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gimen de purgas, ya que en ca-so contrario el contenido en sa-les aumentaría hasta provocar laobstrucción total del circuito y/osu rápida corrosión.

El caudal de purga en una to-rre de refrigeración es un con-cepto básico que determina elcorrecto funcionamiento de latorre. Para poder comprender laimportancia de este conceptovamos a desarrollar el cálculodel caudal de purga de una to-rre de refrigeración.

• Cálculo del caudal de pur-ga - Ciclos de concentración

El cálculo del caudal de pur-ga merece una mención especialpor su importancia y se puederealizar fácilmente a partir dedos premisas fundamentales:

- Agua que entra = agua quese pierde (evap. + purgas + pér-didas).

- Sales que entran = sales quese pierden (purgas + pérdidas).

Para facilitar la labor matemá-tica es aconsejable utilizar lasfórmulas basadas en el conceptodel número de ciclos de concen-tración (N) que se define como:

Salinidaden circuitoN (ciclos de

concentración) = ––––––––––––

Salinidaden aporte

pudiéndose utilizar otros pará-metros (alcalinidad, contenidoen cloruros, etc.) en lugar de lasalinidad.

Las recomendaciones estable-

En estos circuitos el agua derefrigeración recircula constan-temente a través de una torre deevaporación en la cual se eva-pora agua para conseguir su en-friamiento.

La existencia de una torre deevaporación introduce una seriede factores a considerar en eltratamiento del agua del circuitoentre los que podemos destacarlos siguientes:

a) Caudal de reintegro (aporte)

Al existir una serie de pérdi-das en el circuito debido a laevaporación continua del agua,es imprescindible el aporte deun cierto caudal de reintegro ex-terior para mantener constanteel volumen de líquido dentrodel circuito.

b) Aumento constante de la sa-linidad

En la torre de refrigeración seproduce una evaporación cons-tante del agua, pero no de lassales que ella contiene como,por ejemplo, cloruros, sulfatos,calcio, sodio, etc. que quedanen el agua que recircula por elcircuito. Este hecho y el aporteconstante de un caudal de rein-tegro (con sus correspondientessales) dan como consecuenciaun aumento continuado de lasalinidad que es preciso com-pensar mediante un correcto ré-

1. Característicasparticulares de loscircuitos con torre de evaporación

Tratamientos del agua entorres de refrigeraciónPrevención de legionella

J. MarcóCILIT

En todo circuito con torre derefrigeración, al igual que encualquier circuito hidráulico

los principales problemas quepueden presentarse se reducen

a tres grandes grupos:problemas de incrustación,

problemas de corrosión yproblemas de contaminación.

Estos problemas puedenpresentarse en forma separada

o bien conjuntamente y sutratamiento depende de lascaracterísticas del agua de

aporte así como del circuito atratar.

Climatización

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damente de 500/150 = 3,3, locual nos conduciría a un caudalde purga de 1.000 / 2,3 = 434 li-tros/hora. En la Tabla III se pue-de ver la variación de las con-centraciones en función del cau-dal de purga que se realice:

Tal y como puede observarsesi, el caudal de purga fuera de50 ó 100 litros/hora, significaríaque un agua de aporte con 5°Fde dureza, en el circuito de re-circulación, se alcanzaría unadureza de 55/105°F con las con-secuencias que ello conllevaríaa nivel de incrustaciones.

Asimismo, el elevado conteni-do en cloruros y sulfatos provo-caría la rápida corrosión de loselementos metálicos de la torre.

Es imprescindible una regula-ción y control del caudal de pur-ga, ya que en caso contrario seprovocará la destrucción de latorre.

c) Contaminación procedentedel exterior

Debido al contacto perma-nente, entre la torre de evapora-ción y el ambiente exterior, esinevitable la presencia de unacontaminación procedente delexterior y, principalmente, semanifiesta en:

- Contaminación por bacteriasy algas.

- Contaminación por polvo eimpurezas.

d) Desarrollo de bacterias es-pecíficas. Legionella

Merece, por su importancia ypor sus consecuencias, unamención especial el problemadel desarrollo de ciertas bacte-rias específicas tales como la le-gionella.

