De la teoría a la precisión: El monitoreo de ORP como el nuevo estándar en el tratamiento de agua.

Por Emma Flanagan

Tomado de Water Innovations

En muchos sentidos, el potencial de oxido-reducción (ORP) supera la métrica predominante actual para evaluar el rendimiento de la desinfección.

Garantizar la seguridad microbiológica en los sistemas de agua es una prioridad absoluta para los servicios públicos municipales, centros de salud, procesamiento de alimentos y operaciones industriales. Dos métodos ampliamente reconocidos para evaluar y controlar el rendimiento de la desinfección son el método CT (concentración por tiempo) y el monitoreo del potencial de oxido-reducción (ORP). Si bien el método CT ha servido durante mucho tiempo como referencia regulatoria, el monitoreo de ORP ofrece un enfoque más dinámico, en tiempo real e integrado para la gestión de la calidad del agua, especialmente en sistemas donde la precisión y la adaptabilidad son fundamentales.

Comprensión del monitoreo de CT: Fortalezas y limitaciones.

Durante muchos años, los operadores han confiado en el método CT para evaluar el éxito de sus esfuerzos de desinfección. El CT se determina multiplicando la concentración de desinfectante (C) en mg/L por el tiempo de contacto (T) en minutos. Este producto genera un valor numérico que se utiliza para evaluar si el proceso de tratamiento de agua cumple con los umbrales regulatorios establecidos para la inactivación de patógenos. Estos umbrales varían según variables como la temperatura del agua y el pH. Por ejemplo, lograr una reducción de 3 logaritmos (99,9 %) de Giardia a pH 7 y 10 °C con cloro libre generalmente requiere un valor de CT de alrededor de 90 mg-min/L. Si bien el CT sigue siendo de naturaleza fundamental y regulatoria, sus limitaciones se vuelven cada vez más pronunciadas en sistemas hídricos dinámicos o complejos. El CT asume condiciones de estado estacionario y requiere un modelado hidráulico detallado. Produce solo una instantánea momentánea de la calidad del agua basada en mediciones periódicas. Estos valores no reflejan cómo la química del agua en el mundo real, como la carga orgánica o el pH fluctuante, puede debilitar o neutralizar la eficacia de los desinfectantes. Los cálculos de CT también involucran varias variables interdependientes, como la temperatura, el caudal y factores desconcertantes, muchos de los cuales pueden no ser estables o medibles con precisión en sistemas en vivo. Debido a que los valores de CT deben evaluarse posteriormente, ofrecen poco respaldo para la toma de decisiones inmediata o la acción correctiva oportuna. El método es inherentemente estático. Refleja las condiciones de calidad del agua en el momento del muestreo, pero no captura las fluctuaciones en el flujo, el desinfectante residual o la temperatura entre los puntos de datos. Estas lagunas de información pueden llevar a conclusiones inexactas. Además, la TC se basa en cálculos complejos e instrumentación precisa. Los operadores deben evaluar los volúmenes de contacto efectivos, la hidráulica del sistema y la eficiencia de los deflectores para obtener valores de TC significativos. Incluso con datos precisos, este proceso consume mucho tiempo y no es adecuado para la toma de decisiones en tiempo real. La TC también es específica de cada patógeno. Diferentes organismos requieren diferentes umbrales de TC para la inactivación. Los operadores deben ajustar constantemente las amenazas potenciales, lo que complica la estrategia de desinfección. Finalmente, la TC no tiene en cuenta la fuerza del entorno oxidativo ni la presencia de materia orgánica que pueda consumir los desinfectantes antes de que entren en contacto con los patógenos.

Leyendo el pulso del agua: Fundamentos de ORP para un monitoreo más inteligente

El ORP ofrece un enfoque radicalmente diferente y más moderno. Medido en milivoltios (mV), el ORP cuantifica la tendencia del agua a donar o aceptar electrones. En la práctica, evalúa la capacidad del agua para oxidar contaminantes como bacterias, virus y protozoos. A diferencia de la CT, que solo captura la dosis teórica y el tiempo de exposición, la ORP integra toda la gama de influencias oxidativas y reductoras en un sistema de agua. Refleja cambios en el pH, el tipo de desinfectante, la temperatura y la carga orgánica, todos los cuales influyen en la potencia de la desinfección. Valores más altos de ORP se corresponden con un mayor potencial de desinfección. Las investigaciones demuestran consistentemente que niveles de ORP superiores a 650 a 700 mV son suficientes para inactivar una amplia gama de patógenos, incluyendo E. coli y Legionella pneumophila. Mientras que la CT calcula el rendimiento de la desinfección utilizando datos indirectos y suposiciones, la ORP proporciona información directa y en tiempo real sobre las condiciones reales de la calidad del agua. Esta inmediatez permite a los operadores realizar ajustes oportunos en la dosificación de productos químicos, detectar riesgos de contaminación a medida que se desarrollan y mantener un rendimiento de desinfección estable incluso en sistemas con condiciones de agua variables. Lo que distingue a la ORP es su capacidad para reflejar el estado oxidativo total del agua. Esto no se limita a la presencia de desinfectantes, sino que también incluye el impacto de contaminantes orgánicos y agentes reductores, como el amoníaco, el hierro y el manganeso. Si estas sustancias comienzan a agotar los oxidantes disponibles, el ORP disminuirá, alertando a los operadores sobre una menor eficacia de la desinfección. El monitoreo por TC no ofrece una alerta en tiempo real. Su naturaleza reactiva a menudo hace que los problemas se descubran solo después de ocurrido el hecho, cuando los resultados de las pruebas no cumplen con los estándares. El ORP también es más sencillo de implementar.

