del Ecuador) y el taxol,
fármaco utilizado contra el cáncer (prostaglandinas, spongistatina, etc.)
Los compuestos organoclorados son producidos por organismos marinos (esponjas,
corales, babosas marina, tunicados, medusas, etc.), algas marinas, plantas, semillas,
árboles, hongos líquenes, bacterias, microbios e insectos. Los océanos constituyen la
mayor fuente de compuestos órganos clorados; estos juegan un papel esencial en la
supervivencia de los microorganismos vivos, cuya capacidad para sintetizar dichas
sustancias ha evolucionado con el tiempo bajo la presión de la selección natural. Así,
por ejemplo, ciertas algas marinas producen telfairina, pesticida muy activo contra los
mosquitos, y el hongo Penicillium griseofulvum produce el fungicida griseofulvina para
defenderse de los hongos enemigos.
Los organoclororados son compuestos que, al ser producidos por la propia naturaleza,
juegan un papel importante en el equilibrio de la misma.2
En condiciones normales de temperatura y presión el cloro es un gas de color amarillo
verdoso de olor penetrante. Es extremadamente reactivo, por lo que en la naturaleza
no lo encontremos en estado puro sino combinado, formando mayoritariamente sales
metálicas, de las cuales la más abundante es el cloro sódico (Nacl).
El 0.045% de la corteza terrestre esta compuesta por combinaciones de cloro, que
representa el 2.9% de los océanos.3
Precisamente, dicha reactividad justamente con sus características particulares
(elevado poder oxidante, abundante y económico), lo convierte en una sustancia de
un interés técnico y económico extraordinario, que en numerosos casos es
7
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
insustituible o bien muy difícil sustitución. No olvidemos que todo proceso alternativo
debería cumplir con las condiciones siguientes:
•
•
•
Técnicamente realizable
Viable económicamente
Menor impacto ambiental
Ello no es posible en muchos casos.
El cloro se obtiene en el proceso de electrolisis de la sal, Conjuntamente con la sosa
cáustica (NaOH), y el hidrógeno. La sosa cáustica es un álcali importante para la
industria química, se utiliza en la producción de papel, aluminio, fibras textiles (rayón,
fibrana), jabones y detergentes, procesamientos de alimentos. El hidrógeno se utiliza
en hidrogenación de grasas, fabricación de vidrio plano, suavizantes y como
combustible. Por cada 1.7 toneladas de cloruro sódico se obtiene 1 tonelada de cloro,
1.13 tonelada de sosa cáustica y 315 m³ de hidrógeno.4
1.1 MÉTODOS DE OBTENCIÓN
El cloro se prepara raramente en el laboratorio debido a que se comercializa en
botellas de presión de distintas capacidades. Se puede preparar a pequeña escala,
mediante la adición lenta de HCl concentrado y desoxigenado sobre dióxido de
manganeso hidratado. El cloro así generado se puede purificar pasándolo a través de
agua, eliminándose el HCl y de H2SO4, para eliminar el H2O. Por último se puede
purificar más pasándolo por un tubo que contiene CaO o P2O5.
MnO2 (s) + 4HCl (conc.)
Cl2(g) + MnCl2(ac) + H2O(l)
8
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
La producción industrial de Cloro se lleva a cabo mediante la electrólisis de
disoluciones de NaCl: Las sales de NaCl empleadas suelen llevar impurezas que
deben ser eliminadas antes de efectuar la electrolisis, en particular los iones Ca2+,
Mg2+ y SO42-.
Mg2+ + Ca(OH)2
Mg(OH)2¯ + Ca2+
SO42-
Na2SO4 (tras concentrar)
La extracción de la sal bruta se obtiene mediante evaporación de las salinas por el sol.
Esta evaporación tiene lugar en varios pasos: concentración del agua salada del mar
en estanques; transporte del concentrado a otro estanque de evaporación donde se
precipita el CaSO4, y finalmente en otro estanque de evaporación se realiza la
cristalización del NaCl. Esta sal todavía tiene un alto contenido en magnesio y potasio,
por lo que se debe llevar a cabo el lavado de la sal en unidades especiales donde se
alcanza un contenido de NaCl en la sal > 99%. De 1m3 de agua salada se obtienen
23Kg de NaCl. Dependiendo del tipo de proceso electrolítico utilizado se realizan
posteriores purificaciones.
Existen tres tipos de procesos para producir Cloro, el del mercurio, el de membrana y
el de diafragma.
1.2 PROCESO DEL MERCURIO
Este proceso utiliza disoluciones concentradas del NaCl (salmuera). Como se muestra
en la figura 1, la celda de amalgama está constituida por un contenedor de acero
alargado e inclinado por debajo del cual fluye una capa de mercurio que actúa de
cátodo y absorbe el Na que se produce en la reacción:
NaCl
Na + ½ Cl2
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
9
Figura 1. El proceso del mercurio.8
El cloro se produce en el ánodo que se puede ajustar en altura. La amalgama de Na
que se obtiene se transfiere a un reactor donde se descompone, mediante hidrólisis
con H2O, en Hg, NaOH (50%) e H2.
Na(Hg) + H2O
NaOH + H2 + Hg
Durante la electrólisis se dan las siguientes reacciones:
Reacción en el ánodo: Cl¯
½Cl2 +1e¯………………………..Eº = 1.24 V
NaHgx………..Eº = -1.66 V
Reacción en el cátodo: xHg + Na+ + 1e¯
Reacciones colaterales:
Cl2 + NaOH
Cl2 +2e¯
NaOCl + NaCl + H2O (ánodo)
2Cl¯ (cátodo)
ClO¯ + 2H+ + 2e¯
H2O + Cl¯ (cátodo)
10
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
El rendimiento del proceso es del 94-97%. Una planta a gran escala produce de 50 a
300×103 toneladas del Cloro por año y de 56 a 340×103 toneladas de NaOH por año.
Datos de la Celda
•
•
•
•
•
•
•
Área del cátodo: 10 a 30 m2
Espesor de la capa de Hg: 3 mm
[Na]Hg: 0.2 a 0.4% en peso
50-180 ánodos por celda
Separación cátodo-ánodo: 3 mm
Ánodo: grafito o Ti recubierto por metales del grupo del Pt.
Sal procesada: 2 a 20 m3/h
Figura 2. Diagrama de flujo del proceso de mercurio. 8
1.3 PROCESO DE DIAFRAGMA
En este proceso se emplean disoluciones acuosas de NaCl. Las celdas industriales de
diafragma consisten en un depósito en el cual los ánodos se montan verticalmente y
paralelos unos a otros. Los cátodos se sitúan entre los ánodos, son planos y de acero,
recubiertos por fibras de asbesto impregnados con resinas flúor-orgánicas.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
11
Figura 3. Celda del proceso de diafragma. 8
La disolución salina entra en la celda, pasa a través del diafragma de asbesto y entra
en la cámara catódica, como se muestra en la figura 3. El Cloro que se produce en el
ánodo sale por la parte superior mientras que el H2, NaOH y NaCl residual se
producen en el cátodo y salen de la celda por el lateral. El diafragma de asbestos
cumple dos funciones:
a) Evitar la mezcla de H2 y Cl2. La estructura tan fina del material permite el paso de
líquidos a través del mismo, pero impide el paso de las burbujas de gas. Un 4% del
cloro (disuelto en la disolución) sí pasa a través del diafragma y se pierde en
reacciones colaterales, disminuyendo el rendimiento.
b) Impedir la difusión de los iones OH¯ formados del cátodo al ánodo.
La disolución que sale de la celda contiene un 12% de NaOH y un 15% de NaCl (en
peso). La capacidad de una planta puede ser de hasta 360×103 toneladas de cloro por
año, y de hasta 410×103 toneladas de NaOH por año. Estas plantas consumen un
20% menos de energía que las plantas basadas en celdas de mercurio.
3
1.4 PROCESO DE MEMBRANA
En este proceso el cátodo y el ánodo se encuentran separados por una membrana
conductora iónica que es impermeable al agua, pero es permeable al paso de iones,
como se muestra en la figura 4.
12
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
El desarrollo de membranas que son estables bajo las condiciones de electrólisis
(altas concentraciones de sales, alto pH, presencia de oxidantes fuertes como el Cl2 y
el ClO-) ha supuesto muchos problemas.
Un gran número de compañías como Du Pont, Asahi Chemical, Asahi Glass, entre
otras, han conseguido preparar membranas consistentes en un esqueleto de
poli(perfluoroetano) con cadenas laterales que contienen grupos polares (sulfatos,
carboxilatos).
Figura 4. Celda del proceso de membrana vista frontal. 8
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
13
Figura 5. Celda del proceso de membrana vista transversal. 8
Los procesos que se producen en el cátodo o en el ánodo son los mismos que los que
se dan en el proceso de diafragma. Se emplean ánodos de Ti activado y cátodos de
acero inoxidable o de Ni.
El NaOH que se obtiene es más puro y más concentrado que el obtenido con el
método de celda de diafragma, y al igual que ese método se consume menos energía
que en las de amalgama mercurio, aunque la concentración de NaOH sigue siendo
inferior se obtienen concentraciones del 32% a 35%, y es necesario concentrarlo. Por
otra parte, el cloro obtenido por el método de amalgama de mercurio es algo más
puro. La tercera generación de membranas ya supera en pureza de cloro a las celdas
de mercurio. 4
El cloro, como otros elementos, tiene ciertos riesgos que la industria asume y actúa
consecuentemente, reduciéndolos al mínimo. Pero también proporciona beneficios. El
balance riesgos/beneficios de la industria del cloro es claramente positivo.