La legionella es una bacteriacon forma de bacilo de 0,5 a 0,7µm de ancho y de 2 a 20 µm delargo. Dispone de flagelos quefacilitan su movimiento y es ca-paz de sobrevivir en un ampliorango de temperaturas, multipli-cándose rápidamente entre 20 y

cidas por los fabricantes de to-rres de refrigeración son muy ri-gurosas; no obstante es aconse-jable no superar los valores dela Tabla I.

En función de las característi-cas analíticas del agua de aportepueden utilizarse otros paráme-tros, como la dureza, alcalini-dad, nitratos, sílice, etc. No obs-tante, si el agua de aporte sedescalcifica, generalmente elcálculo de los ciclos de concen-tración se realiza a través de es-tos parámetros.

Así pues si, por ejemplo, te-nemos un agua con un conteni-do en cloruros de 200 mg/l, ensulfatos 150 mg/l y conductivi-dad 700 µS/cm los ciclos deconcentración máximos para ca-da parámetro serían los que semuestran en la Tabla II.

En este caso pues, escogería-mos el valor mínimo “N” = 2que es el que proporciona unamenor concentración de salesen el circuito.

Una vez definido este valor sepuede calcular el caudal de pur-ga mediante la siguiente opera-ción:

Caudal deevaporaciónCaudal

de purga = –––––––––––––––––N - 1

El caudal de evaporación esuna constante que depende delas características de la torre y secalcula de la siguiente forma:

Caudal Saltorecirculación

xtérmicoCaudal

evaporación = –––––––––––––––––––––585

El caudal de evaporación y elcaudal de recirculación se ex-presan en m3/h; el Salto térmicoen °C y 585 es el calor latente devaporización en Kcal/kg.

El caudal de purga es puesinversamente proporcional a losciclos de concentración. Paraaguas, con elevadas durezas oimportantes contenidos en sales,en las cuales el valor "N" no po-drá ser muy elevado, el caudalde purga será muy importante.

En forma inversa podemosdeducir también que si el caudalde purgas es pequeño, el valor“N” será muy alto, lo cual enaguas incluso con pocas sales,puede dar lugar a importantesconcentraciones en el interiordel circuito.

Para determinar la importan-cia del caudal de purga veamos,por ejemplo, las concentracio-nes que se obtendrían en el in-terior de una torre de refrigera-ción en función del caudal depurga establecido para un aguade aporte con las siguientes ca-racterísticas:

- Dureza: descalcificada a 5°F.- Cloruros: 150 mg/l.- Sulfatos: 100 mg/l.- Caudal de evaporación: 1.000

litros/hora.

En un agua de estas caracte-rísticas estableceríamos unos ci-clos de concentración aproxima-

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ConcentraciónParámetro máxima

Cloruros 500 mg/lSulfatos 500 mg/lConductividad 2.000 µS/cm

Tabla I.

Parámetro Conc. aporte Conc. máx. torre Ciclos “N”

Cloruros 250 500 2,0Sulfatos 150 500 3,3Conductividad 750 2.000 2,6

Tabla II.

- Tratamiento del agua dereintegro (aporte).

- Tratamiento del agua de re-circulación.

- Tratamiento frente a Legio-nella.

2.1. Tratamiento del agua de reintegro–––––––––––––––––––––––––––––––

a) Filtración de protección

Se utilizará un filtro clarificadorde malla, o preferentemente unfiltro autolimpiante (Fig. 1), paragarantizar una correcta calidaddel agua de aporte y proteger losequipos que se instalen a conti-nuación, frente a partículas extra-ñas. Generalmente no es precisasu utilización, puesto que ya estáinstalado un filtro de protecciónen la entrada general del agua.

b) Tratamiento contra las in-crustaciones

45°C, aunque la temperatura óp-tima de crecimiento se sitúa en-tre los 35 y los 37°C.

El género legionella compren-de una gran variedad de espe-cies, si bien es la legionellaPneumophila la que aparece co-mo patógeno principal.

La legionella se encuentra ge-neralmente en ambientes acuáti-cos naturales, como ríos y lagos,y desde ellos, a través de lasconducciones de agua, accede alas instalaciones, a partir de lascuales se transmite, por vía aé-rea, produciendo la infección.