Elimina la necesidad de cálculos CT manuales, modelado complejo o análisis de laboratorio. Los sensores de ORP transmiten datos continuamente a interfaces digitales y pueden integrarse en sistemas de control automatizados. Cuando los niveles de ORP caen por debajo de un punto de ajuste predeterminado, la dosificación de productos químicos puede ajustarse automáticamente para restaurar una desinfección óptima.

Este mecanismo de retroalimentación de circuito cerrado es ideal para instalaciones que requieren un control de calidad del agua consistente y adaptable.

CT vs. ORP: Tabla comparativa

Característica	Monitoreo CT	Monitoreo ORP
Tipo de Dato	Calculado (Intermitente)	Medido (tiempo real)
Específico de Patógenos	Sí	No (capacidad oxidativa general)
Considera la química del agua	No	Sí (pH, temperatura, carga orgánica)
Requiere modelado hidráulico	Sí	No
Facilidad de Uso	Complejo	Simple
Listo para automatización	Limitado	Alto
Velocidad de Respuesta	Retardada	Instantánea
Optimización de la Desinfección	Reactiva	Proactiva

Operativamente, el ORP ofrece varias otras ventajas. No requiere cálculos: los operadores simplemente leen el valor del sensor. No hay necesidad de modelar el tanque de contacto ni de estimar factores de confusión. Esto reduce la carga de capacitación y el riesgo de error del usuario. El ORP también es altamente compatible con la automatización. Los sensores pueden comunicarse con los sistemas de control y los equipos de dosificación de productos químicos, respondiendo dinámicamente a picos de contaminación o cambios en la química del agua. Esta precisión reduce la necesidad de sobredosificación, conserva los productos químicos y limita la formación de subproductos de la desinfección. En términos de control microbiano, el ORP proporciona una indicación más predictiva del rendimiento. Las investigaciones han demostrado que los niveles de ORP se correlacionan de manera confiable con la inactivación microbiana en varios agentes de desinfección, no solo con cloro. Los patógenos como Legionella responden de manera más consistente a la fuerza oxidativa del entorno que a la exposición calculada a CT, especialmente cuando hay biopelículas involucradas.

Es hora de establecer un nuevo estándar oro: éste es el motivo.

Aunque CT aún domina los marcos regulatorios, en particular bajo las Reglas de Tratamiento de Aguas Superficiales de la EPA de EE. UU., muchas instalaciones están cambiando hacia ORP para el control operativo. Los hospitales, las plantas de producción de alimentos y los sistemas de torres de enfriamiento utilizan cada vez más los umbrales de ORP como complemento o reemplazo de CT, particularmente en entornos donde la desinfección debe ser ininterrumpida y altamente efectiva. La naturaleza en tiempo real de ORP es particularmente valiosa en sistemas propensos al desarrollo de biopelículas o donde puede haber patógenos resistentes a los oxidantes. Legionella, por ejemplo, a menudo prospera en condiciones donde los valores de CT sugieren una desinfección adecuada, pero la fuerza oxidativa es insuficiente. La capacidad de medir el poder oxidativo real en lugar del tiempo de exposición teórico también respalda una mejor gestión de productos químicos. La desinfección basada en CT a menudo conlleva una sobredosis como medida de protección contra la incertidumbre, lo que incrementa los costos y la formación de subproductos. Las estrategias de dosificación basadas en ORP pueden mantener la fiabilidad de la desinfección, a la vez que mejoran la eficiencia y la sostenibilidad. En una comparación directa, la CT proporciona una evaluación teórica retrospectiva basada en supuestos ideales. El ORP ofrece una medición prospectiva en tiempo real basada en la composición química real del agua. Para los operadores centrados en la prevención de brotes, el cumplimiento de los objetivos de cumplimiento y la modernización de la gestión de los sistemas de agua, el ORP representa un método superior de monitoreo. Si bien la CT sigue integrada en los protocolos regulatorios, el ORP se reconoce cada vez más como el estándar de oro para el monitoreo práctico y continuo. Las instalaciones que gestionan torres de refrigeración, sistemas de agua regenerada y plomería sanitaria están estableciendo umbrales de ORP, a menudo superiores a 650 mV, como objetivos operativos que garantizan que el agua se mantenga desinfectada independientemente de la disponibilidad o variabilidad de los datos de la CT. En los sistemas de agua modernos, donde los caudales, las temperaturas y las cargas de contaminantes pueden variar de forma impredecible, los operadores necesitan más que modelos teóricos. Necesitan datos integrados en tiempo real para garantizar la seguridad del agua. El ORP proporciona esa información. Permite a los operadores responder con precisión, gestionar los riesgos de forma proactiva y reducir la dependencia de suposiciones obsoletas. Si bien el monitoreo de CT ha sentado las bases para los estándares de desinfección del agua, ORP ofrece la claridad, la velocidad y la adaptabilidad que exigen los sistemas actuales. Su adopción marca un cambio hacia prácticas de tratamiento del agua más inteligentes, resilientes y basadas en datos, que se alinean con la eficiencia operativa y la protección de la salud pública.

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