•
•
•
•
•
Protege nuestra salud
Protege los alimentos
Proporciona bienestar y calidad de vida
Es una de las industrias que se preocupa en seguridad
En necesario e insustituible en muchos casos
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
14
•
Genera riqueza y empleo
La química del cloro es uno de los pilares para el “desarrollo sostenible” y, por lo tanto,
es útil y beneficiosa para la humanidad.5 Alrededor del 60% de todas las actividades
químicas utilizan cloro, ya sea de manera directa o indirecta. Esto no es así por
casualidad, si no por que en numerosos casos el cloro actúa como fuente de energía,
es un elemento muy reactivo que posibilita reacciones que de otro modo utilizarían
más energía, más recursos no renovables, producirían más residuos peligrosos, más
contaminación, seria menos seguro para los trabajadores y/o usuarios y daría una
calidad inferior a un precio mas elevado. El cloro se emplea par fabricar mas de
10,000 productos, se puede decir que el 95% de todos los productos de consumo se
han fabricado en cierto modo con cloro.6
En muchos casos, el cloro y los compuestos clorados pueden sustituirse por procesos
o compuestos sin cloro; a veces, esto puede ser beneficioso para el ambiente, pero en
numerosos casos, sobre todo el PVC, sobre el que se han realizado muchas
investigaciones, los peligros conocidos y controlados se cambian por peligros
desconocidos que pueden tener un impacto mucho mayor en el hombre y en la
naturaleza. 4
La química del cloro es uno de los pilares del desarrollo económico e industrial del
siglo XX. El desarrollo del consumo de cloro en un país esta directamente relacionado
con la evolución del progreso de su Producto Nacional Bruto (PNB). Cada año, en el
mundo, se producen unas 40 millones de toneladas de cloro, utilizadas y
transformadas en productos útiles para nuestra vida cotidiana. En Europa occidental,
la producción anual se eleva a más de 9 millones de toneladas. 7
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
15
2. PRESENTACIONES Y
APLICACIONES
PRINCIPALES DEL
CLORO
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
2.1 APLICACIONES PRINCIPALES DEL CLORO
Las tres aplicaciones más importantes del cloro son:
a) Producción de compuestos orgánicos clorados como clorometano, cloroetano, etc, y
sobre todo el cloruro de vinilo, monómero del PVC. El 70% de la producción del cloro
se emplea con este fin.
FeCl3
CH2=CH2 + Cl2
CH2ClCH2Cl
450-500 ºC
CH2ClCH2Cl
CH2=CH2Cl + HCl
b) Como blanqueante en las industrias del papel y textil; para la desinfección sanitaria
de aguas, piscinas y en el tratamiento de aguas residuales. El 20% de la producción
del cloro se emplea para este uso.
c) En la fabricación con compuestos inorgánicos como el HCl, Cl2O, HClO, NaClO3,
PCl3, PCl5, etc. El 10% de la producción del cloro se emplea en esta síntesis de
productos inorgánicos.
El cloro se emplea para fabricar más de 10,000 productos; se puede decir que en
torno al 95% de todos los productos de consumo, se ha fabricado en cierto modo con
cloro. Del uso más importante y usual del cloro en la industria, se mencionan los
siguientes:
2.1.1 BLANQUEO DE PULPA DE PAPEL
El método más antiguo de obtener papel blanqueado, era someter a las telas, que se
utilizaban como materia prima, a decoloración natural mediante exposición a la luz
solar. Este método, utilizado comercialmente, era, obviamente muy lento y precario, ya
que el efecto de la radiación ultravioleta producía sobre la tela una acción de
debilitamiento que no resulta nada conveniente.
16
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
17
Hasta el siglo XVIII esto era la práctica habitual, pero hacia finales de siglo se disponía
de cloro y de hipoclorito, compuestos utilizados a partir de entonces como
blanqueador. Concretamente, el hipoclorito cálcico (Ca(ClO)2) fue el compuesto
elegido por su facilidad de preparación y transporte en forma de polvo.
El hipoclorito fue prácticamente el único agente empleado para el blanqueo hasta los
años 30, al aplicar comercialmente el cloro elemental como agente blanqueador de
pulpa. Este procedimiento se reveló muy interesante cuando se aplicó a las pulpas
Kraft, las cuales alcanzaban un grado de blancura muy alta, pues la acción del cloro
sobre la pulpa es el de eliminar la lignina, compuesto muy abundante en las pulpas
Kraft. El principal problema para la implantación del método al cloro era la resistencia
de los materiales, lo que se pudo resolver con la aparición del acero inoxidable.
El siguiente paso de vital importancia en el proceso de blanqueo de pastas es la
aplicación del dióxido de cloro (Cl2O). La acción blanqueadora de este compuesto se
descubrió en 1920, pero su primera aplicación comercial no tuvo lugar hasta los años
cincuenta, pues además de problemas en cuanto a resistencia de materiales, existía el
problema de la elevada toxicidad y el riesgo de explosiones (explota a concentraciones
en fase acuosa superiores al 15%).8
PREPARACIÓN DE HIPOCLORITOS
Los hipocloritos son sales del ácido hipocloroso (HClO2) que han encontrado amplio
uso en la industria y el hogar, los más importantes son hipoclorito sódico (agua de
labarraque) y el hipoclorito potásico (agua de javelle), ambos son oxidantes fuertes
utilizados para blanqueo de celulosa, fibras textiles y como desinfectante.
El hipoclorito de sodio se utiliza a gran escala en la agricultura, industrias químicas,
pinturas, industrias de alimentación, industrias del cristal, papeleras y farmacéuticas,
industrias sintéticas e industrias de disposición de residuos.
En la industria textil se utiliza el hipoclorito de sodio como blanqueador. También se
puede añadir a aguas residuales industriales. Esto se hace para la eliminación de
olores. El hipoclorito neutraliza el gas de sulfuro de hidrogeno (H2S) y amonio (NH3).
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
18
También se puede utilizar para en la industrias del metal. El hipoclorito se puede
utilizar para la prevención de la formación de crecimiento biológico de algas en torres
de enfriamiento. En las aguas de tratamiento, el hipoclorito es utilizado como
desinfectante del agua. En las casas, el hipoclorito se usa frecuentemente para la
purificación y desinfección de la casa.9
2.1.2 METANOS CLORADOS
Son hidrocarburos basados en el metano (CH4), en donde uno o mas de sus átomos
de hidrogeno son sustituidos por cloro.
De este modo, resultan el cloro metano, el diclorometano, El triclorometano, el
tetracloruro de carbono. La cloración del metano produce una mezcla de producto
mono, di, tri y tetraclorado.
El cloruro de metilo se utiliza para producir tetrametilplomo, se emplea como
disolvente. El cloroformo, anestésico importante, en la actualidad se utiliza para
producir refrigerantes, polímeros fluorocarbonados y propulsores de aerosoles.10
2.1.3 METALURGIA
El cloro se utiliza en metalurgia para moldear titanio, para la fabricación de cohetes,
aluminio, magnesio, níquel (acero inoxidable) y por último, aunque no por eso menos
importante, el silicio en forma muy pura que se utiliza para fabricar los chips
electrónicos que hacen funcionar el Internet.
2.1.4 CATALIZADORES
El cloro se utiliza para fabricar catalizadores para la obtención de cadenas de
polietileno (HDPE, LDPE) y polipropileno (PP) de alta y baja densidad. Los polietilenos
Son resinas termoplásticas que se producen mediante procesos a alta y baja presión
en los que se usan varios sistemas catalíticos complejos. Como resultado se obtienen
varias familias de polímeros (de baja densidad lineal y de alta densidad), cada uno con
19
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
características muy diferentes de comportamiento y cualidades técnicas. Por lo
general, todos los polietilenos poseen propiedades eléctricas excelentes, una
resistencia inmejorable a los disolventes orgánicos y a compuestos químicos. Son
materiales translúcidos, de peso ligero, resistente y flexible.
2.1.5 DESINFECTANTES
El cloro se emplea como desinfectante económico y confiable en piscinas y agua
potable, sobre todo en el tercer mundo.11
El cloro, utilizado solo o en forma de hipoclorito sódico, actúa como un potente
desinfectante. Añadido al agua destruye rápidamente las bacterias y otros microbios
que ésta pueda contener, lo que garantiza su potabilidad y ayuda a eliminar sabores y
olores. La mayor parte del suministro de agua potable en Europa occidental depende
de la cloración. En el caso de nuestro país esta regulada por en la NOM-127-SSA1-
1994.12
Límites permisibles de calidad del agua. (Ver cuadro 1)
Límites permisibles de características bacteriológicas (Ver cuadro 2)
El contenido de organismos resultante del examen de una muestra simple de agua,
debe ajustarse a lo establecido en la tabla.
Límites permisibles de características físicas y organolépticas
Las características físicas y organolépticas deberán ajustarse a lo establecido en el
cuadro 2.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Cuadro 1. Características Físicas
Cuadro 2. Características Organolépticas
Bajo situaciones de emergencia, las autoridades competentes deben establecer los
agentes biológicos nocivos a la salud a investigar.
Los resultados de los exámenes bacteriológicos se deben reportar en unidades de
NMP/100 ml (número más probable por 100 ml), si se utiliza la técnica del número más
probable o UFC/100 ml (unidades formadoras de colonias por 100 ml), si se utiliza la
técnica de filtración por membrana.
20
21
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
2.1.6 LÍMITES PERMISIBLES DE CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS
El contenido de constituyentes químicos deberá ajustarse a lo establecido en el cuadro
3 y 4. Los límites se expresan en mg/L, excepto cuando se indique otra unidad.
Cuadro 3. Límites permisibles de metales.
22
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Cuadro 4. Límites permisibles de metales.
Los límites permisibles de metales se refieren a su concentración total en el agua, la
cual incluye los suspendidos y los disueltos.
