equipos electromecánicos. desinfectadores
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ÍNDICEI. INTRODUCCIÓN...............................................................................................................3
II. OBJETIVOS.......................................................................................................................5
A. OBJETIVO GENERAL..................................................................................................5
B. OBJETIVOS ESPECÍFICOS........................................................................................5
III. MARCO TEÓRICO........................................................................................................5
1. Equipos electromecánicos........................................................................................5
2. Tipos de equipos usados para Desinfección en agua..........................................5
2.1 Desinfección con Cloro.....................................................................................5
2.1.1 Cloro gas.........................................................................................................6
2.1.2 Hipoclorito Sódico..........................................................................................6
2.1.3 Descripción del equipamiento......................................................................6
2.2 Ozonización......................................................................................................10
2.2.1 Principio.........................................................................................................11
2.2.2 Equipos necesarios.....................................................................................12
2.2.3 Ozonizadores...............................................................................................12
2.2.3.1 Generadores industriales de ozono.......................................................14
2.3 Radiación Ultravioleta.....................................................................................15
2.3.1 Principio.........................................................................................................15
IV. HOJA DE CÁLCULO.........................................................................................................20
V. CONCLUSIONES............................................................................................................20
VI. SUGERENCIAS...........................................................................................................20
VII. BIBLIOGRAFÍA...........................................................................................................22
TABLA DE FIGURAS
Figura 2 Esquema funcional de un clorador__________________________________________________8Figura 3 Esquema de una instalación de cloración_______________________________8Figura 4 Instalación con evaporador de cloro liquido__________________________________________8Figura 5 Cabinas para Dosificación de cloro y dióxido de cloro___________________________________9Figura 6 Esquema de clorador sobre botella_________________________________________________9Figura 7 Detalle del Clorador sobre botella__________________________________________________9Figura 8 Equipos dosificadores de Hipoclorito Sódico_________________________________________10Figura 9 Equipos dosificadores: Dispositivo de inyección de una solución clorada con bomba dosificadora de Hipoclorito Sódico__________________________________________________________________10Figura 10 Cámara de contacto con deflectores______________________________________________12Figura 11 Difusor de turbina_____________________________________________________________12Figura 12 Destructor de ozono (sobre cámara de contacto_____________________________________13Figura 13 Generador industrial de ozono_____________________________________________14
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I. INTRODUCCIÓN
Es ampliamente reconocido que el agua es uno de los principales
medios por el que se trasmiten microorganismos causantes de
enfermedades y que la desinfección del agua, ha sido uno de los más
importantes logros en la protección de la salud pública. La filtración y la
desinfección del agua potable mediante el uso de equipos han sido
responsables de gran parte del 50% de aumento de la expectativa de vida
que han experimentado los países desarrollados durante el siglo XX. A este
respecto, la revista Life ha citado a la filtración y cloración del agua potable
como “probablemente el más significativo progreso de salud pública del
milenio”. La desinfección del agua se ha venido practicando desde hace
siglos. Existen referencias históricas de que hace quinientos años antes de
nuestra era, ya se recomendaba que el agua se hirviese. En la actualidad se
conocen bastante bien los procesos y fenómenos implicados en la
desinfección del agua, que en definitiva se dirigen a la destrucción de
organismos perjudiciales, es decir, los procesos de desinfección se han
empleado con el fin de destruir o inactivar los organismos productores de
enfermedades. La desinfección no implica necesariamente la destrucción
completa de todos los organismos vivos, es decir, los procesos de
desinfección del agua no siempre acaban en el punto de esterilización (la
esterilización se centra casi exclusivamente en la práctica médica). En
relación con la desinfección del agua, los organismos productores de
enfermedades, incluyen las bacterias, una gran variedad de virus, protozoos
intestinales y algunos otros microorganismos. Otros organismos que
podemos considerar más bien molestos, desde el punto de vista estético,
que causantes de enfermedades, son también afectados en los procesos de
desinfección. En lo que respecta a la desinfección, algunos de los
organismos mencionados, incrementan su resistencia al desinfectante al
encontrarse rodeados o incrustados en materiales en suspensión, algas,
etc., y ser más inaccesibles a los desinfectantes químicos.