La legionella, a diferencia deotras bacterias, puede sobreviviry crecer en condiciones extre-mas en el interior de protozoos(como por ejemplo las amebas),con lo cual dispone además deuna excelente protección frentea agentes desinfectantes exter-nos. En temperaturas templadas,alguna legionella puede invadirestos organismos unicelulares ymultiplicarse por millares en suinterior.

La resistencia de la legionella,por su doble membrana celulary su capacidad para desarrollar-se en el interior de otras células,debe ser considerada en todotratamiento de desinfección.

Por otra parte, la presencia defangos, lodos y subproductos decorrosión actúan como nutrien-tes, favoreciendo su multiplica-ción.

El agua contaminada con le-gionella representa un graveriesgo cuando ésta se vaporiza,ya que, en este caso, las gotasde agua alcanzan un tamaño in-ferior a 5 µm y pueden penetraren los alvéolos pulmonares,provocando la enfermedad.

La infección por legionellapresenta dos formas clínicasperfectamente diferenciada; lainfección pulmonar o "enferme-dad del legionario" y la formano neumónica o "fiebre de Pon-tiac". A pesar de que existen tra-tamientos adecuados para com-

batirla se puede producir tasasde mortalidad hasta del 15%.

Los estudios epidemiológicosrealizados, frecuentemente aso-cian el desarrollo de los brotesde infección a un determinadoedificio o instalación común atodos los afectados.

Los circuitos de humidifica-ción, las duchas, así como lastorres de refrigeración, son eneste caso un ambiente propiciopara la infección, por su cons-tante pulverización del agua,su temperatura, generalmenteadecuada, para su reproduc-ción y la facilidad en encontrarmateria transportada por el aire(polvos, humos, microorganis-mos, etc.) que facilitan su re-producción.

Por su especial interés dedi-caremos un apartado a describircon detalle las características delos tratamientos que actualmen-te se realizan y las alternativasexistentes.

e) Incrustación/corrosión

Las características físico-quí-micas del agua de reintegro yrecirculación pueden provocarlos problemas característicos deincrustación/corrosión.

Así pues, a la vista de todoslos factores considerados el tra-tamiento de este tipo de siste-mas deberá basarse en los si-guientes conceptos:

2. Tratamientos a realizar

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febrero 01

Caudal Ciclos Dureza Cloruros Sulfatosde purga concentración en torre en torre en torre

500 l/h 3 15,0 °F 450 mg/l 300 mg/l400 l/h 3,5 17,5 °F 525 mg/l 350 mg/l300 l/h 4,3 21,5 °F 645 mg/l 430 mg/l300 l/h 6 30,0 °F 900 mg/l 600 mg/l100 l/h 11 55,0 °F 1.650 mg/l 1.100 mg/l

50 l/h 21 105 °F 3.150 mg/l 2.200 mg/l

Tabla III

Figura 1.

útiles como inhibidores de co-rrosión.

En cualquier caso, es conve-niente un tratamiento periódicode choque, para evitar que secreen colonias resistentes al al-gicida.

La dosificación de algicidageneralmente se realiza tempo-rizada con dosis de choque.

d) Tratamiento anti-corrosión

En caso de que se preveanproblemas de corrosión, biensea por las características pro-pias del agua de reintegro, obien por haberla sometido a unproceso de descalcificación, esconveniente dosificar un pro-ducto inhibidor de corrosión co-mo, por ejemplo, el descrito enel apartado anterior.

La dosificación de un inhibi-dor de corrosión generalmentese realiza en forma proporcionalal agua de aporte, mediante uncontador emisor de impulsos.

2.2. Tratamiento del agua de recirculación–––––––––––––––––––––––––––––––

a) Filtración multiestrato

Tiene como objeto la supre-sión de las impurezas que entranconstantemente en la torre deevaporación. Esta filtración serealiza normalmente medianteun filtro multiestrato adecuadopara la retención de partículas fi-nas y puede ser de toda el aguade recirculación o, lo que es másfrecuente, una filtración parcialmediante by-pass del 5 al 20%del caudal recirculante (Fig. 4).

b) Purga

Tal y como se ha indicado an-teriormente, un correcto régi-men de purgas es indispensablepara el control de la salinidaddel circuito. Esta purga en mu-chos casos se efectúa en formamanual periódicamente, o bienen forma continuada, sin queexista un control real de la sali-

El tratamiento se basará enlos conceptos tradicionales:

- Descalcificación

Es el tratamiento más extendi-do en esta clase de circuitos, yaque, incluso en aguas relativa-mente blandas, la concentraciónde la dureza y de la alcalinidad,que se producirá en el interiordel circuito provoca graves in-crustaciones que disminuyen lacapacidad de intercambio de ca-lor de la torre. Por este motivo, ysalvo en aguas muy blandas o

bien en grandes caudales, es eltratamiento que goza de una ma-yor difusión (Fig. 2).