Límites permisibles de características radiactivas
El contenido de constituyentes radiactivos deberá ajustarse a lo establecido en la
cuadro 5. Los límites se expresan en Bq/L (Becquerel por litro).
Cuadro 5. Límites permisibles de
radioactividad
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
23
Figura 6. El hipoclorito sódico es imprescindible para evitar la proliferación de algas y
hongos 13
En las piscinas el uso de hipoclorito sódico es imprescindible para evitar la
proliferación de algas u hongos, eliminar los organismos patógenos y asegurar unas
condiciones higiénicas óptimas. 13
Sin embargo, el aporte de cloro reacciona con la materia orgánica del agua formando
una serie de compuestos derivados del cloro que pueden resultar muy molestos y
malolientes. De estos compuestos, los más perjudiciales son los llamados
trihalometanos, de carácter cancerígeno para la salud humana. De todos ellos el más
importante es el triclorometano o cloroformo (CHCl3), que tradicionalmente era usado
como analgésico pero dejó de utilizarse debido a su toxicidad. Estos compuestos
tóxicos traen asociados riesgos de cáncer de colon y vejiga, daños en el riñón y en el
hígado. También pueden formarse otros subproductos perjudiciales como compuestos
orgánicos volátiles, cloritos, ácidos cloroacéticos o cloruro de cianógeno. 13
El proceso de cloración puede comprenderse fácilmente en la Figura 7, en la que se
aprecian unas fases bien definidas:
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Figura 7. Fase de proceso de cloración
En la fase AB todo el cloro que se añade es empleado en combinarse con la materia
orgánica por lo que consecuentemente el nivel de cloro residual es cero.
Al llegar a la fase BB’, el nivel de cloro residual aumenta, pero todo este cloro se
encuentra combinado en forma de cloraminas, que son productos que tienen un bajo
poder desinfectante y producen un olor desagradable. Estos compuestos son los
causantes del llamado olor a picina.14
De B’ a C el cloro añadido se emplea en destruir las cloraminas, por lo que el cloro
residual medido disminuye hasta llegar a un mínimo en C llamado punto de ruptura. A
partir de este punto, todo el cloro añadido se emplea en aumentar el cloro residual que
se encontraría como cloro libre y con mayor poder desinfectante que el cloro
combinado que forma cloraminas.
Debe por tanto superarse este punto de ruptura para tener cloro libre residual en la
piscina y que el cloro combinado sea el mínimo posible.
Una forma de eliminar todos estos subproductos del cloro, tales como trihalometanos,
como cloraminas y todo tipo de compuestos derivados del cloro, es sustituir la
precloración antes del punto de ruptura C por otro agente oxidante como el ozono para
que no forme estos subproductos. El ozono oxida por completo toda la materia
orgánica presente en el agua por lo que una pequeña cantidad de cloro que se añada
24
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
25
posteriormente pasa inmediatamente a cloro libre residual dejando su propiedad
desinfectante al agua.14
2.1.7 PVC
El cloro es utilizado en la obtención de materiales como el PVC y el policloruro de
vinidileno que se utilizan como envases y filmes protectores, con unas excepcionales
propiedades barrera (impiden el contacto con el oxígeno del aire evitando posibles
fermentaciones y desarrollos bacterianos a la vez que permiten la evacuación del
vapor de agua condensado evitando la formación de mohos). Además, el cloro se
utiliza en la fabricación de espumas de poliuretano y agentes refrigerantes, ambos
garantizan el almacenamiento y la conservación de los productos frescos y
congelados.
El PVC es un material termoplástico, es decir, que bajo la acción del calor se
reblandece, y puede así moldearse fácilmente; al enfriarse recupera la consistencia
inicial y conserva la nueva forma.
Pero otra de sus muchas propiedades es su larga duración. Está pensado y formulado
para durar. Por este motivo, el PVC es utilizado a nivel mundial en un 55% del total de
su producción en la industria de la construcción. El 64% de las aplicaciones del PVC
tienen una vida útil entre 15 y 100 años, y es esencialmente utilizado para la
fabricación de tubos, ventanas, puertas, persianas, muebles, etc.
La aplicación de la tecnología existente convierte al PVC en uno de los materiales
respetuosos con el hombre y el medio ambiente, en algunos casos, muy difícil de
reemplazar. 15
2.2 APLICACIÓN DEL CLORO EN LA SALUD
Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), el 80% de las enfermedades
infecciosas se transmiten mediante el agua. Según dicho organismo más de 3 millones
de niños, menores de 5 años, mueren cada año por causa de enteritis por la no
desinfección del agua.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
La cloración del agua es el único sistema que garantiza que esta llegue a nuestros
hogares con las debidas condiciones sanitarias. En 1991 la supresión del uso del cloro
en la potabilización del agua provoco una epidemia de cólera en Perú que produjo mas
de 3,000 muertes (más de 19,000 personas murieron por dicha causa en todo el
mundo).16
No existen evidencias concluyentes para admitir que la cloración del agua deje en su
seno cantidades de compuestos potencialmente dañinos para la salud como son los
trihalometanos. En 1990, la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer
(IARC), evaluó todos los estudios sobre riesgos potenciales para la salud del agua
potable tratada con cloro, concluyendo que no puede ser considerado como carcinoge
netico en los seres humanos. En opinión del Dr. H. Galal-Gorchev (OMS): “Los riesgos
asociados a los subproductos de la cloración del agua potable son extremadamente
bajos comparados con el riesgo asociado a una insuficiente desinfección”.
El cloro es una materia prima básica para la fabricación de numerosos medicamentos
(el 85% de los mismos dependen directa o indirectamente del cloro). Así, por ejemplo,
el cloro forma parte de la molécula de antibióticos (cloromicetina, clorotetraciclina,
vancomicina, aureomicina, cloramfenicol, etc.), depresores sanguíneos (clonidina),
antimalaricos
(cloroquina,
pirimetamina),
antimicóticos
(clotrimazol),
diuréticos,
sedantes, preparados a base de alcaloides que contienen cloro en su formula, y su
utilización en forma de clorhidratos, para hacer asimilables al organismo los principios
activos. El cloro interviene de forma indirecta en la fabricación de numerosos
productos, como por ejemplo aceites y grasas de silicona utilizadas en pomadas
antialérgicas, antibióticos como la ciprofloxacina (tifus) y sulfonamidas, penicilinas
semi-sinteticas, síntesis de ciertas vitaminas (A, E, B6 B12), etc.17
El cloro y sus derivados tienen una importante aplicación en el área de la desinfección.
El uso del hipoclorito (lejía domestica) garantiza una total protección contra virus tales
como el Sida; se utiliza habitualmente en la desinfección del material quirúrgico e
instalaciones sanitarias y hospitalarias.
Las epidemias surgidas en Ruanda como consecuencia de la guerra civil han sido
controladas gracias al cloro y
sus derivados. La epidemia de peste neumónica
26
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
27
aparecida en la India en 1994 ha sido controlada mediante el antibiótico tetraciclina, en
cuya obtención interviene el cloro. 18
El cloro es igualmente una materia básica para la producción de ciertos polímeros
utilizados en aplicaciones médicas. Así, tenemos al Policloruro de Vinilo (PVC), que
se utiliza en la fabricación de tubos y bolsas para suero, plasma y sangre para
transfusiones. Estudios realizados demuestran que el uso de este material en contacto
con la sangre humana y el plasma, permite prolongar en un 30% la vida útil de estas
sustancias biológicas (aspecto muy importante para los bancos de sangre, unidades
de cuidados intensivos y de urgencias en los hospitales).
La utilización de embalajes de PVC y resinas barrera de cloruro de polivinilideno
asegura la conservación de numerosos productos farmacéuticos así como su
impermeabilidad ante los gérmenes, gases, olores y vapor de agua.
El cloro interviene también en la síntesis de resinas utilizadas en la producción de
lentillas blandas, cristales correctores, prótesis artificiales, estimuladores cardíacos,
material para análisis, etc.
Más del 15% de la producción del cloro se utiliza directa o indirectamente para
proteger nuestra salud.18
2.3 APLICACIÓN DEL CLORO EN AGRICULTURA Y ALIMENTOS
La agricultura proporciona el 97% de nuestros alimentos y la abundancia de los
mismos depende de nuestra capacidad para garantizar el éxito de las cosechas. Hoy
en día, más de una tercera parte de las mismas es destruida por las enfermedades y
depredadores, mientras que la mitad de la población de nuestro planeta sufre
malnutrición.
Se calcula que el 10% de las cosechas de cereales es víctima de las malas hierbas,
entre el 5% y 15% de enfermedades y casi el 30% es destruido por los insectos.
28
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Una nube de langostas, por ejemplo, es capaz de devorar en un sólo día hasta
100,000 toneladas de vegetales.
El cloro es la base de numerosos productos fitosanitarios que permiten evitar la
destrucción de las cosechas por las enfermedades criptogámicas, roedores y la
invasión de malas hierbas. Es uno de los constituyentes de la nueva generación de
protectores de cosechas que tienen la ventaja de ser selectivos, más fácilmente
degradables y se utilizan en menores dosis. El 50% de los productos fitosanitarios
registrados contienen cloro.
Gracias al cloro se pueden desinfectar los suelos utilizando fumigantes y nematocidas,
luchar contra las enfermedades criptogámicas mediante fungicidas, proteger el
crecimiento de las plantas mediante herbicidas selectivos y eliminar ciertos
depredadores utilizando insecticidas.
