La cloración de agua salada es un proceso que utiliza sal disuelta (1000–4000 ppm o 1–4 g/L) para la cloración de piscinas y jacuzzis . El generador de cloro (también conocido como celda de sal, generador de sal, clorador de sal o SWG) utiliza la electrólisis en presencia de sal disuelta para producir gas de cloro o sus formas disueltas, ácido hipocloroso e hipoclorito de sodio , que ya se utilizan comúnmente como agentes desinfectantes en piscinas. También se produce hidrógeno como subproducto.
La presencia de cloro en las piscinas tradicionales se puede describir como una combinación de cloro libre disponible (FAC) y cloro combinado disponible (CAC). [1] Mientras que el FAC se compone del cloro libre que está disponible para desinfectar el agua, el CAC incluye cloraminas , que se forman por la reacción del FAC con aminas (introducidas en la piscina por la transpiración humana, saliva, moco, orina y otros productos biológicos, y por insectos y otras plagas). [2] Las cloraminas son responsables del "olor a cloro" de las piscinas, así como de la irritación de la piel y los ojos. Estos problemas son el resultado de niveles insuficientes de cloro libre disponible e indican que una piscina debe ser "sorprendida" mediante la adición de 5 a 10 veces la cantidad normal de cloro. [1] En las piscinas de agua salada, el generador utiliza electrólisis para producir cloro libre de forma continua. Como tal, una piscina de agua salada o un jacuzzi no están realmente libres de cloro; simplemente utilizan sal agregada y un generador de cloro en lugar de la adición directa de cloro. También quema las cloraminas de la misma manera que el tratamiento de choque tradicional (oxidante). Al igual que con las piscinas cloradas tradicionalmente, las piscinas de agua salada deben ser monitoreadas para mantener la química del agua adecuada. Los niveles bajos de cloro pueden deberse a una cantidad insuficiente de sal, una configuración incorrecta (baja) de generación de cloro en la unidad SWG, una demanda de cloro superior a la normal, un estabilizador bajo, exposición al sol, una velocidad de bomba insuficiente o problemas mecánicos con el generador de cloro. El recuento de sal puede reducirse debido a salpicaduras, retrolavado y dilución a través del agua de lluvia.
Las investigaciones han demostrado que, como las piscinas de agua salada siguen utilizando cloro para su desinfección, generan los mismos subproductos de desinfección (DBP) que están presentes en las piscinas tradicionales. Los más preocupantes son las halocetonas y los trihalometanos (THM), de los cuales la forma predominante es el bromoformo . Se han encontrado niveles muy altos de bromoformo (hasta 1,3 mg por litro, o 13 veces los valores recomendados por la Organización Mundial de la Salud ) en algunas piscinas públicas de agua salada. [3]
Los fabricantes han estado produciendo generadores de cloro de agua salada en los Estados Unidos desde principios de la década de 1980, y aparecieron por primera vez comercialmente en Nueva Zelanda a principios de la década de 1970 (el Aquatech IG4500). [4]
La celda del clorador consta de placas de titanio paralelas recubiertas de rutenio y, a veces, de iridio . Los modelos más antiguos utilizan placas perforadas (o de malla) en lugar de placas sólidas. La electrólisis atrae naturalmente el calcio y otros minerales a las placas. Por lo tanto, dependiendo de la química del agua y la magnitud del uso, la celda requerirá una limpieza periódica en una solución ácida suave (1 parte de HCl por 15 partes de agua) que eliminará la acumulación de cristales de compuestos de calcio , como carbonato de calcio o nitrato de calcio. La acumulación excesiva puede reducir la eficacia de la celda. Hacer funcionar el clorador durante períodos prolongados con una cantidad insuficiente de sal en la piscina puede quitar el revestimiento de la celda, lo que luego requiere un reemplazo costoso [ aclaración necesaria ] , al igual que el uso de un lavado con ácido demasiado fuerte.
Las piscinas de agua salada también pueden requerir estabilizador ( ácido cianúrico ) para ayudar a evitar que los rayos ultravioleta del sol descompongan el cloro libre en la piscina. Los niveles habituales son de 20 a 50 ppm. También requieren que el pH se mantenga entre 7,2 y 7,8, siendo el cloro más eficaz si el pH se mantiene más cerca de 7,2. Los niveles promedio de sal suelen estar en el rango de 3000 a 5000 ppm, mucho menos que el océano, que tiene niveles de sal de alrededor de 35 000 ppm. [5] En las piscinas, la sal generalmente se vierte en el fondo y se barre con el cepillo de piscina hasta que se disuelve; si se permite que entre salmuera concentrada en el sistema de agua de retorno, puede provocar que la celda del clorador funcione mal debido a la sobreconductividad.