Los procesos de desinfección del agua que pueden emplearse, incluyen
alguno de los siguientes tratamientos o una combinación de ellos:
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a) Tratamiento físico (por ejemplo por almacenamiento, aplicación de
calor u otros agentes físicos).
b) Radiación (radiación ultra violeta).
c) Iones metálicos (por ejemplo cobre y plata).
d) Álcalis y ácidos.
e) Productos químicos tenso activos (por ejemplo los compuestos de
amonio cuaternario).
f) Los oxidantes (por ejemplo los halógenos como el cloro, el ozono, el
permanganato, etc.)
g) Fotocatálisis heterogénea con TiO2 como fotocatalizador (UV/TiO2)
Son diversos los criterios que se tienen que considerar para valorar el
desinfectante más adecuado, entre los que figuran:
1. Aptitud del desinfectante para destruir las diversas clases de
organismos, en función de la temperatura y naturaleza del agua.
2. Capacidad del desinfectante para que, en las concentraciones
empleadas para conseguir la desinfección, no comuniquen al agua
características tóxicas o desagradables estéticamente. 3) Facilidad de
aplicación técnica y económica.
3. Capacidad del desinfectante para permanecer en concentraciones
residuales tales que eviten cualquier re-contaminación, como pudiera
ocurrir en la red de distribución.
4. Adaptabilidad de técnicas de valoración prácticas, rápidas y exactas,
que nos permitan conocer la concentración del desinfectante residual.
Casi todos los desinfectantes mencionados presentan alguna limitación
que excluyen su aceptación en las operaciones de tratamiento en sistemas y
abastecimientos públicos, por ahora y en general, el tipo de tecnología a
utilizar se va a ver limitada por el acceso que represente la facilidad de
utilizar dicha tecnología es decir que los equipos electromecánicos utilizados
en los procesos de desinfección va a ser de acuerdo a la tecnología
empleada en el proceso de desinfección del agua.
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II. OBJETIVOS
A. OBJETIVO GENERAL
- Dar a conocer los distintos tipos de desinfección que existen
para el tratamiento del agua siendo específicamente los
equipos electromecánicos utilizados en el proceso.
B. OBJETIVOS ESPECÍFICOS- Analizar las distintas tecnologías utilizadas para la
desinfección del agua.
- Identificar los distintitos equipos electromecánicos utilizados en
el proceso de desinfección del agua.
III. MARCO TEÓRICO
1. Equipos electromecánicos
2. Tipos de equipos usados para Desinfección en agua
2.1Desinfección con CloroEs importante y necesario conocer las características
físico-químicas del cloro, para su eficaz y seguro manejo.
La desinfección es una de las principales fases del proceso
de tratamiento del agua. Empleando el cloro en este proceso se
contemplan dos etapas: precloración, realizada antes de la fase
de coagulación-floculación, y poscloración o desinfección final,
que suele ser la última etapa del tratamiento.
(Tiernan, 1912) Aun cuando el principal objetivo de la
cloración comenzó siendo, y aún lo es, la destrucción de
gérmenes, dado su gran poder bactericida, no debe olvidarse
que su elevado poder oxidante origina otros efectos también
muy importantes, como pueden ser la contribución a la
eliminación del hierro y manganeso, eliminación de sulfhídrico,
sulfuros y otras sustancias reductoras, reducción de sabores
existentes antes de la cloración o bien producidos por los
compuestos de adición formados por el cloro, impedir el
crecimiento de algas y otros microorganismos que interfieren en
el proceso de coagulación-floculación y filtración, mantener los
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lechos filtrantes libres de posibles crecimientos de bacterias
anaerobias, reducción del color orgánico, etc.
2.1.1 Cloro gas
Normalmente, el cloro tiene agua disuelta (no libre) hasta
un máximo de 100 ppm a temperaturas mayores a 6°C. Por
debajo de 5°C, el contenido de agua disuelta pasa a agua libre
(hidratación del Cloro).
A esta temperatura, por reacción del cloro con el agua libre,
comienza un proceso de corrosión interna del envase.
El cloro en los contenedores esta licuado debido a la
presión, por tanto un indicador de presión (manómetro) no es un
buen indicador del contenido en cloro de un recipiente. El
contenido en cloro sólo se puede determinar por pesada.
