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Water Treatment
Cassius Mazzeu
EL USO DE BIOCIDAS OXIDANTES DE
ÚLTIMA GENERACIÓN PARA EL
TRATAMIENTO DE AGUA EN TORRES
DE ENFRIAMIENTO
11.07.2012
Químico Ambiental: Cassius Mazzeu
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11.07.2012
Agenda
* Introducción al Tratamiento del Agua * Biocidas Oxidantes en General * Dióxido de Cloro * Casos Históricos
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Introducción al Tratamiento del Agua
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Tratamiento Integral de Aguas Los tres problemas claves
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Incrustación Microbiología
Corrosión
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Control Microbiológico Problemas Asociados
Problemas relacionados con la salud de las personas (legionellosis);
Generación de biomasa (pérdida de la eficiencia de intercambio
energético);
Eventuales taponamientos (torres de enfriamiento);
Corrosión microbiológicamente inducida;
Mal olor.
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Ejemplos
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Biocidas Oxidantes Propiedades
Interfieren con la síntesis de las proteínas en las células;
Provocan pérdida de la actividad enzimática;
Oxidación de la materia orgánica;
Degradación/hidrólisis de las estructuras fundamentales para la vida de
la célula;
Consecuentemente provocan la muerte del microrganismo.
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Biocidas Oxidantes Los más utilizados
Ozono;
Procesos de Oxidación Avanzada;
Cloro;
Bromo;
Dióxido de Cloro.
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Ozono
Oxidante fuerte;
Inestable / Muy Volátil / incluyendo el residual;
Debe ser generado in situ;
Amigable con el medio ambiente (CO2 + H2O);
Alto costo inicial (equipo generador);
Es necesaria gran cantidad de energía eléctrica.
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Procesos de Oxidación Avanzada
Basadas en la formación del radical hidroxílo (OH 0);
Generalmente incluye H2O2 y un catalizador;
Genera solamente CO2 / H2O;
Todavía son procesos costosos;
Tendencia a bajar significativamente el pH;
Dificultad en la manipulación del peróxido del hidrógeno.
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Cloro
Puede provenir primordialmente del:
Gas cloro Cl2;
Hipoclorito de sodio NaClO;
Hipoclorito de calcio Ca(ClO)2;
Se sustenta en todos los casos en la formación del Ácido Hipocloroso.
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Ácido Hipocloroso HClO
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Geometría Molecular (angular);
Polaridad;
Facilidad de penetrar la membrana celular.
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Ácido Hipocloroso Influencia del pH
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HClO ↔ H+ + ClO-
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Cloro Cloro Gas
Cl2 + H2O HClO + HCl;
Gas;
Tendencia a bajar el pH;
Poco efectivo cuando el pH del agua supera el valor de 7.8 ;
Reacciona con amoníaco en la proporción media de 10:1;
Sistema de dosificación costoso y delicado (requiere intenso mantenimiento);
Peligrosa manipulación;
Bajo costo.
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Cloro Hipoclorito de Sodio
NaClO + H2O HClO + NaOH;
9 – 12% (líquido);
Baja actividad bactericida;
Tendencia a elevar el pH;
Degradación (aire y luz – rayos ultravioleta);
Pérdida rápida de su actividad bactericida en función del tiempo.
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Cloro Hipoclorito de Calcio
Ca(ClO)2 + 2 H2O 2 HClO + Ca(OH)2;
35% (sólido – polvo o tabletes);
Tendencia a elevar el pH;
Evitar contacto con productos orgánicos durante almacenamiento;
Baja solubilidad.
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Bromo
NaBr + NaClO NaBrO + NaCl HBrO + NaOH + NaCl
Mayor efectividad en pH más elevado comparado con el Cloro;
Tendencia a elevar el pH;
Más complejo en términos de sistema de dosificación/operación;
Costoso.
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H2O
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Dióxido de Cloro
Gas amarillo que no puede ser almacenado ni comprimido;
Alta reactividad de oxidación y desinfección. 2 a 3 veces más reactivo que el
Cloro Gas;
No reacciona con el Amoníaco. Inhibe la formación de Cloroaminas;
No forma organo-clorados;
Tiene elevada efectividad en un amplio rango de pH;
Fácil determinación analítica;
Formación limitada de THM (Trihalometanos, ej. Cloroformo).
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El Dióxido de Cloro es un gas inestable (no puede ser transportado ni
almacenado) y debe ser producido in situ. Para tal efecto, es necesario la
utilización de un sistema “Generador de Dióxido de Cloro”, donde se inyectan
los reactivos responsables de la formación del Dióxido de Cloro, conforme a la
siguiente reacción:
4 HCl + 5 NaClO2 4 ClO2 + 5 NaCl + 2 H2O
Dióxido de Cloro Producción
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Generador / Instalaciones
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Propiedades HOCl HOBr ClO2 O3
Velocidad de reacción 2 2 4 4
Desinfección en medio alcalino 1 2 4 4
Remoción de biomasa 2 2 4 1
Selectividad 1 2 3 1
Estabilidad del residual 3 2 2 1
Ataque a las bacterias 2 2 4 1
Comparación de la efectividad del Dióxido de Cloro con otros biocidas (1= Malo, 2= Regular, 3= Bueno, 4 = Excelente)
Efectividad
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Comparación de la Efectividad del Dióxido de Cloro frente a otras Tecnologías
Considerando el pH del Medio de Aplicación.
% de Actividad de algunas Moléculas Biocidas (pH 4 ~ 10)
A
ctiv
idad
%
0
50
100
Cloro
Bromo
ClO2
4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0
pH
Propiedades del Dióxido de Cloro
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Programa de tratamiento;
CLARIANT entiende que el éxito de un tratamiento depende del conocimiento
de las particularidades del sistema y los factores de carácter operacional de
cada Cliente, así como de la compatibilidad del programa químico con la calidad
del agua;
Para responder a estos importantes temas, tanto la capacitación del personal de
operación como el Servicio, hacen la diferencia;
Trabajo de equipo.
Generando Beneficios Nuestro Enfoque
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Extender la vida útil de los equipos;
Permitir una mayor continuidad operacional;
Reducir el impacto ambiental;
Ahorro significativo del consumo de agua, altos ciclos de
concentración;
Relación ganar-ganar con el Cliente.
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Generando Beneficios Nuestro Enfoque
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Casos Históricos
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PEMEX Petroquímica
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PEMEX Petroquímica Complejo Cosoleacaque
Monitoreo y Control Automático
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Reconocimiento al mejor proyecto tecnológico
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Benefícios
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Concepto Ahorro USD/año
Mayor producción NH3 (considerando 20% gastos fijos) (+ 40 Ton/día) 15 Mio USD/año
Ahorro del Índice energético (reducción en 2.1 Mio BTU/ton NH3) 5 Mio USD/año
Ahorro en seguros por eliminación del cloro gas N.A.
Eliminación del riesgo de fugas de cloro gas N.A.
ESTIMADO TOTAL DE AHORROS ANUALES (USD/AÑO) > 20 Mio USD/año
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Petrobras Refinería de Capuava Brasil
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Sistemas de Enfriamiento RECAP
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Sistemas de Enfriamiento
32 / 34 11.07.2012
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Cassius Mazzeu
¿Preguntas?
11.07.2012
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¡Muchas Gracias! Cassius Mazzeu – Clariant
+55 11 9623-3593