Según la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura
(FAO), el 50% de los recursos alimentarios y agrícolas producidos cada año en el
mundo, es destruido después de la cosecha por agentes externos como los insectos,
mohos y la acción de la intemperie. 3
29
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Cuadro 6. Presentaciones comerciales del cloro. 4
2.4 CAL CLORADA
Es una combinación de la cal apagada y gas cloro. Se conoce con los nombres de
cloruro de cal, polvo para blanquear. hipoclorito de cal, etc. El nombre de “Cloruro de
Cal” implica una combinación más sencilla. El Oxicloruro de calcio (CaCl2) es el
componente esencial del cloruro de cal seco; cuando se disuelve en agua, el
oxicloruro de calcio se descompone en Hipoclorito de calcio y cloruro de calcio:
2(CaCl2) O2
Oxicloruro de Calcio
Ca(ClO)2
Hipoclorito de Calcio
+
CaCl2
Cloruro de Calcio
Con la Sosa y la potasa, da en frío y en solución diluida, hipocloritos:
Cl2
+ 2 NaOH
NaCl
+
NaClO
+
H2O
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
30
3.CONTENEDORES
31
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
3.1 TIPOS Y CAPACIDADES DE CONTENEDORES DE CLORO
Se conoce como contenedor al embalaje metálico grande recuperable de tipos y
dimensiones normalizadas en recipientes de acero, en las capacidades siguientes:
•
•
•
Cilindros de 68Kg
Cilindros de 907Kg
Carros tanque de 50 toneladas
Todos estos recipientes están construidos de acero sin costuras equipados con
válvulas del tipo y material recomendados por el Instituto de Cloro (The Chlorine
Institute).
Todos los contenedores del gas cloro, antes de ser llenados, deben de ser revisados
internamente para verificar su estado, las válvulas se deben desarmar para ser pulidas
y cambiarlas en caso de que se presenten anomalías y cada 5 años como mínimo se
les debe efectuar la prueba hidrostática para verificar su resistencia.
3.1.1 Cilindro de 68Kg.
Estos cilindros son los más comunes en el proceso de desinfección del agua, ya que
por su tamaño son un poco más fáciles de utilizar y no requieren de mucha
infraestructura para su manejo.
Como se muestra en la figura 8, la instalación de dos cilindros de gas de la clorina de
68kilogramos, cada uno con un legado amarillo del encierro de la válvula automática
instalado.19
Las características de estos cilindros son:
•
•
•
•
•
Diámetro:
Altura:
Tara:
Capacidad:
Peso total:
26.6cm
142.2–180cm
60–70Kg
68Kg
128–140Kg
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
32
Figura 8. Instalación de dos cilindros de gas de 68Kg.
Estos contenedores solamente podemos extraerles, en condiciones normales de
operación, 16kg/día. Si el requerimiento es mayor, se deben colocar calentadores para
evitar el congelamiento.
3.1.2 Cilindro de 907Kg.
Estos cilindros por su tamaño, requieren de una infraestructura que comprende el
siguiente equipo:
•
•
•
Polipasto eléctrico de 2 toneladas
Barra elevadora
Mono-riel y sistema de pesaje
Las características de este contenedor son:
•
•
•
•
•
Diámetro:
Longitud:
Tara:
Capacidad:
Peso Total:
76.2cm
203.2cm
630Kg
907Kg
1537Kg
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Figura 9. Cilindros de almacenamiento de 907Kg vista superior.
Figura 10. Cilindros de almacenamiento de 907Kg vista vertical.
A estos contenedores solamente podemos extraerles, en condiciones normales de
operación 181Kg por día. Si el requerimiento es mayor se deben colocar calentadores
para evitar el congelamiento.
33
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
3.2 FORMAS DE ALMACENAMIENTO
La presente instrucción técnica complementaria establece las prescripciones técnicas
a las que han de ajustarse, a efectos de seguridad, las instalaciones de
almacenamiento, carga, descarga y trasiego de cloro liquido.20
•
•
•
Depósito o recipiente móvil (botellas y botellones). Recipiente con capacidad
hasta 1m3 (carga máxima 1250Kg).
Deposito o recipiente semi-movil.- recipiente con capacidad superior a 1m3,
para cantidades comprendidas entre 1,250 y 60,000Kg.
Depósito o recipiente fijo.- Para cantidades superiores a 60000Kg. Recipiente
no susceptible a ser trasladado.
3.2.1 ALMACENAMIENTO EN RECIPIENTES MÓVILES
Artículo 16. Campo de aplicación.
Las exigencias de este capítulo se aplicarán a los almacenamientos en recipientes
destinados al transporte con capacidades unitarias hasta 1 metro cúbico (1.250Kg.).20
Artículo 17. Generalidades.
1. A efectos de este capítulo, los recipientes móviles deberán cumplir con las
condiciones constructivas, pruebas, máximas capacidades unitarias y revisiones
periódicas establecidas en la legislación aplicable sobre Transporte de Mercancías
Peligrosas y la ITC MIE-AP-7, «Botellas y botellones de gases comprimidos, licuados y
disueltos a presión» del Reglamento de Aparatos a Presión.
2. Todo almacenamiento de cloro líquido en recipientes móviles que carezca de
vigilancia permanente se hará en edificio cerrado. Este edificio reunirá los siguientes
requisitos:
a. Estará provisto de sistemas de detección de cloro con alarma e indicación externa.
b. El número de detectores estará adecuado a las características del edificio.
34
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
35
c. La ventilación estará ligada a una instalación de absorción de cloro diseñada de
acuerdo con el capítulo V.
d. Se dispondrá de un equipo o juego de herramientas para contención de posibles
fugas.
3. Los almacenamientos vigilados permanentemente podrán ubicarse tanto al aire libre
como en edificio cerrado. En ambos casos se dispondrá de un equipo o juego de
herramientas para la contención de posibles fugas y de una instalación de absorción
diseñada de acuerdo con el capítulo V; en el caso de almacenamiento en edificio
cerrado se dispondrá, además, de un sistema adecuado de detección de cloro con
alarma e indicación externa.
4. En caso de que el almacenamiento sea en local cerrado, éste dispondrá, al menos,
de dos puertas de acceso señalizadas, situadas en direcciones opuestas y con
apertura hacia el exterior.
5. Los recipientes no podrán estar almacenados en un local construido con materiales
combustibles o que contenga materiales inflamables, combustibles, comburentes o
explosivos.
6. No se exigirá unidad de absorción de cloro en aquellas instalaciones cuya cantidad
total almacenada, incluidos los recipientes conectados al proceso, no supere los
500Kg. En este caso se dispondrá de una ventilación adecuada.
7. Los recipientes estarán alejados de toda fuente de calor que sea susceptible de
provocar aumentos de temperatura de pared superiores a 50°C o ser causa de
incendio.
8. Las operaciones de traslado y manutención de envases móviles deben efectuarse
con equipo adecuado, cuidando al máximo de evitar golpes y caídas de los envases.
Se prohíben los sistemas magnéticos.
9. No está permitido el almacenamiento de cloro en recipientes móviles por debajo del
nivel del suelo, ni a nivel de suelo cuando existan a nivel inferior locales de trabajo.
10. El área de almacenamiento al aire libre estará claramente señalizada, ubicada en
terreno llano, apartada del tráfico, accesible en dos direcciones, como mínimo, bien
iluminada y dispondrá de un cerramiento exterior rodeando la misma.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Artículo 18. Distancias y protecciones.
1. Almacenamientos al aire libre.
a. La distancia del área de almacenamiento a instalaciones que contengan productos
inflamables, combustibles, comburentes o explosivos será de 15m, como mínimo. Para
capacidades totales menores de 1000kg o con sistemas de protección adecuados,
tales como pantallas para fuego o cortinas de agua, esta distancia podrá reducirse
hasta un mínimo de 10m.
b. La distancia del almacenamiento a los límites de la propiedad y vías de
comunicación públicas será, como mínimo, de 20m. Esta distancia se podrá reducir
cuando la capacidad global del almacenamiento sea inferior a 1000kg o disponga de
sistemas de protección adecuados, hasta un mínimo de 10m.
2. Almacenamientos en edificios cerrados.
a. La distancia del área de almacenamiento a instalaciones que contengan productos
inflamables, combustibles, comburentes o explosivos será, como mínimo, 15m. Esta
distancia se podrá reducir para almacenamientos de capacidad inferior a 1,000Kg
construidos con una RF-120 y que no dispongan de aberturas hacia este tipo de
instalaciones, hasta 8m.
b. La distancia de almacenamientos con capacidad superior a 2000Kg a los límites de
la propiedad y vías de comunicación públicas será, como mínimo, de 10m. Esta
distancia podrá reducirse cuando la capacidad global del almacenamiento sea inferior
a 1000Kg y disponga de sistemas de protección adecuados, hasta un mínimo de 5m. 21
3.2.2 ALMACENAMIENTO EN DEPÓSITOS SEMI-MÓVILES
Artículo 13. Campo de aplicación.
Se aplicarán a los almacenamientos
de recipientes destinados al transporte con
capacidades unitarias superiores a 1m3 (1,250Kg). No serán considerados como
almacenamientos los recipientes semi-móviles estacionados en el interior de fábrica en
tránsito y en espera de operaciones de carga y descarga.
36
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
37
Artículo 14. Generalidades.
1. A efectos de este capítulo, los recipientes semi-móviles deberán cumplir con las
condiciones constructivas, pruebas, máximas capacidades unitarias y revisiones
periódicas establecidas en la legislación aplicable sobre Transporte de Mercancías
Peligrosas.
2. Todo almacenamiento de cloro líquido en recipientes semi-móviles que carezca de
vigilancia permanente se hará en edificio cerrado. Este edificio reunirá los siguientes
requisitos:
a. Estará provisto de sistemas de detección de cloro con alarma e indicación externa.
b. El número de detectores estará adecuado a las características del edificio.
c. La ventilación estará ligada a una instalación de absorción de cloro diseñada de
acuerdo con el capítulo V.
d. Se dispondrá de un equipo o juego de herramientas para la contención de posibles
fugas.
