Los biofilms, formados por colonias de células microbianas y los polímeros extracelulares que producen, son un factor crítico pero a menudo subestimado en el tratamiento de agua industrial. DZ 9966 es un biocida oxidante avanzado y biodispersante diseñado para controlarlos donde el cloro solo falla.
¿Qué es un biofilm?
Un biofilm está formado por células microbianas (algas, hongos o bacterias) y el biopolímero extracelular que producen. Los biofilms bacterianos son los que más preocupan en los sistemas de agua de enfriamiento industriales porque requieren muy pocos nutrientes para crecer.
¿Qué problemas causan los biofilms?
- Menor eficiencia de transferencia de calor
- Ensuciamiento de los equipos
- Aceleración de la corrosión
- Formación de incrustaciones
- Bloqueo del flujo en las zonas de relleno de las torres de enfriamiento
Comparación de conductividad térmica
El biofilm aísla las superficies de intercambio de calor mucho más que la incrustación mineral. Su conductividad térmica es de apenas 0.6 W m⁻¹ K⁻¹, frente a 2.6 del CaCO₃ y 2.3 del CaSO₄.
La conductividad térmica del biofilm es de apenas 0.6 W m⁻¹ K⁻¹, frente a 2.6 de la incrustación de CaCO₃ y 2.3 de la de CaSO₄.
Métodos de control
- Microbiocidas oxidantes como cloro, bromo, ácido peracético y ozono
- Microbiocidas no oxidantes como los polyquats y otros
- Biodispersantes y tecnologías enzimáticas
Especificaciones de DZ 9966
DZ 9966 es un biocida oxidante avanzado con un potencial de oxidación electroquímico superior (volts, potencial estándar de electrodo):
- DZ 9966: 2.8–2.9 V
- Ozono: 2.07 V
- Cloro gas: 1.36 V
- Hipoclorito de sodio: 0.94 V
El producto ha demostrado ser eficaz en aplicaciones de papel, agua de enfriamiento, alimentos y bebidas, servicios de agua municipales y petróleo y gas donde el cloro solo falló.
¿Por qué el cloro falla contra un biofilm establecido?
El cloro libre es un desinfectante perfectamente capaz en el seno del agua. El problema es que un biofilm maduro no es agua en masa. La sustancia polimérica extracelular (EPS) que secreta la colonia es un gel hidratado que consume oxidante en su superficie, de modo que el cloro se agota mucho antes de llegar a las células ancladas al metal que está debajo. Los operadores ven el síntoma constantemente: el residual se mantiene en el punto de ajuste en la tina, los conteos en placa se ven aceptables y, aun así, el intercambiador de calor sigue perdiendo temperatura de aproximación.
Subir el residual de cloro para forzar la penetración cambia un problema por otro. Un cloro libre más alto ataca el relleno de la torre, los empaques y el acero al carbono, aumenta la demanda de halógeno e incrementa la velocidad de corrosión en las mismas superficies que el programa debe proteger. El oxicloruro mineral toma otro camino. Tiene un potencial de oxidación de 2.8–2.9 V, solo por debajo del flúor, con 3.06 V, y a la par del radical hidroxilo, con 2.80 V, y lo entrega ese potencial como una familia de especies reactivas de oxígeno y no como un único halógeno. El superóxido, el radical hidroxilo, el oxígeno singulete, el hidroperoxilo y el peróxido atacan cada uno enlaces distintos de la matriz de EPS, por lo que la película se dispersa en lugar de solo desinfectarse en su cara externa.
¿Qué lugar ocupa el oxicloruro mineral entre los oxidantes?
| Oxidante | Potencial de oxidación (V) |
|---|---|
| Flúor | 3.06 |
| Oxicloruro mineral DZ 9966 | 2.8–2.9 |
| Radical hidroxilo | 2.80 |
| Ozono | 2.07 |
| Dióxido de cloro | 1.57 |
| Cloro gas | 1.36 |
| Hipoclorito de sodio | 0.94 |
En servicio de torres de enfriamiento, esa diferencia se ha medido en aproximadamente 12 a 24 veces la eficacia del cloro. Es también la razón por la que un solo producto puede hacer el trabajo que de otro modo se repartiría entre un biocida oxidante, un biocida no oxidante en dosis alternadas por choque y un biodispersante aparte. Nuestra comparación directa con el cloro y la comparación con el ozono detallan mejor las diferencias operativas y de capital.
¿Cuánto le cuesta el biofilm a un sistema de enfriamiento?
El argumento térmico es el que llama la atención de un gerente de planta. Una capa de biofilm es cerca de 300% peor para la transferencia de calor que una incrustación de carbonato de calcio del mismo espesor: una conductividad térmica de aproximadamente 0.6 W m⁻¹ K⁻¹ frente a 2.6 del CaCO₃ y 2.3 del CaSO₄. Por lo tanto, una película tan delgada que un operador no la notaría en una inspección puede costar más temperatura de aproximación que una incrustación visible.
Esa penalización se refleja en el recibo de electricidad. Una empresa eléctrica de California ha documentado ahorros de electricidad de 20% o más cuando el ensuciamiento del sistema de enfriamiento se controla adecuadamente, porque el chiller ya no tiene que compensar una transferencia de calor degradada. Debajo de la película hay un segundo costo: la corrosión influenciada microbiológicamente. Las bacterias sulfatorreductoras que se resguardan en la zona anaerobia de la superficie del metal provocan las picaduras que con el tiempo sacan de servicio un tubo del condensador, y ningún residual en el seno del agua las alcanza mientras la EPS esté intacta.