La cloración del agua salada produce un exceso de iones hidróxido, lo que requiere la adición frecuente de ácido clorhídrico (HCl, también conocido como ácido muriático ) para mantener el pH. La química inicial del cloro es la siguiente.
4NaCl → 4Na + + 4Cl − La sal se disuelve en agua.
4Na + + 4Cl − → 4Na + + 2Cl 2 Por electrólisis.
4Na + + 4H 2 O → 4Na + + 4OH − + 2H 2 Por electrólisis.
2Cl 2 + 2H 2 O → 2HClO + 2H + + 2Cl − Hidrólisis de gas cloro acuoso.
2HClO → HClO + ClO − + H + Disociación del ácido hipocloroso a pH 7,5 y 25 °C.
4NaCl + 3H 2 O → 4Na + + HClO + ClO − + OH − + 2Cl − + 2H 2 Neto de todo lo anterior.
Adición de ácido clorhídrico para restablecer el pH a 7,5
HCl + 4Na + + HClO + ClO − + OH − + 2Cl − +2H 2 → HClO + OCl − + H 2 O + 4Na + + 3Cl − + 2H 2 .
4NaCl + HCl + 2H 2 O → HClO + OCl − + 4Na + + 3Cl − + 2H 2 Neto de los dos últimos.
Los beneficios de los sistemas de sal en las piscinas son la comodidad y el suministro constante de un desinfectante a base de cloro puro. La reducción de las irritantes cloraminas en comparación con los métodos de cloración tradicionales y el efecto "suavizante" de la electrólisis que reduce los minerales alcalinos disueltos en el agua también se perciben como beneficios. Para algunas personas que son sensibles al cloro, estos sistemas pueden resultar menos ofensivos.
Las desventajas son el costo inicial del sistema, el mantenimiento y el costo de las celdas de reemplazo. La sal es corrosiva y dañará algunos metales y algunas piedras mal selladas. Sin embargo, como la concentración salina ideal de una piscina clorada con sal es muy baja (<3500 ppm, el umbral para la percepción humana de la sal por el gusto; el agua de mar tiene aproximadamente diez veces esta concentración), el daño generalmente ocurre debido a la química de la piscina mal mantenida o al mantenimiento inadecuado de la celda electrolítica. Los fabricantes de equipos para piscinas generalmente no garantizan los productos de acero inoxidable dañados por piscinas salinas. La acumulación de precipitados de calcio y otros álcalis se producirá naturalmente en la placa del cátodo y, a veces, en la piscina misma como " incrustaciones ". Es necesario un mantenimiento regular de la celda; si no se hace, se reducirá la eficacia de la celda. Ciertos diseños de cloradores salinos utilizan un método de "polaridad inversa" que cambiará regularmente las funciones de los dos electrodos entre ánodo y cátodo , lo que hará que esta acumulación de calcio se disuelva del electrodo acumulador. Estos sistemas reducen pero no eliminan la necesidad de limpiar la celda electrolítica y la aparición de incrustaciones de calcio en el agua.
A medida que se genera cloro, el pH aumenta, lo que hace que el cloro sea menos efectivo. Muchos sistemas con automatización química pueden detectar el aumento del pH e introducir automáticamente CO2 o ácido clorhídrico para que el pH vuelva al nivel objetivo. Los sistemas de automatización también gestionarán los niveles de desinfectante mediante el control de los niveles de ORP o redox del agua. Esto permite que se genere solo la cantidad necesaria de cloro en función de la demanda.
Se puede utilizar bromuro de sodio en lugar de cloruro de sodio , que produce un charco de bromo. Los beneficios y desventajas son los mismos que los de un sistema de sal. No es necesario utilizar un ácido a base de cloruro para equilibrar el pH. Además, el bromo solo es eficaz como desinfectante, no como oxidante, por lo que es necesario agregar un "shock" como peróxido de hidrógeno o cualquier shock a base de cloro para quemar los desechos inorgánicos y liberar los bromos combinados. Este paso adicional no es necesario en un sistema de cloruro de sodio, ya que el cloro es eficaz tanto como desinfectante como oxidante. Un usuario solo necesitaría "superclorar" o aumentar la producción de cloro de la celda ocasionalmente. Eso normalmente sería menos de una vez a la semana o después de una gran cantidad de bañistas.