¿Qué es el cloro?
El cloro es un elemento químico cuyo símbolo es «Cl» y su número atómico es 17. Está localizado en el grupo de los halógenos (grupo 17) y es el segundo halógeno más liviano después del flúor.
En condiciones normales y en estado puro forma dicloro (Cl2): un gas tóxico amarillo-verdoso formado por moléculas unas 2,5 veces más pesado que el aire, de olor desagradable y tóxico. Es muy reactivo y soluble en agua.
Es un halógeno altamente reactivo que se encuentra en la naturaleza en forma de cloruro en sales de sodio (NaCl) y potasio (KCl). El cloro es utilizado comercialmente en una variedad de industrias y aplicaciones debido a sus propiedades químicas únicas y versatilidad.
¿Qué aplicaciones tiene el cloro?
Química
Es un elemento muy importante en la industria química, se puede usar como:
- Blanqueador: El cloro se utiliza en la fabricación de papel, textiles y productos químicos para blanquear y eliminar manchas.
- Plásticos: El cloro se utiliza como materia prima para producir cloruro de vinilo, que se utiliza para fabricar policloruro de vinilo (PVC).
- Pesticidas: El cloro se utiliza como ingrediente en la fabricación de algunos pesticidas.
- Productos farmacéuticos: El cloro se utiliza como materia prima para producir analgésicos, antiinflamatorios y medicamentos para el corazón.
- Combustibles: El cloro se utiliza en la producción de etanol y metanol.
- Química fina: es utilizado en la síntesis de químicos para la electrónica, fotografía y agricultura, entre otros.
Tratamiento del agua
También se utiliza en el tratamiento de aguas, ya sea para purificar el agua potable, eliminar microorganismos en aguas industriales y residuales, o bien para desinfectar el agua de las piscinas (entraremos más en detalle a continuación).
Cloración del agua para el tratamiento terciario de una EDAR
Desinfección mediante pastillas de tricloro
Desinfección del agua en una ETAP
Limpieza
Además de su uso en la producción de productos químicos, el cloro también se utiliza en la fabricación de blanqueadores y otros productos de limpieza.
El hipoclorito de sodio (NaClO), también conocido como lejía, es uno de los blanqueadores más comunes y se utiliza para blanquear ropa y otros materiales. También se utiliza en la limpieza de superficies y como desinfectante en hospitales y otras instalaciones.
Alimentación
El cloro también tiene aplicaciones en la industria alimentaria. Se utiliza para desinfectar superficies y equipos de procesamiento de alimentos, así como para controlar el crecimiento de microorganismos en la producción de alimentos y bebidas. Además, el cloro también se utiliza como ingrediente en la producción de algunos alimentos, como el queso y la salmuera.
El cloro es un oxidante fuerte y reacciona con muchos elementos para formar compuestos. Por ejemplo, reacciona con el hidrógeno para formar cloruro de hidrógeno (HCl), con el sodio para formar cloruro de sodio (NaCl, la sal de mesa), y en disolución acuosa forma el ácido clorhídrico (HCl) y el ácido hipocloroso (HClO), entre otros.
¿Y en tratamiento de aguas, cómo se usa? ¿Qué tipos de cloro existen?
Tipos de cloro más habituales
El hipoclorito de sodio, también conocido como lejía, es el tipo más común de cloro utilizado en la potabilización del agua y en la desinfección.
Se utiliza en forma líquida y se diluye con agua antes de su uso, siguiendo esta reacción:
Hipoclorito sódico (NaClO) + H2O ⇄ Ácido hipocloroso (HClO) + NaOH
El tricloro es un tipo de cloro que se utiliza comúnmente en tabletas o gránulos.
Se utiliza principalmente en piscinas para mantener el agua limpia, por su bajo coste y larga durabilidad, ya que actúa lentamente.
Si bien el tricloro es menos efectivo que el hipoclorito, puede ser suficiente para la desinfección, y tiene la ventaja de ser fácil de almacenar y usar.