2.1.2 Hipoclorito Sódico (Quirós, 2010) “El hipoclorito sódico es el derivado del cloro
más frecuentemente empleado en la desinfección del agua de
pequeños abastecimientos. Como antiséptico, el hipoclorito
sódico se empleó por primera vez a gran escala en la
desinfección de residuos tras una epidemia de fiebre tifoidea en
1897 en Inglaterra.”
El hipoclorito sódico es inestable, por lo que se prepara en
solución acuosa de concentración limitada, la solución va
perdiendo cloro a un ritmo mensual del 2 al 4%, perdiendo aún
más si la temperatura es mayor de 30°C. En los gráficos se
muestra la degradación en función del tiempo y la temperatura
El calor, la luz, el contacto con ácidos y ciertos metales, lo
descomponen en cloro gas, ácido hipocloroso y ácido
clorhídrico.
2.1.3 Descripción del equipamiento
(Quirós, 2010) El cloro gas que sale del evaporador pasa a un
filtro para que queden retenidas las pequeñas impurezas que
puedan acompañar al cloro y no lleguen a la válvula reguladora
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ni a los cloradores. Esta válvula se encarga de reducir
adecuadamente la presión del gas a la salida del evaporador,
para conseguir que el cloro se mantenga en forma gaseosa en el
resto de la instalación e impedir una relicuación del cloro y que
llegue en estado líquido al clorador, lo que provocaría su
deterioro.
Los cloradores o clorómetros, a donde lle-ga el cloro gas
que sale de los evaporadores (o directamente procedente de los
contenedores en el caso de pequeñas instalaciones, que no
requieren evaporador), regulan la cantidad de cloro a dosificar.
El principio de funcionamiento de los cloradores se basa en
la transmisión del vacío creado por la circulación de agua a
través de un inyector a una válvula diferencial, que mantiene una
presión diferencíal constante en un regulador de caudal, con
válvula de orificio de sección variable, para regular el caudal. Por
su parte, el cloro a presión llega a una válvula reguladora de
presión, hasta quedar a una presión inferior a la atmosférica y,
de aquí, a un rotámetro para medir el caudal.
El cloro pasa a la válvula de presión diferencial y a
continuación al inyector, donde se mezcla con una corriente de
agua auxiliar, obteniéndose un agua fuertemente concentrada
(entre 1 y 3 gr/l) que es la que se envía al agua objeto de la
cloración. El clorador descrito, completado con los
correspondientes manómetros y válvulas de seguridad y drenaje,
así como el esquema completo de una instalación de cloración
clásica.
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Figura 1 Esquema funcional de un clorador
Figura 2 Esquema de una instalación de cloración
Figura 3 Instalación con evaporador de cloro liquido
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Figura 4 Cabinas para Dosificación de cloro y dióxido de cloro
Figura 5 Esquema de clorador sobre botella
Figura 6 Detalle del Clorador sobre botella
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Figura 7 Equipos dosificadores de Hipoclorito Sódico
Figura 8 Equipos dosificadores: Dispositivo de inyección de una solución clorada con bomba dosificadora de Hipoclorito Sódico
2.2Ozonización(Mauten, 1785) El ozono, forma alotrópica del oxígeno, es
un oxidante muy enérgico, utilizado como tal en la desinfección
del agua, está com probada su eficacia en oxidación de materias
orgánicas e inorgánicas (entre éstas últimas destacan el hierro y
manganeso).
Su poder oxidante y desinfectante, mayor que el del cloro,
le hace más eficaz que éste en la eliminación del olor, sabor y
color del agua, así como en la eliminación de bacterias, virus y
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otros microorganismos. Su potencial de oxidación es 2,07
voltios, mientras el del cloro es 1,36 voltios.
2.2.1 PrincipioEl ozono se forma de manera natural en los niveles altos
de la atmósfera por la acción de las radiaciones UV procedentes
del Sol, que produce la disociación iónica de la molécula de
oxígeno y la reacción posterior de los iones formados con
nuevas moléculas de oxígeno. A niveles más bajos de la
atmósfera, se forma ozono gracias a la energía desarrollada por
las descargas eléctricas en las tormentas, transformando el
oxígeno en ozono.
También puede generarse ozono en el arco producido
en el proceso de soldadura y cuando algunos componentes de
los gases de escape de los automóviles e industrias, reaccionan
con la luz del Sol. El ozono es 12,5 veces más soluble en agua
que el oxígeno. La solubilidad del ozono en agua depende de la
temperatura de ésta y de la concentración de ozono en la fase
gaseosa. En el cuadro siguiente se reflejan datos de solubilidad.
