EFECTOS DEL DIÓXIDO DE CLORO EN LAS CONDUCCIONES DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA CALIENTE Y FRÍA

Traducción del artículo publicado el 2 de septiembre de 2024 en PHCP-PROS

Autor: Lance MacNevin

 

La mayoría de los sistemas públicos de agua (CWS) en América del Norte utilizan uno o más desinfectantes químicos para tratar el agua superficial o subterránea para su uso como potable. En Estados Unidos y Canadá, aproximadamente el 99 % de los sistemas de agua potable utilizan cloro libre o cloramina como desinfectante, según la American Water Works Association (AWWA).

El cloro generalmente se suministra en forma líquida como hipoclorito de sodio, la misma sustancia química que se encuentra en la lejía. También está disponible en forma de gas. La cloramina se forma cuando se añade amoníaco al agua tratada primero con cloro. Estos compuestos han demostrado ser métodos efectivos para mantener segura el agua potable.

 

Los materiales de conducciones de plástico CPVC (cloruro de polivinilo clorado), PEX (polietileno reticulado), PE-RT (polietileno con resistencia a la temperatura elevada), PP-R (copolímero de polipropileno) y PP-RCT (copolímero de polipropileno con cristalinidad modificada y resistencia a la temperatura) han demostrado ser resistentes a estos desinfectantes cuando se utilizan en la distribución de conducciones de agua caliente y fría, abastecimientos de agua, redes de suministro de edificios y otras aplicaciones similares.

 

Sin embargo, ¿qué pasa con otros desinfectantes de agua?

 

Un desinfectante de agua residual menos común es el dióxido de cloro (ClO2). Aunque se utiliza a menudo como desinfectante primario en las plantas de tratamiento de agua, el dióxido de cloro se utiliza como desinfectante secundario (es decir, residual) sólo en menos del 1% de los sistemas públicos de agua potable en los Estados Unidos.

 

El artículo del AWWA Journal 2021, "Comprendiendo las prácticas de desinfección del sistema de agua público en los Estados Unidos", contiene una información reciente sobre el uso de desinfectantes de agua (https://bit.ly/3XLWTQG)

 

Los hallazgos de este informe advierten que: "El cloro libre ... es, con mucho, el desinfectante residual más reportado por los servicios públicos para los CWS muy grandes, medianos y pequeños" y "Las cloraminas son el segundo desinfectante secundario más reportado en los CWS grandes y muy grandes ... Estimamos que alrededor del 18% de los CWS, excluyendo los sistemas muy pequeños, utilizan cloraminas para la desinfección secundaria".

 

El dióxido de cloro es un gas disuelto que se utiliza en otras concentraciones que el cloro libre o las cloraminas. Es altamente volátil y eficiente como agente oxidante para la desinfección. ClO2 tiene un mecanismo de ataque diferente en los diversos materiales a los que está expuesto. Se ha demostrado que es agresivo con la mayoría de los materiales de conducciones, como los plásticos a base de poliolefina o el cobre.

 

"El dióxido de cloro es un gas amarillo o amarillo rojizo que puede descomponerse rápidamente en el aire",informan los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC). "Debido a que es un gas peligroso, el dióxido de cloro siempre se genera en el lugar donde se utiliza. El dióxido de cloro se utiliza como lejía en los molinos de pulpa, que fabrican papel y productos de papel, y en las instalaciones públicas de tratamiento de agua, para hacer que el agua sea segura para beber. También se ha utilizado para descontaminar edificios públicos".

La EPA ha establecido el nivel máximo de dióxido de cloro para el agua potable en 0,8 partes por millón (ppm), pero rara vez se utiliza a niveles tan altos en el tratamiento residual. Es normal que los niveles de desinfectante disminuyan dependiendo de la “edad” del agua, la temperatura del agua, la distancia a la planta de tratamiento, el material de las conducciones, la materia orgánica en el agua y algunos otros factores.

 

En los sistemas de agua públicos tratados con dióxido de cloro, el nivel residual real que llega a la mayoría de los edificios suele ser inferior a 0,4 ppm. Aun así, este nivel de ClO2 podría ser agresivo para ciertos componentes del sistema de conducciones, por lo que en los edificios conectados a los suministros de agua con ClO2  se deberían seleccionar correctamente los materiales de las conducciones.

 

Sin embargo, los sistemas de fontanería podrían tener otro riesgo de exposición a ClO2, en el interior del propio edificio.

 

 

El diseño de un sistema de distribución de conducciones supone un reto con varias variables interactivas, como las demandas de accesorios y los caudales de agua, los diámetros y longitudes de las conducciones, las temperaturas del agua, las velocidades de recirculación, las necesidades de ahorro del agua y energía y otros factores.

 

La bacteria Legionella pneumophila ha sido un tema de mucha investigación en los últimos años, con expertos en los campos de la salud pública y la fontanería centrándose en diseños de conducciones que eliminen los tramos muertos y utilizar conducciones del tamaño adecuado para ayudar a prevenir su proliferación al reducir el volumen de agua estancada.

 

Según los CDC y otras fuentes, la Legionella puede crecer en el agua entre 68 ºF y 120 ºF (20 ºC a 48 ºC) con un rango de crecimiento ideal de 85 ºF a 110 ºF (29 ºC a 43 ºC).

 

En grandes instalaciones como hospitales, residencias de ancianos, hoteles, edificios de apartamentos y grandes edificios de oficinas, a veces se agrega dióxido de cloro a los sistemas de distribución de tuberías de agua caliente y fría para tratar o controlar brotes de microorganismos patógenos. Se pueden instalar dispositivos de generación de dióxido de cloro para inyectar ClO2 en dosis controladas directamente en el sistema de conducciones antes de que se distribuya el agua por todo el edificio. Estos dispositivos de inyección se encuentran más frecuentemente en los sistemas de agua caliente.