El dicloro es otro tipo de cloro que se utiliza comúnmente en tabletas o gránulos, de aplicación principal en piscinas y spas.
Es similar al tricloro en su uso, con la particularidad que el dicloro se disuelve a mayor velocidad, por lo que puede ser útil para aplicaicones express (como tratamientos de choque)
Diferencias entre hipoclorito, dicloro y tricloro
Aunque los tres biocidas son eficaces para la desinfección, existen algunas diferencias clave entre ellos que pueden influir en su uso.
- Composición química: El hipoclorito se compone de cloro, sodio y oxígeno, mientras que el dicloro y tricloro son cloros orgánicos (contienen carbono e hidrógeno en su estructura química). El dicloro es un compuesto dihalogenado que contiene 2 átomos de cloro, mientras que el tricloro es un compuesto trihalogenado (contiene 3 átomos de cloro).
- Estabilidad: El hipoclorito es menos estable que el dicloro y el tricloro, es decir, se degrada más rápidamente en presencia de luz y calor. En caso de sobrecloración, la degradación del hipoclorito causada por el calor reducirá su concentración (Más o menos el 35% del cloro presente en el agua de la piscina se evapora en 1 hora en un día soleado). En el dicloro y el tricloro, la presencia de estabilizantes hace que su efecto desinfectante en el agua sea más duradero, y pueden almacenarse durante períodos de tiempo más largos (el siguiente punto va muy ligado a éste).
- Presencia de ácido isocianúrico: El dicloro y el tricloro contienen ácido isocianúrico (CYA, por sus siglas en inglés). El CYA se acumula en el agua con el tiempo y puede afectar su equilibrio químico, reduciendo el poder desinfectante del cloro (puedes leer en este artículo qué relación CYA/Cloro es recomendable). Una relación CYA/Cloro demasiado elevada lleva a que el cloro no haga su trabajo de desinfección. Por otro lado, el hipoclorito no contiene CYA, por lo que su poder desinfectante es en general mayor. El poder desinfectante del hipoclorito está influenciado sobretodo por el pH del agua.
- Nivel de pH: El hipoclorito de sodio tiene un pH muy alcalino (pH=11 para una concentración del 5,5%), por lo aumentará el pH del agua. El dicloro y el tricloro tienen un pH ácido; El dicloro en concreto tiene un pH=6,7 (ligeramente ácido, casi neutro) mientras que el tricloro tiene un pH=2,8 que puede acidificar mucho el pH del agua.
- Efecto en la corrosión: El hipoclorito es más corrosivo que el dicloro y el tricloro, lo que significa que puede dañar algunos materiales si se usa en grandes cantidades.
La clave: la relación entre pH y cloro
Especies del cloro en el agua según el pH
Cuando se añade cloro gas al agua, tienen lugar dos reacciones consecutivas:
Hidrólisis Cl2 (Cloro gas): Cl2 + H2O ⇄ HClO + H+ + Cl-Ionización HClO (ácido hipocloroso): HClO ⇄ H+ + ClO–Por otro lado, cuando se añade hipoclorito sódico (NaClO, el tipo de cloro más usado), sólo se realiza la 2ª reacción (ionización):
Ionización NaClO: NaClO + H2O ⇄ HClO + NaOHEl pH en estas reacciones es clave:
- A pH<2 todo el cloro está en forma de Cl2
- A pH>2 va apareciendo el HClO, llega a su máximo a pH=4, y a partir de ahí empieza a bajar, mientras aumenta el ClO–
- A pH>10 todo el cloro está en forma de ClO–
Porcentaje de cloro activo en función del pH
Como el poder desinfectante del cloro activo es de 40 a 80 veces superior al cloro potencial, nos indica la importancia de controlar el pH para garantizar un alto % de HClO (Cloro activo).