- Dosificación de productosanti-incrustantes.

Es el tratamiento más adecua-do en caso de aguas blandas, obien para grandes caudales. Seutilizan generalmente fosfonatoscuya ventaja comparativa conlos polifosfatos es su mayor re-sistencia a la hidrólisis y el he-cho de no favorecer la prolifera-ción de microorganismos.

Tiene como inconveniente elno permitir normalmente valo-res altos del número de ciclosde concentración, lo cual obligaa un importante régimen depurgas.

En muchas ocasiones, secombina la dosificación de inhi-bidores de incrustaciones conuna regulación del valor del pH,para evitar valores elevados quefavorezcan la formación de in-crustaciones calcáreas (Fig. 3).

- Desmineralización - Osmo-sis inversa

En caso de aguas con un im-portante contenido en sales, elelevado régimen de purgas, quese precisa, obliga a un consumocontinuo de grandes cantidadesde agua con el coste económicoque ello conlleva. En estos casosla utilización de equipos paradesalinizar el agua, como sonlos desmineralizadores y losequipos de ósmosis inversa,permiten una muy importantereducción del caudal de purga,con lo cual su amortización esbastante rápida.

c) Tratamiento anti-algas

Para ello, se utilizará la adi-ción mediante bomba dosifica-dora de un producto algicida,generalmente basado en salesde amonio cuaternario. Tam-bién es frecuente la utilizaciónde aminas terciarias con un po-der algicida algo inferior, perocon unas buenas propiedadesfilmógenas que las hace muy

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Figura 2.

Figura 3.

la Generalitat de Cataluña y laGeneralitat Valenciana

A raíz de los nuevos brotes delegionella, tanto la Generalitat deCataluña como la Generalitat Va-lenciana han publicado unos de-cretos indicando las condicionestécnicas y sanitarias que debencumplir los equipos de transfe-rencia de masa de agua.

El Decreto 417/2000 de la Ge-neralitat de Cataluña del27.12.2000 se basa única y ex-clusivamente en los procedi-mientos descritos en la normaUNE 100-030-94. De esta forma,en los protocolos de limpieza ydesinfección descritos solamen-te se describe la utilización decloro con dosis de choque dehasta 50 mg/l y dosis normalesen el circuito de 2 mg/l. No sehace referencia al proceso deevaporación del cloro, ni a su

nidad. No obstante, debido aque este tipo de circuitos nor-malmente no presentan un fun-cionamiento regular (puedenexistir variaciones de la tempe-ratura ambiente, de las caracte-rísticas del agua de aporte, etc.),es muy recomendable la instala-ción de una purga automáticapor conductividad, que garanti-za una concentración salinaconstante entre unos márgenespreestablecidos.

2.3. Tratamiento frente a legionella–––––––––––––––––––––––––––––––

Debido a su importancia, eltratamiento frente a legionella sedescribe en detalle.

- Tratamientos utilizados nor-malmente para la prevención delegionella

Los tratamientos que hastahace poco se utilizaban para laprevención y eliminación de lacontaminación por legionellaeran los que se recogían en elinforme UNE 100-030-94, así co-mo en la Orden 1187/1998 de laConsejería de Sanidad y Servi-cios Sociales de la Comunidadde Madrid, en la que se regulanlos criterios higiénico-sanitariosque deben reunir los aparatosde transferencia de masa deagua en corriente de aire, y apa-ratos de humectación para laprevención de la legionelosis.

Estos tratamientos se reducí-an básicamente a dos concep-tos:

- Elevación de temperatura.- Desinfección mediante cloro.

a) Elevación de temperatura

Para la eliminación completade la legionella se deben alcan-zar temperaturas mínimas de70°C.