Es muy inestable, motivo este que obliga a generarle in
situ, en la propia planta de tratamiento de agua. Se descompone
rápidamente, volviendo a originar oxígeno diatómico. La mitad
de la vida del ozono en el aire es de unos 20 minutos, en el agua
es muy variable, dependiendo de diversos factores (temperatura,
pH, sustancias presentes en el agua, etc.), puede variar de 1
minuto hasta 300 minutos. A igualdad de condiciones es más
estable en agua que en el aire. Es 1,3 veces más denso que el
aire.
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2.2.2 Equipos necesarios
Figura 9 Cámara de contacto con deflectores
Figura 10 Difusor de turbina
2.2.3 Ozonizadores
(Quirós, 2010) En la producción industrial de ozono puede
partirse de aire u oxígeno puro. Cuando se utiliza aire, la
concentración de ozono a la salida del ozonizador varía entre el 1 y
el 4% y, si se emplea oxígeno puro, la concentración suele oscilar
entre el 4 y el 12% en peso. En cualquier caso, el ozono en su
empleo industrial, ya sea partiendo del aire o del oxígeno puro, se
obtiene por descarga eléctrica alterna de alta tensión y/o frecuencia,
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para evitar la formación de un arco eléctrico (descarga eléctrica
silenciosa), entre dos electrodos separados por un medio dieléctrico,
generalmente vidrio.
En los ozonizadores industriales, los dos electrodos son tubos
concéntricos, el exterior de acero inoxidable y el interior un tubo de
vidrio, que consta de una fina capa metálica depositada en la cara
interna. El ozonizador está integrado por múltiples conjuntos de
estos pares de tubos concéntricos.
Figura 11 Destructor de ozono (sobre cámara de contacto
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2.2.3.1 Generadores industriales de ozono
Los generadores industriales de ozono se fabrican
generalmente de dos tipos, el de tubos concéntricos y el de placas,
las configuraciones pueden ser vidrio-vidrio, o metal-vidrio. En la
figura 20 se representan ambas configuraciones y un ozonizador
tubular, con un electrodo de vidrio y otro metálico, que es el más
empleado.
La producción de ozono en estos equipos está sujeta a una
serie de parámetros interrelacionados, que influyen en gran medida
en la eficaz generación o producción de ozono y que podrían
reunirse en tres grupos:
Parámetros del sistema:
Fundamentalmente son,
1) longitud del sistema de descarga,
2) anchura del espacio de descarga y
3) configuración y espesor del dieléctrico.
Figura 12 Generador industrial de ozono
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2.3Radiación Ultravioleta(Awad, 1993) La luz ultravioleta (UV) es una alternativa establecida y
de creciente popularidad al uso de químicos para la desinfección de agua,
agua residual y de aguas industriales de varias calidades. Los sistemas
de desinfección UV pueden ser diseñados para un rango vasto de
aplicaciones siempre que se de la atención debida a la calidad del agua
siendo desinfectada y los objetivos de desinfección buscados.
2.3.1 Principio
(Cairns, 1998) “Una lámpara típica de arco de mercurio consiste de un
tubo herméticamente cerrado de sílica vitreosa o cuarzo (transmisores
ambos de UV), con electrodos a ambos extremos” (Phillips, 1983). El tubo
es llenado con una pequeña cantidad de mercurio y un gas inerte,
usualmente argón a presión de algunos torricellis (torr). Los electrodos
están compuestos usualmente de tungsteno con una mezcla de metales
de tierra alcalinos para facilitar la formación del arco dentro de la lámpara.
Una descarga de gas es producida por un voltaje elevado a través de los
electrodos. La luz UV es emitida desde la lámpara cuando el vapor de
mercurio excitado por la descarga, retorna a un nivel menor de energía. El
argón presente ayuda para el arranque de la lámpara, extender la vida del
electrodo, y reducir las pérdidas térmicas. El argón no contribuye al
espectro de rendimiento de la lámpara.