Como el rango de pH visualizado en el gráfico de arriba es demasiado amplio, a tu derecha tienes una versión acotada. En estos valores de pH es donde se dan la mayoría de tratamientos de agua con cloro. Este muestra el % cloro libre activo en función del pH del agua:
- A pH=7 tenemos un 78% de cloro activo
- A pH=7,5 tenemos un 53% de cloro activo
- A pH=8 tenemos sólo un 26% de cloro activo
- A pH=8,5 ya únicamente queda un 10% de cloro activo
Para entender estos datos, cabe pensar que por ejemplo a pH=8, de todo el cloro que echemos al agua, ¡Únicamente el 26% estará realizando su labor desinfectante! Es por eso que, para garantizar una correcta desinfección, debemos no elevar mucho el pH, teniendo en cuenta el resto de factores que juegan en la instalación.
Más adelante especificaremos los niveles de Cloro (y pH) aceptables en agua potable, en aguas industriales y en piscinas.
Cloro libre vs cloro total ¿Cuál es cuál?
Tal como hemos comentado, el Cloro libre corresponde a la suma del Cloro activo (HClO) con el Cloro potencial (ClO–).
Cabe mencionar que cuando se combinan en el agua el cloro con amoniaco y con materia orgánica nitrogenada, se genera Cloro combinado (o cloraminas). Este tipo de cloro, que no desinfecta, tiene un olor desagradable y además puede irritar los ojos y mucosas.
Tal como verás en el esquema de la derecha, la suma del Cloro libre más el Cloro combinado forman el Cloro total.
En el tratamiento del agua el parámetro más habitual a medir es el Cloro libre (lo encontrarás también como Cloro libre residual).
Sin embargo, la medición del Cloro combinado también puede darse, tanto en Análisis de Control como en Control en grifo, tal como estipula el RD 3/2023.
Nomenclatura del cloro
HClO = Ácido hipocloroso o Cloro activo
ClO– = Ion hipoclorito o Cloro potencial
HClO + ClO– = Cloro libre
NH2Cl = Monocloramina
NHCl2 = Dicloramina
NCl3 = Tricloramina
NH2Cl + NHCl2 + NCl3 + Cloraminas orgánicas = Cloro combinado
Cloro libre + Cloro combinado = Cloro total
El cloro en el agua potable
¿Cuántos ppm dosificar según la normativa?
Tal como especifica el Real Decreto 3/2023 (puedes ver un resumen de la ley aquí), se recomienda que, de forma general, existan al menos niveles de 0,2 mg/L de cloro libre en todos los puntos de la red de distribución, sin sobrepasar 1,0 mg/L (ver Anexo I, parte C).
- Para garantizar que la desinfección sea eficaz, la Nota 8 del Anexo I parte C recomienda que durante 30′ se mantengan unos niveles de cloro libre residual de al menos 0,5 mg/L con un pH inferior a 8,0 y como máximo, una turbidez de 1 UNF.
- A efectos prácticos, el rango ideal de cloro libre está comprendido entre 0,5 mg/L y 1,0 mg/L.
- Es importante destacar que se recomienda mantener un pH<8, un valor que conlleva un % de cloro libre activo del 26%. Este valor habilita el uso de una amplia gama de sensores.
- La recomendación de un valor máximo de Turbidez no influye directamente al escoger qué sensor de cloro usar.
¿Qué sensor es recomendable?
Para este rango, no tenemos ninguna duda: la célula galvánica CG-CL2 es la mejor opción calidad/precio en agua potable.
- Es un sensor extremadamente robusto: puede trabajar con aguas de conductividades muy variables, y permite seguir operando aún con presencia de minerales (hierro, manganeso…) que inhabilitan el resto de modelos del mercado.
- Requiere un muy bajo mantenimiento: no requiere rellenar electrolito al ser un sensor que trabaja al pH real del agua.
- Su vida útil base (2 años) es extendible a 4-5 años si se sustituye sus recambios base: el ánodo y las perlas de vidrio de autolimpieza.