En el caso concreto de torresde refrigeración este tratamientocarece de validez por lo que nolo incluiremos en este estudio.

b) Desinfección mediante cloro

La desinfección de las instala-ciones mediante cloro / hipoclo-rito se realiza con dosis de cho-que hasta 20, o incluso, 50 mg/ly posteriormente con dosis másbajas de mantenimiento (2 - 5mg/l).

Este tipo de tratamiento pre-senta los siguientes inconve-nientes:

- El cloro es un gas que tien-de a evaporarse del agua dismi-nuyendo su concentración.

Este hecho hace que, en to-rres evaporativas, sea práctica-mente imposible mantener unaconcentración estable y elevadade cloro residual.

- La eficacia de la desinfec-ción mediante cloro dependedel valor del pH del agua, yaque la forma activa del cloro esel ácido hipocloroso. A partir deun valor de pH superior a 7,6-7,8, la forma predominante delcloro es el ión hipoclorito, cuyopoder de desinfección es muyreducido. En torres evaporati-vas, el pH del agua tiende a su-bir por eliminación del anhídri-do carbónico del agua, con locual el valor del pH se sitúa porencima de 8 y la acción del clo-ro es muy reducida (Fig. 5).

- La utilización del cloro sedebe complementar con biodis-persantes para eliminar los bio-films existentes, en cuyo interiorse reproducen fácilmente lasbacterias protegidas de la accióndel cloro.

- La utilización de cloro pro-duce, con la materia orgánicaexistente, la formación de com-puestos organohalogenados queson cancerígenos.

- La aplicación de cloro encantidades importantes favoreceenormemente los procesos decorrosión con el riesgo de proli-feración de bacterias específicas(ferrobacterias), así como de de-sarrollo de la propia legionella.

- Tratamientos descritos enlas nuevas reglamentaciones de

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febrero 01

Figura 4

Figura 5.Curva de

ionización del HCLO

en función del pH

(a 20°C)

Destrucción de biofilm

Las bacterias presentes en elagua producen subproductosque se acumulan en forma deuna película constituida por ma-teria orgánica, la cual puede en-globar asimismo otras partículascontenidas en el agua.

Esta película conocida comobiofilm actúa como una capaprotectora, en cuyo interior sedesarrollan los microorganismosy especialmente la legionella.

Para la total erradicación dela contaminación por legionellaes imprescindible eliminar elbiofilm existente. Esto se consi-gue generalmente con la adiciónde tensioactivos, que posterior-mente deben ser totalmente eli-minados antes de volver a poneren marcha la instalación.

La utilización de mezclas si-nérgicas de peróxido de hidró-geno y sales de plata provocauna generación importante deoxígeno activo, capaz de oxidarel biofilm y destruirlo, sin nece-sidad de recurrir a sustanciastensioactivas.

Ventajas en su utilización

La utilización de mezclas si-nérgicas de peróxido de hidró-geno y sales de plata presentauna amplia serie de ventajas,con respecto a los tratamientode desinfección con cloro. Entreellos podríamos destacar:

- El producto es líquido y, porconsiguiente, no se evapora, nipierde sus características en lastorres evaporativas.

- El producto es estable ypuede utilizarse incluso en aguacaliente (la máxima temperaturade aplicación es de 80°C) sinque su concentración se reduz-ca rápidamente.

- Su eficacia no depende delvalor del pH del agua a tratar.

- No precisa de biodispersan-tes adicionales, ya que es activopara la destrucción de biofilms.

interdependencia del pH. No secontempla todo el tratamientode la torre y, en lo referente alos procesos de corrosión, sola-mente indica que los materialesde la torre deben resistir la ac-ción del cloro u otros desinfec-tantes.

Por el contrario, el Decreto173/2000 de la Generalitat Va-lenciana del 5.12.2000 contem-pla, como tratamientos específi-cos de una torre el sistema defiltración, el tratamiento con elfin de reducir la acumulación dedepósitos, el tratamiento quími-co para evitar la acción de la co-rrosión y un sistema permanen-te de tratamiento de desinfec-ción por medio de agentes bio-cidas. En este último conceptohace referencia a que los desin-fectantes serán aquellos autori-zados e inscritos en el RegistroOficial de Plaguicidas, e indica(en clara alusión al cloro) que, siel biocida pierde eficacia frentea variaciones de pH, deberá in-troducirse además un controlcontinuo de la concentración debiocida y de pH.