3. Los almacenamientos vigilados permanentemente podrán ubicarse tanto al aire libre
como en edificio cerrado. En ambos casos se dispondrá de un equipo o juego de
herramientas para la contención de posibles fugas y de una instalación de absorción
diseñada de acuerdo con el capítulo V.
4. Los almacenamientos en locales cerrados dispondrán, al menos, de dos puertas de
acceso señalizadas, situadas en direcciones opuestas y con apertura hacia el exterior.
5. Los recipientes no podrán estar almacenados en un local construido con materiales
fácilmente combustibles o que contenga materiales inflamables, combustibles,
comburentes o explosivos.
6. Los almacenamientos estarán alejados de toda fuente de calor que sea susceptible
de provocar aumentos de temperatura de pared superiores a los 50°C o ser causa de
incendio.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
38
7. Solamente se permite utilizar recipientes semi-móviles como unidades de
alimentación a procesos si se cumplen las exigencias siguientes:
a. se dispondrá de un indicador de cantidad de cloro contenida, en todo momento, en
cada recipiente, con alarma de carga máxima y mínima admisible.
b. Se tendrá la posibilidad de vaciar rápidamente el volumen de cloro contenido en el
recipiente de mayor capacidad sin alterar las condiciones ambientales del entorno.
Para ello, se dispondrá de una capacidad de reserva suficiente en recipientes fijos,
semi-móviles o móviles o bien una instalación de absorción con capacidad adecuada.
8. No está permitido el almacenamiento de cloro en recipientes semi-móviles por
debajo del nivel del suelo, ni a nivel de suelo cuando existan a nivel inferior locales de
trabajo.
9. El área de almacenamiento al aire libre estará debidamente señalizada, ubicada en
terreno llano, apartada del tráfico, accesible en dos direcciones como mínimo, y bien
iluminada.
10. El área de almacenamiento al aire libre dispondrá de un cerramiento exterior
rodeando la misma.
11. Para evitar el movimiento incontrolado de los recipientes, se instalarán calzos de
fijación a los mismos.
Artículo 15. Distancias y protecciones.
1. Distancias entre las instalaciones
a. Las instalaciones de almacenamiento de cloro (estaciones de carga y descarga y
estaciones de bombeo) con relación a cualquier tipo de instalación en la que existan
productos combustibles, se situarán a la distancia que les correspondería en la ITC
MIE-APQ-1 de almacenamiento de líquidos inflamables y combustibles, considerando
las instalaciones de cloro como instalaciones de productos de clase D. Serán de
aplicación los correspondientes incrementos y reducciones de la mencionada ITC.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
39
b. Para aquellas instalaciones que presenten riesgo de incendio o explosión y no son
objeto de la ITC MIE-APQ-1, la distancia mínima de separación entre recipientes semi-
móviles de cloro y dichas instalaciones será de 20m. Esta distancia podrá ser reducida
hasta 10m, si se adoptan medidas de protección particulares, tales como pantallas
para fuego o cortinas de agua.
c. El área de almacenamiento distará, al menos, 20m de los límites de la propiedad y
de las vías de comunicación públicas. Esta distancia podrá ser reducida hasta 10m
cuando el almacenamiento disponga de sistemas de contención, de probada eficacia,
en su contorno exterior.
2. Distancias entre recipientes
a. La separación entre dos recipientes contiguos deberá ser la suficiente para
garantizar un buen acceso a los mismos, con un mínimo de 1m.
b. Los recipientes de cloro líquido no podrán encontrarse en el mismo cubeto que los
recipientes de líquidos inflamables y combustibles. La distancia entre los recipientes
de cloro y el borde más próximo del cubeto que contiene los recipientes de inflamables
y combustibles no podrá ser inferior a 20m. Esta distancia podrá ser reducida hasta
10m, si se adoptan medidas de protección particulares, tales como pantallas para
fuego o cortinas de agua.
3. Protecciones
Toda área de almacenamiento estará debidamente protegida frente al acceso
incontrolado de personas ajenas a la instalación y dispondrá de la señalización
adecuada al efecto. 20
3.2.3 ALMACENAMIENTO EN RECIPIENTES FIJOS
Artículo 7. Diseño, construcción y número de recipientes.
El grado de llenado de todo recipiente con cloro líquido no debe superar los 1250kg de
cloro por metro cúbico de capacidad.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
40
En el diseño y construcción de los recipientes deberán seguirse normas y códigos de
reconocida solvencia y las normas particulares de esta instrucción (ver apéndice 1).43
La presión de cálculo que se tomará en cuenta deberá ser superior o igual a la presión
máxima de servicio considerada.
La presión de cálculo mínima será de 15bar manométricos. La presión de prueba de
los recipientes será 1.5 veces la presión de cálculo. En la concepción de la instalación
se tomarán todas las precauciones necesarias para evitar que durante el
funcionamiento de la instalación se sobre pase la presión de cálculo. La temperatura
mínima para el cálculo será de 35°C bajo cero.
Como sobre espesor de corrosión se considerará, como mínimo, 1mm para los
recipientes y 2mm para sus tubuladuras. Los recipientes serán construidos en
materiales de acero al carbono o sus aleaciones débiles que sean perfectamente
soldables. Tanto el material como los cordones de soldadura utilizados en la
construcción deberán tener una resiliencia, a la temperatura mínima de cálculo, de
35J/cm sobre probetas CHARPY V. Los recipientes serán sometidos a un tratamiento
térmico de distensionado de acuerdo con la calidad del acero utilizado y el sistema de
soldadura aplicado.
Los soportes de los recipientes se diseñarán de forma que no transmitan esfuerzos
sobre sus paredes y que además permitan las dilataciones de los mismos motivadas
por los cambios de temperatura.
Todos los recipientes dispondrán del correspondiente registro para su inspección
interna.
Para asegurar la capacidad de almacenamiento deseada, las capacidades unitarias de
los recipientes, así como el número de los mismos, se escogerán buscando la
optimización técnica de la solución a adoptar. Hay que señalar que la multiplicidad de
recipientes aumenta el número de accesorios y los riesgos de falsas maniobras
inherentes a los mismos.
Artículo 8. Lugar de implantación y cubetos.
Los recipientes fijos se instalarán al aire libre o en lugares cerrados suficientemente
ventilados. En el primer caso serán protegidos de la radiación solar; para ello se
procederá a la aplicación exterior de una pintura de tonalidad clara o bien a la
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
41
instalación de un forro o cubierta de protección solar. Esta protección no impedirá la
inspección visual de la chapa de los recipientes exteriormente.
Los almacenamientos en lugares cerrados dispondrán de, al menos, dos puntos de
acceso situados en direcciones opuestas, no bloqueables y debidamente señalizados.
Todo recipiente fijo deberá estar rodeado de un cubeto de retención estanco. El
volumen del cubeto tendrá una capacidad igual o mayor que los dos tercios de la del
recipiente de mayor volumen en él contenido. La altura de las paredes del cubeto será
superior a 1m.
En los cubetos de almacenamiento de cloro no deberán existir más tuberías que las
asociadas a la instalación.
No se permite la instalación de recipientes enterrados en el almacenaje de cloro.
Durante la operación de llenado con cloro de un recipiente, éste deberá estar aislado,
mediante una válvula de corte o sistema similar, del proceso de utilización.
Artículo 9. Distancias y protecciones.
1. Distancias entre las instalaciones
a. Las instalaciones de almacenamiento de cloro (estaciones de carga y descarga y
estaciones de bombeo) con relación a cualquier tipo de instalación en la que existan
productos combustibles, se situarán a la distancia que les correspondería en la ITC-
MIEAPQ-1 de almacenamiento de líquidos inflamables y combustibles, considerando
las instalaciones de cloro como instalaciones de productos de clase D. Serán de
aplicación los correspondientes incrementos y reducciones de la mencionada ITC.
b. Para aquellas instalaciones que presenten riesgo de incendio o explosión y no son
objeto de la ITC-MIE-APQ-1, la distancia mínima de separación entre recipientes fijos
de cloro y dichas instalaciones será de 20m. Esta distancia podrá ser reducida hasta
10 metros si se adoptan medidas de protección particulares, tales como pantallas para
fuego o cortinas de agua.
c. El área de almacenamiento distará, al menos, 20m de los límites de la propiedad y
de las vías de comunicación públicas. Esta distancia podrá ser reducida hasta 10m
cuando el almacenamiento disponga de sistemas de contención de probada eficacia,
tales como cortinas de agua, en su contorno exterior.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
42
2. Distancias entre recipientes
a. La separación entre dos recipientes contiguos deberá ser la suficiente para
garantizar un buen acceso a los mismos, con un mínimo de 1m.
b. Los recipientes de cloro líquido no podrán encontrarse en el mismo cubeto que los
recipientes de líquidos inflamables y combustibles. La distancia entre los recipientes
de cloro y el borde más próximo del cubeto que contiene los recipientes de inflamables
y combustibles no podrá ser inferior a 20m. Esta distancia podrá ser reducida hasta
10m, si se adoptan medidas de protección particulares, tales como pantallas para
fuego o cortinas de agua.
3. Protecciones
Toda área de almacenamiento estará debidamente protegida frente al acceso
incontrolado de personas ajenas a la instalación y dispondrá de la señalización
adecuada al efecto.
Artículo 10. Tuberías y accesorios.
El material utilizado en la construcción de las tubuladuras, bridas, tornillos y tuercas
del recipiente será de calidad equivalente a la de éste. El conjunto brida-junta se
diseñará de forma tal que no permita la expulsión de la junta por efecto de la presión.