En este enlace puedes revisar sus especificaciones técnicas al completo
¿Cómo uso la célula galvánica CG-CL2?
Su puesta en marcha es sencilla, la resumimos en estos siete pasos:
- Instalar la sonda en by-pass, en un panel como éste. Conectar la entrada y salida de agua de la sonda al panel, son de 3/8″.
- Poner en marcha el flujo de agua por el panel (el panel tiene E/S de 1/2″).
- Girar el regulador de caudal del sensor CG-CL2, de modo que el flotador ascienda hasta el tope superior, para eliminar el aire acumulado.
- Cuando el caudal de agua sea estable, exento de aire, ajustar el flotador al nivel indicado con una marca.
- La calibración se realizará siguiendo el protocolo indicado en el manual del equipo. Puedes descargar el manual que quieras aquí.
- Recuerda que en el proceso de calibración se debe contrastar el valor del sensor con un instrumento de contraste. Lo más habitual es usar un fotómetro con el método DPD-1 para medir el cloro libre.
- La operación de calibración, se repetirá transcurridas 24 horas tras la primera calibración.
¿Qué limitaciones tiene este sensor?
- Es un sensor diseñado para trabajar con un % de cloro libre activo superior al 30%. Si bien se puede llevar al límite de la normativa (con pH=8 se obtiene un 26% de cloro libre activo), recomendamos un pH<7,8 para que la señal sea lo más potente posible.
- Cabe destacar que en caso de trabajar a un pH cercano a pH=8, se consigue un resultado mucho más favorable si se mantiene el pH de forma estable. Para rangos de trabajo de pH alrededor de 7,2-7,6 no tendrás ningún tipo de problema.
- Por otro lado, el caudal es una variable que puede afectar al funcionamiento del sensor. Recomendamos mantener el caudal alrededor de 40 L/h y que este sea también constante.
- La célula galvánica es un sensor que mide únicamente el cloro libre (en base al cloro libre activo). En caso que busques medir el cloro combinado, deberás optar por otro sistema de medición.
Aplicaciones relacionadas
¿Te gustaría ver ejemplos reales donde montamos la sonda galvánica? En nuestra sección de aplicaciones tenemos multitud de ejemplos, te dejo aquí abajo nuestra solución propuesta para las ETAP.
⇩ Haz click en la imagen para ver cómo controlar el Cloro y la Temperatura del agua en una ETAP
Caso extremo: agua potable con pH>8
Si bien el Real Decreto 3/2023 recomienda limitar a pH<8 su valor, existen instalaciones donde, por sus características, el valor de pH será mucho más elevado. Para estos casos contamos con nuestro sensor CC1-MA5:
- Es un sensor de tipo amperométrico cerrado, con una membrana que contiene un electrolito específico para la aplicación.
- Este electrolito compensa la influencia del pH en la lectura de cloro, ¡Por lo que podrás trabajar hasta pH=12!
- Eso sí, deberás ir rellenando cada 3 meses la membrana con electrolito, y sustituir la membrana pasados 10-12 meses.
Si quieres saber más, en este enlace puedes revisar sus especificaciones técnicas al completo
El cloro en aguas industriales
¿Cuántos ppm dosificar según la normativa?
El nuevo Real Decreto 487/2022 (entra aquí para ver el resumen que hicimos), tiene una novedad importante: no especifica un rango de trabajo del cloro para torres de refrigeración y condensadores evaporativos (las aplicaciones principales en aguas industriales).
¿Quién determina las concentraciones de trabajo? El titular de la instalación (junto con el personal técnico que realice actividades en la instalación) deberá fijar los rangos de trabajo del biocida en cuestión, Cloro en este caso.
Y tal como hemos comentado antes, la efectividad del cloro como desinfectante está estrechamente relacionada con el pH. Por lo tanto, al usar Cloro como biocida, implícitamente se estará escogiendo un rango de pH.
Y en la práctica, ¿Cuánto cloro dosificar y a qué pH?