Evidentemente se trata de unDecreto mucho más completo yque recoge todos los problemasdetectados en la simple aplica-ción del cloro.

- Tratamientos con biocidasalternativos

Debido a los inconvenientesdescritos de los tratamientos tra-dicionales, cada vez se utilizancon mayor frecuencia y mejoresresultados, tratamientos alterna-tivos a los descritos.

• Desinfectantes alternativos.Aplicación de mezclas sinérgicasde peróxido de hidrógeno y sa-les de plata.

Debido a todos los problemasque normalmente presenta lautilización de cloro para la de-sinfección de los circuitos, cadavez con mayor frecuencia, seaplican productos alternativosactivos frente a legionella, perosin ninguno de los inconvenien-tes de la aplicación del cloro.

Un producto que está obte-niendo grandes éxitos, en gene-ral en el ámbito de la desinfec-ción y en particular en la elimi-nación de legionella, es el basa-do en una mezcla sinérgica deperóxido de hidrógeno y salesde plata.

Descripción química del producto*

El producto se basa en unamezcla sinérgica de peróxido dehidrógeno (agua oxigenada) ysales de plata encapsuladas engelatina.

Las sales de plata, además deactuar como un agente bacte-riostático, son ampliamente co-nocidas como catalizador en ladescomposión del peróxido dehidrógeno, por lo cual, si estu-vieran en contacto directo conél, provocarían su rápida des-composición en oxígeno y aguasegún la reacción:

Ag+

2 H2O2 → 2 H2O + O2

Para evitar este proceso cata-lítico, las sales de plata se en-cuentran encapsulas en gelatina.

El producto es estable conuna temperatura máxima deaplicación de 80°C.

Proceso de desinfección

Cuando este producto entraen contacto con microorganis-mos, se produce un efecto dedesinfección ampliamente cono-cido por parte del peróxido dehidrógeno.

Por otra parte, las sales deplata entran en contacto directocon el peróxido de hidrógeno ylo descomponen liberando grancantidad de oxígeno activo, elcual elimina los microorganis-mos existentes y especialmenteel de la legionella.

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* Los datos indicados se han obtenidodel producto comercial "Sanosil", forma-do por peróxido de hidrógeno al 50% ysales de plata).

simple aplicación de dosis decloro no basta para su preven-ción; no obstante, existen otrostratamientos que ya empiezan aestar contemplados en la legisla-ción vigente que no solamentepueden evitar la proliferación delegionella en las torres, sino quepermiten asimismo un correctomantenimiento, evitando losprocesos de corrosión y respe-tando el medio ambiente.

- No genera subproductoscancerígenos en su utilización.El único subproducto que gene-ra es oxígeno, que generalmen-te es beneficioso.

- No produce ningún proble-ma en las aguas residuales.

- No genera en ningún casoprocesos de corrosión.

- Al tratarse se un producto ba-sado en peróxido de hidrógeno,su concentración en el agua es fá-cilmente medible, tanto mediantekits analíticos como en continuocon equipos electrónicos.

• Equipos utilizados para laadición de biocidas

La adición de biocidas se rea-liza generalmente mediante unabomba dosificadora de las si-guiente forma:

- Temporizada.

Es el sistema más sencillo.Diariamente (o con otra fre-cuencia) se adiciona al agua delcircuito una dosis de biocida.

- Proporcional al caudal deaporte.

Se realiza mediante un conta-dor emisor de impulsos y per-

mite mejorar el control de la do-sis aportada.

- Mediante controlador de suconcentración en el agua de latorre.

Es el sistema más segurosiempre que la concentracióndel biocida pueda medirse auto-máticamente. Mediante un con-trolador electrónico se mide elcontenido de biocida en el aguade la torre y se ajusta automáti-camente, siempre que sea nece-sario para mantener los valoresdeseados.

El esquema de un correctotratamiento de una torre de re-frigeración es el descrito en la fi-gura 6 y está constituido por to-dos los elementos anteriormentedescritos.

En el tratamiento de una torrede refrigeración deben contem-plarse todos los conceptos técni-cos del proceso para evitar laproliferación de legionella. La

4. Conclusiones

3. Esquema de tratamiento

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febrero 01

Figura 6.Esquema general de tratamiento de una torre de refrigeración