Las tuberías de circulación de cloro serán de un acero que se ajuste a las condiciones
más desfavorables, de presión y temperatura, que se puedan presentar. Los
materiales para las juntas podrán ser:
1. Amianto-caucho de calidad compacta apropiado al cloro.
2. PTFE, solamente en bridas machi-hembradas.
3. Otros materiales de probada resistencia al cloro.
Los soportes de las tuberías y elementos auxiliares se diseñarán de forma que no
puedan transmitir esfuerzos sobre las mismas y que además permitan las dilataciones
motivadas por los cambios de temperatura.
Se evitarán las tubuladuras en la parte inferior de los recipientes y en la fase líquida
siempre que sea posible. Quedan prohibidas dichas tubuladuras, en fase líquida, en
las plantas no productoras de cloro.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
43
Las tubuladuras de diámetro superior a 100mm se situarán siempre en la fase
gaseosa.
Las válvulas utilizadas serán especialmente diseñadas para el cloro. En las
tubuladuras de trasiego y de llenado de cloro conectadas a la fase líquida del
recipiente se instalarán válvulas de accionamiento automático y comando a distancia,
lo más cercana posible del propio recipiente.
Cuando un tramo de tubería pueda quedar aislado y lleno de cloro líquido, deberá
considerarse en el proyecto esta eventualidad, previendo sistemas de protección que
permitan absorber la dilatación del líquido por efecto de la temperatura, siempre que el
volumen retenido exceda de 50L.
Artículo 11. Aislamiento térmico.
El almacenamiento de cloro líquido a presión no requiere aislamiento térmico por
motivos de seguridad.
Si por razones técnicas se decidiera instalarlo, el sistema de aislamiento térmico
adoptado reunirá los siguientes requisitos:
1. Incombustibilidad.
2. Resistencia química frente al cloro.
3. Estanquidad frente a la humedad atmosférica.
Independientemente de que estén o no configurados los recipientes, es imprescindible
una protección eficaz de la superficie exterior contra la corrosión.
Artículo 12. Elementos de seguridad.
Todos los recipientes irán provistos de:
1. Un indicador de la cantidad de cloro contenida, en todo momento, en el recipiente.
2. Un indicador de presión con alarma de máxima.
3. Una alarma de carga máxima admisible.
44
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
4. Como mínimo, una válvula de seguridad de resorte, conectada al recipiente, tarada
a una presión igual o inferior a la de cálculo y de dimensiones tales que, en las
condiciones más desfavorables de proceso, la presión en el interior no pueda
aumentar más de un 10 por 100 de la presión de cálculo. Dicha válvula será de calidad
adecuada para su uso con cloro seco y su descarga se efectuará a la instalación de
absorción de cloro. Se instalarán, preferentemente, dos válvulas de seguridad de
resorte conectadas al recipiente por una válvula de seguridad de tres vías.
Antes de la válvula de seguridad se instalará un disco de ruptura de material
compatible con el cloro seco, tarado a una presión inferior a la de disparo de la válvula
de seguridad.
Se instalará una vigilancia de presión con alarma entre ambos elementos. Asimismo,
las válvulas de seguridad estarán protegidas aguas abajo de corrosiones mediante un
sistema adecuado. La alarma de carga máxima admisible del apartado 3 de este
artículo se ajustará de forma que el cloro contenido en el recipiente no sobrepase
nunca los 1,250 Kg/m3. Los fluidos o grasas intermedias utilizadas en los separadores
o transmisores ligados a los instrumentos empleados deberán ser compatibles con el
cloro.
Además de lo anteriormente expuesto, toda instalación de almacenamiento tendrá la
posibilidad de vaciar rápidamente el volumen de cloro contenido en el recipiente de
mayor capacidad, sin alterar las condiciones ambientales del entorno. Para ello se
dispondrá de una capacidad de reserva suficiente en recipientes fijos, semi-móviles o
móviles, o bien de una instalación de absorción de capacidad adecuada, diseñada de
acuerdo con el capítulo V.
En el caso de almacenamiento en edificio cerrado, se dispondrá de un sistema
adecuado de detección de cloro con alarma e indicación externa.
Los almacenamientos de cloro en recipientes fijos estarán permanentemente
vigilados.21
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
45
4. ESTACIÓN
DE CLORACIÓN.
46
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Las estaciones de cloración merecen mucha atención desde la etapa de diseño, por la
importancia que este proceso tiene en la producción de agua segura y por los riesgos
que involucran la operación y mantenimiento de las estaciones. 22
En el proceso de diseño de las estaciones de cloración, podemos considerar cuatro
etapas:
• Almacenamiento del cloro
• Sistemas de medición y control
• Sistemas de inyección
• Sistemas de seguridad
4.1 CRITERIOS GENERALES DE DISEÑO
El cloro es proporcionado en cilindros metálicos resistentes, de 50 a 1,000Kg, en
contenedores. Puede ser utilizado en forma líquida o gaseosa. Los cilindros tienen las
siguientes características:
a) Son de acero.
b) La máxima densidad de llenado es 125%. Se define así a la razón de porcentaje
entre el peso del gas en el cilindro o contenedor y el peso del agua que puede
contener a una temperatura de 15,6°C (70°F).
c) Se equipan con sistemas de seguridad (válvulas, protectores).
d) Se someten a pruebas de presión a intervalos regulares, de acuerdo con las normas
correspondientes.
De acuerdo con la capacidad de los cilindros, se puede extraer mayor o menor
cantidad de cloro de cada uno de ellos. Véase el Cuadro 7.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Cuadro 7. Características de los cilindros de cloro 23
El consumo de cloro necesario para la desinfección del agua se estima en 5mg/L, con
un mínimo de 1.0mg/L. Para la oxidación y preparación de compuestos, se estima de
acuerdo con las necesidades de tratamiento.
Figura 11. Contenedor de cloro expuesto al sol 24.
Instalaciones con un consumo superior a 50Kg por día, deben prever el uso de
cilindros de una tonelada y para el traslado de los cilindros deben considerarse
dispositivos que permitan hacer esta tarea bajo condiciones de seguridad.
Debe preverse un almacenamiento de cloro suficiente para atender por lo menos 10
días de consumo máximo. En instalaciones con capacidad inferior a 10,000m3 por día
o 100L sobre segundo debe preverse un almacenamiento para periodos mínimos de
30 días.
47
48
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
El número de envases de cloro en uso dependerá básicamente del máximo flujo que
se pueda obtener de cada cilindro. El cuadro 8 indica la cantidad mínima de cilindros
que debe haber en servicio, vacíos y de reserva, a fin de mantener un suministro
continuo de cloro en la planta.
Cuadro 8. Número de cilindros necesarios según la capacidad requerida 23
En instalaciones situadas en localidades distantes de los centros productores de cloro,
el almacenamiento debe tener en cuenta las dificultades para la compra y transporte
del producto.
Figura 12. Almacén de cloro abierto para cilindros
de una tonelada 24
49
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
En instalaciones con consumo de hasta 50Kg por día, los cilindros y los equipos de
cloración pueden instalarse en la misma área.
En instalaciones de consumo mayor, deben instalarse en áreas separadas.
El área de almacenamiento de cloro debe ser abierta (figura 12). Si se proyectara
cerrada, con paredes en todo el contorno (figura 13), la habitación debe ser ventilada
mediante:
Figura13. Almacén de cloro cerrado con
ventilación artificial 24
a) Ventilación natural por medio de aberturas que deben llegar hasta el piso.
Figura 14. Forma de almacenar cilindros de
una tonelada 24
50
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
b) Además de ventilación natural, debe haber ventilación forzada, producida por un
extractor o insuflador, dispuesto de modo de obligar al aire a atravesar a nivel del piso
todo el ambiente y con capacidad para renovar todo el aire del recinto en un tiempo
máximo de 4 minutos.
Figura 15. Almacén de cilindros
pequeños 24
c) Las llaves o interruptores de los equipos deben quedar del lado de afuera del
recinto.
Figura 16. El almacén de cloro
utilizado como depósito 24
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
d) Las salidas de ventilación deben ubicarse de tal modo que disipen las eventuales
fugas de cloro a la parte externa de la casa de química (si la sala de cloración ha sido
incorporada a esta estructura). Esta ventilación no debe incidir sobre la ventilación de
otras áreas ni sobre áreas externas confinadas, aunque solo sea parcialmente
Figura 17. El almacén de cloro utilizado
como depósito 24
e) Los cilindros deben estar protegidos de la incidencia de la luz solar.
El área de localización de los equipos cloradores debe contar con los medios de
seguridad previstos para la sala de almacenamiento de cloro.
El área de almacenamiento de cloro y la de instalación de los cloradores deben tener
puertas que se abran hacia afuera, con vidrio en la parte superior, y estar dotadas de
aberturas de ventilación sobre el pórtico.
Los cilindros de cloro de una tonelada deben ser almacenados o utilizados en posición
horizontal, en una sola hilera, fijados por medios adecuados, con un espaciamiento
mínimo de 0,20 metros entre los cilindros y un ancho mínimo de un metro entre los
corredores de circulación.
51
52
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Los cilindros con capacidad igual o inferior a 75 kilogramos de cloro deben ser
almacenados o utilizados en posición vertical, directamente sobre una balanza. Deben
contar con una cadena o barra de seguridad que evite el volteo en caso de una
explosión o sismo (figura 16).
El control de la cantidad de cloro disponible debe ser hecho por pesaje continuo o por
un dispositivo que indique la presión de los cilindros en uso.
Las áreas utilizadas para depósito o dosificación de cloro deben contar solamente con
productos químicos y equipos relacionados con la cloración. No deben utilizarse para
almacenar otro tipo de materiales (figura 17).
El uso de hipoclorito de calcio o sodio, por ser 10 veces más caro que el cloro líquido
envasado a presión en cilindros, debe quedar restringido a instalaciones de capacidad
inferior a 10L/s, o solo cuando se demuestre que es la mejor alternativa.
