activos

diferentes, para hacer tratamientos en el tiempo o

simultáneamente,

•  Su dosificación,

•  El tipo de tratamiento (continuo/en choques)

•  Dependen del Programa de mantenimiento de la

calidad del agua, definido para cada instalación concreta

y para cada tipo de agua.

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Programa de mantenimiento

Ø  Las empresas de tratamiento de agua son las que saben las compatibilidades entre los diferentes productos a dosificar (biocidas, anticorrosivos, antiincrustantes, biodispersantes, etc.) y pueden diseñar los tratamientos mas adecuados, teniendo en cuenta los efectos sinérgicos de los diferentes productos dosificados optimizando los mismos.

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Programa de mantenimiento

Ø  La frecuencia y el volumen de las dosis dependen del volumen del sistema, la vida media y el tiempo del contacto del biocida, típicamente cuatro horas. Éstos valores necesitan ser considerados para asegurarse de que la concentración del biocida necesaria para la destrucción de los microorganismos esté presente. En sistemas con volúmenes más pequeños del agua y altos valores de evaporación, es particularmente importante que los parámetros indicados estén correctamente determinados. En el caso de los sistemas que tienen largos tiempos de retención, la vida media del biocida es el factor más significativo

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Conclusiones

Ø  El uso de un biocida u otro dependerá de cada caso concreto y de cada instalación.

Ø  Dependiendo de las características de las instalaciones se recomendará un tratamiento con biocidas oxidantes o no oxidantes, o una combinación de los dos.

Ø  Los productos utilizados deben cumplir siempre con la normativa vigente.

Ø  Se deben tener en cuenta muchos factores a la hora de definir un programa de mantenimiento de una torre de refrigeración, descritos en la ponencia que acabamos de presentar,

Ø  En muchos casos el programa de mantenimiento implementado será el mas viable desde un punto de vista técnico y económico. El factor económico será muy importante sobretodo en grandes instalaciones.

Muchas gracias a tod@s !! www.aquaespana.org

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