El tercer costo es del que nadie quiere hablar en una junta. El biofilm es el reservorio que protege a Legionella pneumophila de un programa convencional de halógenos. Las pruebas en un laboratorio independiente de patógenos registraron una reducción de 6 log de Legionella en menos de 10 segundos con un ORP superior a +700 mV; consulta los resultados de campo con Legionella y nuestra nota sobre cómo romper la cadena de transmisión.
Dosificación y control de ORP en un circuito de enfriamiento
DZ 9966 se dosifica a un punto de ajuste de potencial de óxido-reducción, no a un valor fijo de ppm. El ORP mide cuánto trabajo oxidante puede hacer realmente el agua, así que toma en cuenta de forma automática la carga orgánica, la calidad del agua de reposición y los ciclos de concentración; un valor fijo de ppm no lo hace. La tabla de referencia de ORP da el conjunto completo de metas de proceso.
| Objetivo | ORP objetivo |
|---|---|
| Control rutinario de torres de enfriamiento (biofilm y MIC) | 400–500 mV |
| Destrucción activa de biofilm y EPS | 600–800 mV |
| Pretratamiento y postratamiento de ósmosis inversa (OI) | 500–650 mV |
| Desinfección | 650–750 mV |
| Esterilización | +800 mV |
Un programa típico opera el circuito a 400–500 mV para el control rutinario y sube a la banda de 600–800 mV para una pasada de limpieza en un sistema que ya tiene una película establecida. El rango de pH de trabajo es de 4–9, que cubre prácticamente cualquier torre abierta de recirculación. La instalación es sencilla: una bomba dosificadora, un tanque de almacenamiento y un controlador de ORP opcional, que normalmente se pone en marcha en menos de 30 minutos. Como regla práctica para el control de patógenos, 1.0 mg/L de producto trata 1,000–10,000 mg/L de carga de organismos; para la demanda inorgánica, la relación es de menos de 1.0 mg/L por cada 1.0 mg/L de contaminante.
DZ 9966 está registrado ante la EPA bajo FIFRA como biocida y alguicida. La misma química de oxicloruro mineral está certificada conforme a la norma NSF/ANSI/CAN 60 para el tratamiento de agua potable, tanto DZ 9966 como DZ 9450, con una dosis máxima de 84 mg/L. Para un panorama industrial más amplio, consulta Industrial y torres de enfriamiento y los trabajos relacionados sobre remoción de biofilm y control del crecimiento filamentoso.
Preguntas frecuentes
¿DZ 9966 reemplaza tanto al biocida como al biodispersante?
En la mayoría de los sistemas abiertos de recirculación, sí. El oxicloruro mineral oxida el polímero extracelular que mantiene unida la película y, al mismo tiempo, elimina a los organismos que hay dentro de ella, por lo que normalmente no hace falta una dosis de choque de dispersante aparte. Los sistemas con contaminación de proceso importante o con una carga orgánica inusual aun así deben probarse primero a escala de laboratorio.
¿A qué ORP debe operar una torre de enfriamiento?
De 400 a 500 mV para el control rutinario de biofilm y MIC. Para una pasada de limpieza en un sistema con una película establecida, opera de 600 a 800 mV hasta que la película se desprenda y luego regresa a la banda de mantenimiento. El ORP funciona como variable de control porque refleja el poder oxidante realmente presente en el circuito, de modo que un controlador puede mantener la banda de forma automática en lugar de depender de una tasa de alimentación fija que se desvía con la carga y la purga.
¿Dañará el relleno de la torre, los empaques o el acero al carbono?
El programa se opera con un punto de ajuste de ORP controlado y no con un residual de halógeno elevado, por lo que no requiere los altos niveles de cloro libre que atacan el relleno y los elastómeros. El rango de pH efectivo es de 4 a 9. Como en cualquier programa con oxidantes, verifica la compatibilidad de los materiales para tu sistema específico antes del arranque.
¿Cuánto tarda la instalación?
Una instalación típica toma menos de 30 minutos. Consta de una bomba dosificadora, un tanque de almacenamiento y un controlador de ORP opcional conectado al circuito existente. Como la química llega en forma de líquido listo para usar, no hay que instalar un generador de gas ni modificar la torre de enfriamiento, así que el trabajo se limita a montar la bomba, ubicar el tanque y definir un punto de inyección en tuberías que ya existen.
¿DZ 9966 está registrado para uso en torres de enfriamiento?
DZ 9966 está registrado ante la EPA bajo FIFRA como biocida y alguicida. La misma química está certificada conforme a la norma NSF/ANSI/CAN 60 para el tratamiento de agua potable, tanto DZ 9966 como DZ 9450, hasta una dosis máxima de 84 mg/L. Los dos códigos de producto son la misma química de oxicloruro mineral, con distintas vías de registro, así que la elección entre uno y otro depende de qué aprobación necesita la aplicación y no de alguna diferencia en el líquido en sí.
¿Tienes un reto de agua como este?
Habla con Oxysolution sobre DZ 9966, hojas de datos de seguridad o el alcance de un programa de tratamiento para tu instalación.