El almacenamiento de hipoclorito de sodio debe hacerse en un lugar techado,
ventilado, seco y libre de materiales combustibles. Este producto es muy inestable; el
periodo de almacenamiento no debe ser mayor de un mes.
El hipoclorito de sodio debe utilizarse directamente del recipiente en que es
transportado.
El hipoclorito de calcio se expende en forma granular en tambores de 45 a
50kilogramos. Debe ser disuelto previamente en agua para ser dosificado por vía
húmeda, tomando en cuenta lo siguiente:
— La concentración máxima de la solución debe ser inferior a 10%.
— Deben existir dos tanques de disolución, con capacidad mínima individual para 12
horas de operación.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
4.2 ALMACENAMIENTO
Criterios para el dimensionamiento
Es necesario conocer el consumo del producto de acuerdo con la capacidad de la
planta. La información necesaria es la siguiente:
Caudal del proyecto (Q en L/s);
Dosificación esperada (dosis mínima y máxima en mg/L);
Tiempo de almacenamiento seleccionado. Ver en el cuadro 9, criterios basados en la
experiencia.
Cuadro 9. Criterios para el almacenamiento de productos desinfectantes 25
Notas:
• Las dosis mínima y máxima se basan en un porcentaje de cloro disponible de 70%
para el hipoclorito de calcio y de 13% para el hipoclorito de sodio.
• Las dosis indicadas corresponden a la práctica usual; para la determinación precisa
de la dosificación, se requiere efectuar el ensayo de demanda de cloro o curva al
punto de quiebre (figura 18).
53
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
54
Figura 18. Curva al punto de quiebre
26
La ecuación de balance de masas permite diseñar, evaluar y operar estos sistemas:
Q . D = q . C = P 23
Donde:
Q = caudal máximo de diseño en L/s
D = dosis promedio de desinfectante = (DM + Dm)/2 (mg/L) 24
DM = dosis máxima (mg/L)
Dm = dosis mínima (mg/L)
q = caudal de solución de cloro (L/s)
P = peso requerido del desinfectante (mg/s o kg/d)
C = concentración de la solución (mg/L)
Nota: 1 mg/s = 0,0864 kg/d
55
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Dependiendo de la capacidad de producción de la planta, el almacén deberá incluir un
equipo de grúa para movilizar el cilindro en el caso del cloro líquido embotellado a
presión, en cilindros de una tonelada. Cuando se trata de sistemas pequeños que
usan cilindros de 75 kilogramos, se considerará el empleo de carretillas para efectuar
el transporte en forma manual (figura 19). En el cuadro 10, presentamos un ejemplo
para el cálculo de un almacén de cilindros de cloro.
Figura 19. Carretilla para
transportar cilindros
pequeños. 27
Cuadro 10. Cálculo del área del almacén de cloro 25
56
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
4.3 RECOMENDACIONES PARA EL PROYECTO
La figura 20. Indica las dimensiones de los cilindros de una tonelada: entre 2.16 y
2.21m de largo y entre 0.75 y 0.81m de diámetro.
Figura 20. Cilindros de cloro de
una tonelada de peso 26
La figura 21 presenta ideas sobre cómo distribuir el almacén, de acuerdo con las
recomendaciones de algunos fabricantes.
Cualquiera que sea el recipiente de cloro que se use, si se requieren varias unidades,
hay que conectarlas a una tubería matriz, como indica la figura 22.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
57
Figura 21. Almacenamiento de cilindros de cloro 25
El diseño de esta matriz es muy importante para lograr un flujo sin obstrucciones. Los
cilindros de cloro llenos tienen 85% de cloro líquido y 15% en estado gaseoso. Al
extraer este último, disminuye la temperatura del envase y aparece escarcha en la
superficie del cilindro por condensación de la humedad, lo que indica que el gas se
está evaporando rápidamente.
Figura 22. Sistema de conexión de
cilindros de cloro 23
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“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Para que el flujo no se interrumpa, la temperatura en los cilindros debe ser más alta o
igual a la temperatura en las tuberías aductoras, pues si estas se enfrían más
rápidamente que el cilindro, aunque sea muy pequeña la diferencia térmica, el gas se
puede relicuar en las líneas de conducción y producir obstrucciones en los cloradores.
4.4 EQUIPOS DE MEDICIÓN Y CONTROL
Los equipos de cloración se fabrican en un rango de 1.5 a 4,500Kg por día de cloro
gaseoso y dosificadores de cloro líquido desde 20 hasta 2.000L por día. Es necesario
determinar la capacidad del equipo que se necesita. Para calcular la capacidad (C) del
clorador, utilizaremos nuevamente la ecuación de balance de masas, teniendo en
cuenta que el equipo se calcula con el caudal y la dosis máxima.
C = QD x 86,4
Q = m3/s
D = mg/L
El caudal máximo es el del final del periodo de diseño. Cuando el diseño de la planta
se hace por módulos, la estación de cloración debe centralizarse y satisfacer la
producción de todos ellos. En este caso, el clorador debe satisfacer también la
capacidad mínima requerida por un solo módulo.
Las características de los equipos dependen de la forma de cloro que vamos a utilizar,
hipocloritos en solución o cloro líquido envasado en cilindros a presión.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
4.4.1 EQUIPOS PARA APLICAR HIPOCLORITO EN SOLUCIÓN
Puede utilizarse cualquier tipo de dosificador para productos químicos en solución que
sea resistente a la acción corrosiva del hipoclorito. Los más comunes son las bombas
dosificadoras y los sistemas de orificio de carga constante. Para la medición, se
utilizan rotámetros o las escalas del equipo dosificador.
Figura 23. Sistema de aplicación por
gravedad 25
Las bombas dosificadoras empleadas son de tipo diafragma o pistón diafragma,
ambas de desplazamiento positivo.
En todos estos equipos debe poder calibrarse la dosificación. Los hay con diferente
rango de ajuste; los más usados tienen un rango de 10:1.
Si la aplicación requiere una operación automática (dosificación proporcional al caudal,
a la demanda de cloro o a ambos), existen en el mercado equipos que pueden cubrir
este tipo de funciones, como veremos más adelante. El rango de trabajo de estos
equipos puede variar entre 20L por día y 800L por día. Ellos son capaces de inyectar
la solución desde vacío hasta 28Kg por cm2.
4.4.2 HIPOCLORADOR DE ORIFICIO DE CARGA CONSTANTE
El hipoclorito en solución se utiliza principalmente en instalaciones para localidades
pequeñas, donde, por lo general, no hay condiciones apropiadas para operar y
mantener un equipo automático. Sin embargo, en la industria o en el caso de una
urbanización o un hotel de lujo, podría justificarse la inversión.
59
60
Figura 25.Hipoclorador
de orificio de carga
constante 26
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Los sistemas de orificio de carga constante, por su bajo costo y porque funcionan por
gravedad, son muy empleados en localidades pequeñas.
Se pueden fabricar artesanalmente, no requieren energía eléctrica y con muy poco
mantenimiento se puede obtener una operación constante. También se consideran en
los sistemas grandes, como alternativa para eventuales situaciones de emergencia
(véase las figuras 24 y 25).
Equipos para aplicar cloro gaseoso:
Figura 24. Hipoclorador 24
Estos tipos de cloradores son los más utilizados en las plantas de tratamiento, porque
son más eficientes que los hipocloradores. Por su forma de operar, podemos distinguir
dos tipos de unidades: cloradores de gas directo y cloradores al vacío en solución.
61
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Cloradores de aplicación directa
Este tipo de clorador opera con la presión del cilindro, por lo que adolece de serias
limitaciones. Su uso se recomienda solo cuando no hay otra alternativa. Normalmente
se emplean en zonas donde no hay suministro continuo de energía eléctrica.
La principal desventaja de estos equipos es que la dosis varía con la presión del
cilindro.
Figura 26. Clorador de aplicación
directa a una tubería 24
Se fabrican en capacidades que van desde 9 hasta 150Kg por día. (Véanse las figuras
27 y 28). Tubo de descarga de gas.
Figura 27. Punto de aplicación en la tubería 24
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
62
Figura 28. Clorador de aplicación directa 28
Figura 29. Imagen de un clorador de aplicación directa 28
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
63
4.4.3 CLORADORES DE APLICACIÓN AL VACÍO
Este tipo de equipo es el más confiable y seguro de operar.
a) Descripción
Un clorador de aplicación al vacío está integrado por tres componentes
fundamentales: un inyector, una válvula de ajuste de la dosificación y un medidor de
caudal.
Figura 31. Sistema de inyección
25
Figura 30. Diagrama de flujo de un clorador de aplicación directa
25
64
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
El inyector. El inyector es un Venturi mediante el cual se ejerce una succión
determinada (130 milímetros de agua), por medio del cual se succiona el cloro a través
del equipo.
Este inyector también sirve como cámara de mezcla entre el cloro y el agua que sirvió
para ejercer el vacío (véase la figura 31).
Las condiciones hidráulicas de la bomba de agua son muy importantes, pues tanto la
presión como el caudal son determinantes en el funcionamiento del inyector. Por ello
es muy importante consultar las recomendaciones del fabricante, porque cada uno
tiene condiciones específicas, a partir de las cuales se han diseñado los equipos. Es
preferible que dejemos el cálculo de las condiciones de operación de la bomba al
fabricante.
Válvula de control. Las válvulas de control merecen muy especial atención, pues con
facilidad se taponan con las impurezas del cloro. Para garantizar mayor confiabilidad
en la operación, se recomienda especificar orificios o vástagos ranurados en lugar de
las válvulas de aguja convencionales.