Las ventajas de la desinfección UV son muy numerosas:
eliminación inmediata y segura de los gérmenes sin adición
de sustancias químicas,
descomposición fotoquímica de sustancias no deseadas,
no se generan THM, AOX ni otras sustancias no deseadas,
no se altera el olor ni el sabor del agua,
no se almacenan ni manipulan sustancias químicas,
acción independiente del valor pH,
no hay etapas de reacción ni recipientes de reacción,
ocupa poco espacio,
costes de funcionamiento y de inversión bajos con una
fiabilidad y un rendimiento elevados.
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Tipos de sistemas
Los sistemas de UV, Dulcodes P
Son utilizados para la
desinfección del agua para
consumo humano y agua de
servicios y en función de la
transmisión del agua de
entrada, puede ser utilizada
para tratar caudales de hasta
4 m3/h.
Características
Caudal: hasta 4
m3/h (según la
transmisión)
Mando con
salida de
conmutación en
la que puede
conectarse una válvula de cierre o un dispositivo de
señalización de fallos.
Sensor UV de alta calidad calibrado en fábrica.
Pantalla gráfica con indicación de la señal UV y la cantidad
total de horas de servicio, así como el número de activaciones
del irradiador.
Irradiador de baja presión estándar con una vida útil de
10.000 horas de servicio aproximadamente
Cámaras de irradiación de acero inoxidable de alta calidad
Mando y balasto en carcasa de plástico compacta
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Sistema de UV, Dulcodes D,
Modelo de
capa fina con
lámparas de alto
flujo, son
utilizadas para la
desinfección de
aguas de servicio
o aguas
residuales con
altos valores de
turbidez o con
color, y en
función de la
transmisión, pueden ser utilizadas para caudales de hasta 33 m3/h.
pk_7_050
Características
_ Caudal: hasta 33 m3/h (según la transmisión).
_ Cámaras estándar de una o varias cámaras de irradiación
con flujo longitudinal colocadas en línea y con un irradiador
cada una.
Irradiador de baja presión y gran potencia High-Flux con
tecnología especial de amalgama, mayor
potencia UV, casi independiente de la temperatura.
Vida útil del irradiador: aprox. 10.000 h.
Balastos con interfaz de BUS para el encendido y la
supervisión de cada uno de los irradiadores
Corriente variable del irradiador, lo que permite un cuidadoso
proceso de encendido y el ajuste exacto de la corriente
óptima de funcionamiento del irradiador.
Sensor UVC con estabilidad a largo plazo para supervisar el
poder desinfectante y la transmisión (permeabilidad UV) del
agua, calibrado en fábrica.
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Pantalla gráfica de gran tamaño para las indicaciones de la
señal del sensor.
Control del envejecimiento del irradiador, de la aparición de
incrustaciones en el tubo de protección del irradiador y de las
variaciones en la calidad del agua.
Mando libremente programable, p. ej. para diferentes
procesos de lavado, advertencia y desconexión.
Cámaras de irradiación de acero inoxidable de alta calidad .
Armarios de distribución de acero lacado.
Sistema completo de limpieza como accesorio, compuesto
por un recipiente para ácidos, bomba de circulación, válvulas
y mangueras, para una rápida limpieza química del tubo de
protección del irradiador y de la cámara de irradiación
Las instalaciones UV Dulcodes K
Son totalmente resistentes a la
corrosión gracias a un reactor de
polietileno de alta densidad (PEAD)
resistente a la radiación UV y a un
sensor especial de plástico.
Además, una soldadura
especial permite al reactor resistir
temperaturas elevadas y presiones
por encima de los 4 bar. La
alimentación y la operación sin
sobrecarga de los irradiadores de
baja presión de 130 o 290 W se lleva
a cabo mediante unos balastos
electrónicos.
Ventajas clave
Reactor de polietileno de
alta densidad (PEAD)
resistente a la radiación UV, resistente a la corrosión y
termoestable.
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Sensor UVC resistente al agua salina y con estabilidad a largo
plazo para la supervisión del poder de desinfección, de la
suciedad de las camisas, del envejecimiento del irradiador y
de la transmisión del agua.
Los irradiadores Opti Flux 290 W altamente eficientes
presentan un gran poder de desinfección y tratan caudales
elevados con un número mínimo de irradiadores.
Balastos con interfaz de BUS para el encendido y la
operación sin sobrecarga de los irradiadores.
La cantidad de irradiadores de recambio se reduce al mínimo.