 

El dióxido de cloro es una de las varias opciones de tratamiento del sistema de fontanería para combatir el crecimiento de patógenos. Otras opciones serían la cloración, el tratamiento con Ultravioleta del agua o el choque térmico para matar las colonias existentes de Legionella. En ocasiones, se utilizan diferentes combinaciones de tratamiento. Hay varios recursos de la industria disponibles para orientar sobre estos temas, como:

 

·      ASHRAE Guideline 12, Managing the Risk of Legionellosis Associated with Building Water Systems.

·      ASHRAE 188, Legionellosis: Risk Management for Building Water Systems.

·      ASHRAE 514, Risk Management for Building Water Systems: Physical, Chemical and Microbial Hazards.

·      IAPMO Uniform Plumbing Code, Appendix N, Impact of Water Temperature on the Potential for Scalding and Legionella Growth.

 

La dosificación de dióxido de cloro en el sistema de distribución de fontanería dentro de los edificios puede ser ocasional, como para tratar un brote. Pero también puede mantenerse como tratamiento recurrente o permanente del sistema, especialmente en grandes instalaciones con diseños complejos de distribución de agua potable donde se establecen biopelículas persistentes dentro de los componentes de las conducciones metálicas y los brotes son repetidos.

 

Por lo tanto, la exposición (concentración, tiempo y temperatura) de los materiales de conducciones al dióxido de cloro puede variar significativamente de un edificio a otro. ¿Cuáles son los efectos potenciales en las conducciones de la inyección frecuente o constante de ClO2 en un sistema de fontanería? Un informe reciente nos ayuda a abordar este tema.

 

 

Un equipo de expertos en la industria de conducciones de plástico comenzó un proyecto de investigación en 2020 para indagar los posibles efectos del dióxido de cloro en los materiales de conducciones a presión utilizados en los sistemas de distribución de fontanería. Su estudio encontró que varios equipos de investigación en todo el mundo han realizado ensayos de laboratorio para evaluar los efectos de ClO2 en estos materiales.

 

La investigación mostró que el tratamiento de agua con ClO2 puede ser agresivo para la mayoría de los materiales de distribución de conducciones, como las de cobre, donde sus efectos oxidantes pueden afectar el rendimiento a largo plazo. El dióxido de cloro también puede afectar a materiales elastoméricos como los sellos y juntas que se encuentran en bombas, válvulas y accesorios.

 

El informe de 2019 “Chlorine Dioxide Degradation Issues on Metal and Plastic Water Pipes Tested in Parallel in a Semi-Closed System,” disponible en International Journal of Environmental Research and Public Health ((https://bit.ly/3LhIMLJ) , establece que "cuatro tipos diferentes de conducciones de agua, dos basados en plásticos como copolímero de polipropileno (PPR) y polietileno de temperatura elevada (PE-RT/multicapa de aluminio) y dos de metales cobre y acero galvanizado, se instalaron en un sistema semicerrado donde ClO2se dosificaba continuamente. ...”

 

 

Si bien estos ensayos fueron de naturaleza experimental y no simularon con precisión la exposición del agua que fluye caliente y tratada a través de sistemas de conducciones presurizadas, los resultados publicados indican que el dióxido de cloro tiene el potencial de reducir la vida útil esperada por debajo de lo normal en la mayoría de los materiales de distribución de fontanería.

 

Para muchos materiales de conducciones de distribución de agua caliente y fría, los efectos reales del dióxido de cloro dependen de la combinación de factores como la temperatura del agua, la velocidad del agua, la presión del sistema, el uso de otros productos químicos para el tratamiento del agua, la concentración de ClO2 y otras variables especificas en cada sistema.

 

Los datos indican que el dióxido de cloro tiene el potencial de ser sustancialmente más agresivo que el cloro libre o las cloraminas, incluso a concentraciones comparativamente más bajas, para los materiales de conducciones de cobre, PEX, PE-RT, PP-R y PP-RCT. La evaluación de las empresas miembros del Plastics Pipe Institute (PPI) indica que no se conoce si el dióxido de cloro es agresivo al CPVC a temperaturas elevadas por debajo de 200 ºF (93 ºC).

 

El resumen de la investigación de PPI, que incluyen enlaces a otros estudios, se ha publicado en la PPI Technical Note TN-67, “Chlorine Dioxide and Plastic Hot And Cold Water Plumbing Distribution Pipes” (https://bit.ly/3LhIMLJ).

Basándose en estos hallazgos, los diseñadores deben tener cuidado al considerar el uso del dióxido de cloro como desinfectante químico para tratar el agua en el control de Legionella u otros patógenos.

 

PPI recomienda ponerse en contacto con cada fabricante del sistema de conducciones para obtener información sobre cómo utilizar su(s) material(s) de conducciones y accesorios cuando se haya seleccionado dióxido de cloro como producto químico de desinfección.

 

Puede haber casos en los que un material concreto de conducciones no sea adecuado para una aplicación específica debido a los factores enumerados anteriormente, o no se disponga de datos suficientes para indicar si un determinado material de conducciones o accesorios es adecuado.

 

Lance MacNevin, PEng, es el director de ingeniería de la División de Construcción y Construcción del Plastics Pipe Institute y ha estado en la industria de conducciones de plástico desde 1993 en varios puestos técnicos. Forma parte de comités técnicos dentro de ASHRAE, ASPE, ASTM International, AWWA, CSA Group, IAPMO, ICC, IGSHPA, NSF International y RPA, ayudando a desarrollar códigos y normas de conducciones.

 

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