Medidor de caudal. El medidor de caudal es un rotámetro, un tubo de vidrio que
indicará el paso del gas a través del equipo. La medición de un gas se ve afectada por
las condiciones de temperatura y presión. Cuando la presión está por debajo de la
atmosférica, como en este caso, el efecto es mayor. Por esta razón, el equipo cuenta
con válvulas reguladoras de presión y de vacío a la entrada y a la salida del dispositivo
de medición.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Figura 32. Cloración al vacío, equipo de pared
24
Operar el proceso a presiones por debajo de la atmosférica presenta una serie de
ventajas que permiten que el cloro, un gas extremadamente corrosivo y venenoso,
pueda ser manipulado casi por cualquier persona. Al someterlo al vacío dentro del
equipo,
se
aprovecha
este
para,
mediante
diafragmas
venteados,
cerrar
automáticamente todo puerto o ducto factible de ruptura al dejar de ejercer la presión
debajo de la atmosférica.
Figura 33. Clorador con inyector para cilindro de una tonelada 25
La presión del cloro dentro del cilindro no se requiere para la operación, porque
estamos succionando el gas con el inyector y estas condiciones siempre van a
prevalecer a lo largo del circuito dentro del equipo.
65
66
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
También debemos tener presente que el cloro viene de un cilindro bajo presión donde
se encuentra licuado y que no podemos extraerlo en forma indiscriminada cuando el
gas está en forma líquida dentro del recipiente, porque la presión de vapor del gas a
las condiciones ambientales de temperatura producirá una velocidad de evaporación
tal que podemos llegar a congelar el cilindro y su contenido.
Figura 34. Cloradores de consola 24
La tabla 1, indica el máximo flujo de cloro que se puede extraer de un cilindro,
dependiendo de su tamaño.
Los sistemas con inyector son los más usados debido a que presentan las siguientes
ventajas:
• Ofrecen alta precisión en la dosificación.
• No son influenciados por los cambios de temperatura.
• Son equipos durables y de costo inferior a los de alimentación o aplicación directa.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Figura 35. Válvula de clorador de
paliación al vacío 25
Figura 36. Diagrama de flujo de un clorador de aplicación al vacio 25
Sin embargo, debe tenerse en cuenta que para la operación de los inyectores, se
requiere el suministro de agua a presión y, por lo tanto, se debe incluir un equipo de
bombeo en el sistema.
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“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Componentes de un sistema de cloración con inyector. Un sistema con inyector
incluye básicamente los siguientes componentes:
• Balanza.
• Clorador (de pared o montaje directo), con manguera de ventilación.
• Cadena de protección.
• Tubería de abastecimiento con válvula de paso, manómetro, filtro “Y”, adaptador para
montaje del inyector y el difusor a fin de aplicar la solución de cloro al agua.
• Mascarilla de protección tipo canister.
• Juego de repuestos con canister para la mascarilla de protección, empaques de
plomo para el montaje del clorador y otros repuestos recomendados por el fabricante
para efectuar el mantenimiento adecuado del equipo.
Figura 37. Cloradores de consola 24
• Equipo para la detección de fugas: botella de amoniaco con tapa de apertura rápida.
• Cilindros de reserva (como mínimo, tres para plantas pequeñas). Véase la cuadro 8
para plantas de medianas a grandes.
• Comparador para medir cloro residual.
68
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
69
Criterios de diseño
• El caudal mínimo de agua para el funcionamiento del inyector se calcula mediante la
siguiente ecuación:
q = Q . DM /C 25
Donde:
DM = dosis máxima, normalmente se asume igual a 5,0 mg/L.
C = concentración de la solución clorada, normalmente se asume igual a 3,500 mg/L.
Usar caudales de agua mayores que q no ofrece problemas en la dosificación y a
menudo es necesario tomar caudales mayores para ajustarse a los tamaños
comerciales de los equipos de bombeo. Los equipos de bombeo pueden evitarse,
cuando la planta cuenta con un suministro de agua con presión suficiente para el
funcionamiento del inyector. Usualmente, la mínima presión necesaria es 30 metros de
columna de agua (mca), más las perdidas calculadas en la tubería de abastecimiento.
La potencia mínima del equipo de bombeo se calcula con la siguiente ecuación:
P = d Q H / 75 E26
Donde:
d = peso específico del agua (~ 1,000 kg/m3)
H = carga dinámica total (mca)
E = eficiencia del equipo de bombeo
Para el cálculo de H se utilizan los siguientes criterios:
H = h + Ho + Hm28
70
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Donde:
h = presión requerida por el inyector (mca)
Ho = pérdidas por fricción (mca)
Hm = pérdidas menores (mca)
Ho = f . L/ø. V2/2g (fórmula de Darcy Weisbach) 29
Donde:
f = 0,030 (coeficiente de fricción)
L = longitud de la tubería (m)
ø = diámetro de la tubería (m)
V = 0,60 a 1,20 m/s (velocidad del agua)
g = aceleración de la gravedad
Nota: También es correcto emplear fórmulas como la de Hazen Williams y la de Flamant (29).
Hm = SK v2/2g 30
Donde SK = suma de coeficientes de pérdida de carga en accesorios. Los usuales se
indican en el cuadro 6-5.
Cuadro 10. Coeficientes de pérdida de carga menores 25
Nota: La suma de K debe ajustarse de acuerdo con el diseño de cada sistema.
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“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Capacidad requerida del equipo
W = Q . DM 31
Donde:
W = capacidad requerida en g/h
Con este dato entramos a los catálogos de los fabricantes y seleccionamos un equipo
cuya capacidad sea igual o inmediatamente superior a la requerida. Cuadro 10, ofrece
información tomada de los catálogos. 9
Cuadro 11. Tamaños comerciales de cloradores 25
Nota:
a
b
La dosificación mínima es 1/20 de la máxima.
Estimación razonable de la temperatura ambiente mínima para una dosificación continua.
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
72
Figura 38. Clorador con inyector, colocación múltiple de medidor de cloro 25
4.4.4 EVAPORADORES
Las estaciones de cloración grandes, donde se gastan más de 1,000kg por día,
requieren el uso simultáneo de varios cilindros de cloro (más de seis), conectados a la
misma matriz aductora, para alimentar los cloradores. Como esto puede traer
problemas operacionales, se suele incluir en el equipo un evaporador que permita
extraer cloro líquido de los cilindros en lugar de gas, lo que supone las siguientes
ventajas:
a) Disminuye el número de cilindros en servicio requeridos para alimentar el clorador,
debido a que la extracción de cloro líquido no plantea las mismas limitaciones que la
de cloro gaseoso.
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“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
b) Se evita la relicuefacción del cloro en las líneas de conducción. Esto es
especialmente importante cuando la longitud de la tubería entre la sala de
almacenamiento y la de cloración es significativa.
Los evaporadores que van montados lo más cerca posible de los equipos de cloración
consisten en un tanque dentro de un baño de agua caliente, cuya temperatura es
controlada por un termostato a 70-75°C. Esto hace que el cloro pase del estado líquido
al gaseoso y en esta forma es llevado a los cloradores.
Figura 39. Evaporadores para operar con
cloro líquido 24
Para evitar que el cloro líquido pueda pasar al clorador y dañarlo, se incluye una
válvula que se cierra automáticamente y hace sonar una alarma cuando la
temperatura baja de los 65°C. También es necesario considerar lo siguiente:
Una criba para retener las impurezas del cloro y la posible formación de nieblas o
condensación del gas en gotitas, lo que es perjudicial para los equipos.
Una válvula reductora de presión en la tubería de salida del evaporador.
La figura 39 muestra una estación de cloración para 6m3/s con evaporadores (hilera de
la derecha) y cloradores (fila del fondo).
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
4.4.5 Sistemas de control
Para los sistemas de control, debemos hacer uso de todo nuestro ingenio para no
llegar a sofisticaciones innecesarias. El caso más común se presenta cuando se tiene
caudal de agua constante y demanda constante de cloro; aquí todo se reduce a
instalar un sistema de cloración con ajuste de dosificación manual y alguna forma de
parar el equipo cuando sea necesario.
Figura 40. Sala de sistemas de control
automático de coloración 24
Sistemas automáticos
El control automático de la cloración se basa en la medición, por medio de sensores,
de la dosis de cloro residual en el efluente de la planta. El equipo envía una señal que
puede ser interpretada por un receptor de la siguiente manera:
a) Accionar una alarma para que el operador corrija manualmente la dosis.
b) Accionar el equipo de ajuste automático del rotámetro de acuerdo con la dosis
prefijada en el sistema. Este sería un sistema totalmente automatizado.
74
“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL CLORO”
Los equipos automáticos (figuras 41 y 42) usualmente incluyen sistemas analógicos,
digitales o carta gráfica para mostrar y almacenar información sobre el proceso de
dosificación.
Estos equipos tienen la ventaja de reducir el error humano en la dosificación, pero son
de alto costo y requieren mantenimiento especializado.
Los principales casos de control automático se presentan en la cuadro 12.
Cuadro 12. Sistemas automáticos 28
Los casos 3 y 4 son bastante raros y se puede decir que en agua potable no se dan.
Solo se han visto situaciones como estas en los casos de aguas residuales.
Los casos 1 y 2 sí se presentan en agua potable, cuando el abastecimiento se realiza
por pozos. Cuando se bombea directamente del pozo a la red, tendremos gasto
variable de acuerdo con las horas del día y cuando tenemos un tanque regulador
alimentado por una serie de pozos, se presenta el caso de variación por pasos, al
operar uno, dos o varios pozos. Para caudales variables, existen los medidores
primarios del tipo Venturi o de orificio para el caso de ductos cerrados; para canales
abiertos, se emplean los medidores Parshall y vertederos, instrumentos sencillos y
fáciles de operar, capaces de enviar una señal al clorador para que obedezca en
forma proporcional al gasto, aumentando o disminuyendo el caudal de solución por
aplicar.
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“APLICACIONES, USOS Y MANEJO ADECUADO DEL
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