Bajos costes de mantenimiento y reparación gracias al
reducido número de irradiadores de gran potencia con
tecnología amalgama y una larga vida útil de hasta 14.000 h.
Esterilizadores de Luz UV (ultravioleta)
Los germicidas ultravioleta domésticos son equipos diseñados
para desinfectar agua, al pasarla por una cámara de desinfección que
cuenta en su interior con una lámpara de rayos ultravioleta, logrando
alterar el ADN de los microorganismos esterilizándolos y evitando de
esta forma que puedan procrear y así ser inofensivos para animales y
seres humanos.
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IV. HOJA DE CÁLCULO
V. CONCLUSIONES Con el presente trabajo se llega a la conclusión de que los
diferentes usos de equipos electromecánicos varían según el
uso de tecnologías que se deseen aplicar para el tratamiento
de agua específicamente para el proceso de desinfección, la
aplicación de equipos electromecánicos en los procesos de
desinfección es cada vez más frecuente y son de utilidad ya
ayudan de forma significativa en el proceso de la desinfección
son de gran utilidad en la en el tratamiento de agua ya que sin
ellos muchos de los procesos no podrían llevarse a cabo. Su
uso solo se ve limitado por el planteamiento del sistema de
tratamiento ya que el uso de equipos electromecánicos más
sofisticados supone una inversión mayor lo que genera que
haya diferentes opciones de equipos electromecánicos para la
desinfección del agua.
Además de ello con este trabajo se identificó que los diferentes
equipos electromecánicos siendo de interés resaltar que los
más amigables con el medio ambiente son los utilizados en la
desinfección ultravioleta del agua ya que no supone un
proceso invasivo en el cuerpo de agua talvez la única
limitación es el costo de la tecnología.
VI. SUGERENCIAS Del presente trabajo se sugiere que la utilización de equipos
electromecánicos son casi indispensable para el tratamiento
de agua en especial para la desinfección es por ellos que se
sugiere utilizar una tecnología amigable con el medio ambiente
la cual puede ser la desinfección UV (ultravioleta) de agua
potable ya que ofrece muchas ventajas únicas y significativas.
A diferencia de los desinfectantes químicos, UV no le agrega
químicos tóxicos al agua potable ni promueve la formación de
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subproductos muta-génicos ni carcinogénicos. La desinfección
UV no promueve la descomposición oxidante de polímeros
microbianos resultando en la formación de carbón orgánico
asimilable (COA) que puede promover la formación de
crecimiento de bio-pelicula en sistemas de distribución. La
desinfección UV no deja sabores desagradables y olores en el
agua potable tratada. Mientras que un incremento en la dosis
de desinfectantes químicos resulta en subproductos de
desinfección adicionales e impactos estéticos, ningún impacto
negativo en la calidad del agua puede ser asociado con una
sobredosis de UV. El uso de UV elimina la necesidad de
transportar, almacenar y manipular químicos peligrosos. A
diferencia de desinfectantes químicos, las tasas de
inactivación microbiana por UV no son dependientes ni del pH
ni de la temperatura. Los sistemas de desinfección UV son
modulares, facilitando por lo tanto su expansión y mejoras. Los
sistemas UV pueden ser diseñados fácilmente para caudales
pequeños y grandes haciéndolos adecuados para su uso en
casas así como en grandes plantas de tratamiento
municipales. Los sistemas UV son de operación y
mantenimiento simple con peligro mínimo de exposición a los
trabajadores. Los sistemas de desinfección UV incorporan
sensores de monitoreo, controles electrónicos y sistemas de
alarma garantizando así una entrega confiable de dosis al
agua y asegurando remoción de patógenos.
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VII. BIBLIOGRAFÍAAwad, J. G. (1993). Ultraviolet disinfection for water reuse. En Planning, Design & Operations
of Effluent Disinfection Systems (págs. 1-12). California: Whippany, NJ.
Cairns, H. B. (1998). DESINFECCION DE AGUA POR MEDIO DE LUZ ULTRAVIOLETA. Trojan Technologies Inc, 3-5.
Mauten, V. (1785).
Phillips, R. S. (1983). Applications of Ultraviolet Radiation. New York: Academic Press Inc.
Quirós, F. R. (2010). Tratamiento de Desinfección del Agua Potable. CanalEduca.
Tiernan, W. y. (1912). Equipos que permiten medir el Cloro Gas. EE.UU.
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