- Si bien el RD 487/2022 es la normativa oficial y no da una cifra exacta, podemos revisar el anterior Real Decreto 865/2003 (entra aquí para accederlo) para tener un orden de magnitud. El Anexo 4 indica que hay que mantener unos niveles de cloro residual libre de 2 mg/l mediante un dispositivo automático (como hace el C-650 o el nuevo C-650T).
- El Anexo 4 también expone que el pH se mantendrá entre 7 y 8 upH, valores que son muy parecidos a los usados en agua potable.
Por otro lado, comentarte que es habitual que en aguas industriales se trabaje con Bromo (visita su artículo dedicado aquí), ya que permite trabajar con pH más elevado.
¿Qué sensor es recomendable?
- Si vas a trabajar a un pH entre 7 y 8, la célula galvánica CG-CL2 es la opción más robusta (ve sus especificaciones aquí)
- Este sensor puede trabajar con conductividades a partir de 100 uS. Además aguanta la presencia de minerales (Hierro, Manganeso…) que inhabilitan otros tipos de sensores.
- Al ser un sensor amperométrico abierto, no hay que rellenar electrolito ni cambiar membranas, por lo que su mantenimiento es muy bajo.
- Su vida útil base (2 años) es extendible a 4-5 años si se sustituye sus recambios base: el ánodo y las perlas de vidrio de autolimpieza.
- Si vas a trabajar con un pH>8, entonces necesitarás un sensor amperométrico cerrado. El modelo CC1MA5 es la opción más adecuada (lee más aquí).
- Este sensor, al estar compensado internamente, permite trabajar hasta pH<12, ideal para casos con un % de cloro activo muy bajo.
- Es un sensor que requiere de cierto mantenimiento, teniendo que rellenar cada 3 meses la membrana con electrolito, y sustituir la membrana pasados 10-12 meses.
El cloro en piscinas
¿Cuántos ppm dosificar según la normativa?
En el caso de las piscinas, la normativa vigente es el Real Decreto 742/2013, que dice lo siguiente:
- En el Anexo I se especifica que debe existir una concentración de cloro libre residual entre 0,5 y 2,0 ppm.
- Cuidado con las sobrecloraciones: una concentración de cloro libre residual superior a 5,0 ppm llevará a cerrar la piscina al público de inmediato (hasta que se normalice su valor dentro de los valores de la normativa).
- Además, el Anexo I deja muy claros los valores de pH, que siempre deberán estar entre 7,2 y 8,0 upH.
¿Qué sensor es recomendable?
- Como el rango de pH de piscinas es estrecho (7,2 a 8,0 upH), la célula galvánica CG-CL2 no te dará ningún problema y tiene la mejor relación calidad/precio (ve más aquí).
- Es un sensor robusto y con bajo mantenimiento (no hay que rellenar electrolitos, es un sensor abierto).
- Su vida útil base (2 años) es extendible a 4-5 años si se sustituye sus recambios base: el ánodo y las perlas de vidrio de autolimpieza.
- Si quieres una precisión milimétrica, y necesitas un rango de trabajo amplio, ¡nuestro sensor CE-CL3 es imbatible!
- Esta sonda lee hasta 5 ppm de cloro y tiene una referencia muy estable, por lo que detectará cualquier traza de cloro (leer 0,2 o 0,3 ppm es algo posible con este modelo).
- Esta precisión se consigue con un electrodo de trabajo y un electrodo de referencia. Además, emplea electrolito que deberás rellenar cada 3 meses, y hay que sustituir la membrana pasados 10-12 meses.
- Entra aquí para conocer más acerca este modelo de sensor.
Aplicaciones relacionadas
¿Te gustaría ver ejemplos reales donde se usa el sensor CE-CL3? En nuestra sección de aplicaciones tenemos multitud de ejemplos, te dejo aquí abajo nuestra solución propuesta para piscinas.
⇩ Haz click en la imagen para saber cómo regular el pH y el Cloro libre de forma precisa en una piscina.
