Metodo Para Precisar La Dosis UV Mediante Validación Del Reactor
Soluciones de TrojanUV

La dosis UV que dispensa un reactor es el parámetro clave utilizado para confirmar la correcta calibración del sistema UV para una aplicación específica. Por ello, se requiere una verdadera línea de referencia de rendimiento para garantizar que los requisitos se cumplen en las condiciones de diseño. La precisión de los datos obtenidos mediante validación bioanalítica elimina cualquier ambigüedad de la línea de referencia.

Por contraste, las estimaciones teóricas del rendimiento del equipo (p. ej. utilizando el software UVDIS 3.1) son propensas a exagerar la dosis UV dispensada porque no toman en cuenta factores reales que acontecen en la practica. Como resultado, el método más preciso para determinar y cuantificar la dosis UV dispensada por un reactor es la validación bioanalítica. En la validación bioanalítica de un reactor, se comprueba rigurosamente el sistema UV real utilizando una amplia gama de calidades de agua para caracterizar el rendimiento del sistema y posibilitar una calibración precisa y garantías de rendimiento.

¿Qué es un Bioanálisis? 

El bioanálisis es un procedimiento utilizado para determinar la dosis UV de un reactor UV midiendo la desactivación de organismos de riesgo a diversas tasas de flujo y de calidades de agua.

La Calibración Teórica no es Exacta

El software de calibración UVDIS 3.1 permite a los ingenieros estimar la dosis UV teórica. El software UVDIS 3.1 se desarrolló hace casi 20 años, momento en el que sólo se disponía de lámparas comerciales de baja potencia. De hecho, las ecuaciones de la herramienta se basan en sistemas de lámparas de este tipo.

El software UVDIS 3.1 no fue diseñado para las tecnologías de lámpara de alto rendimiento y las geometrías avanzadas de los reactores que se utilizan en la actualidad. Por ello, el software exagera de manera significativa la dosis dispensada por el sistema UV.

La Figura 1 muestra un ejemplo de un proyecto en el que UVDIS exageró la dosis dispensada en comparación con los datos de campo del reactor obtenidos mediante validación bioanalítica. De utilizarse como herramienta de diseño el programa UVDIS, el sistema UV resultante correria el riesgo de no cumplir con el nivel de desinfeccion requerido.

Figura 1. Dosis según UVDIS y validación bioanalítica. Las dosis se muestran normalizadas (sin unidades) para reflejar las magnitudes relativas de rendimiento. (Fuente: Petri, 2005)

La Validación Bioanalítica es un Método Extensamente Reconocido 

La validación bioanalítica es un proceso mediante el cual se recopilan datos basados en el rendimiento real de un sistema UV bajo diversas condiciones reales. Por ello, es un proceso muy utilizado por importantes ingenieros, fabricantes, reguladores, así como en las directrices de diseño (p. ej. las Directrices de desinfección UV de NWRI/AwwaRF, mayo de 2003 y el Manual de desinfección UV de USEPA, noviembre de 2006).

Por ejemplo, la mayoría de las regulaciones sobre agua potable no aceptan los cálculos de dosis teóricos para el tratamiento de aguas potables por sus imprecisiones inherentes. Sólo se aceptan aquellos sistemas validados mediante bioanálisis para garantizar la protección de la salud pública.

La Validación Bioanalítica Utiliza Datos Empíricos

A diferencia de los métodos teóricos, como el UVDIS 3.1, la validación de campo proporciona una evaluación auténtica de la dosis UV real dispensada, teniendo en cuenta una gran variedad de condiciones operativas, tasas de flujo y calidades de agua, tal y como se resume en la Tabla 1.

La validación de campo es el único método que permite incluir de manera precisa los valores reales de rendimiento y espaciado de las lámparas, eficiencia de los balastos, hidráulica de flujo, transmisión de la funda de cuarzo y otras variables que afectan al rendimiento de la desinfección. Los cálculos de dosis teóricos son inherentemente imprecisos, ya que no pueden caracterizar la distribución de los tiempos de residencia del reactor y el rendimiento UV de sus lámparas. Se basan en el tiempo de retención teórico y la intensidad teórica, presunciones que no tienen en cuenta la diversidad de configuraciones de los sistemas de UV que encontramos en la actualidad, como se ejemplifica en la Tabla 2.

Es más, muchas de estas presunciones se toman como modelos teóricos y, antes de que un modelo pueda considerarse válido, ha de compararse y contrastarse con resultados reales de ensayo en campo, cosa que en raras ocasiones se hace y que presenta un alto riesgo cuando el modelo se utiliza para la calibración de un reactor. La validación bioanalítica es completamente diferente, puesto que su metodología implica comprobar el reactor utilizando diferentes condiciones de calidad del agua y los datos empíricos recogidos, para llevar a cabo la calibración.

Tabla 1. La tabla anterior resume las diferencias entre la validación bioanalítica y los cálculos teóricos de UVDIS.

Validación bioanalítica (dosis dispensada)UVDIS (dosis teórica)
• Ensayo real de un sistema UV a escala completa realizado utilizando una amplia gama de parámetros de tasas de flujo y calidad del agua

• Determina la dosis UV dispensada basándose en la tasa real de eliminación de los microorganismos que fluyen en el reactor

• No se hacen presunciones de los parámetros del sistema, como la intensidad de lámpara, mezclado, puesta en cortocircuito y rendimiento hidráulico

• Los protocolos de validación han sido meticulosamente definidos por la USEPA y la NWRI/AwwaRF
• El programa no ha sido aprobado por la USEPA, ni se ha ido actualizando con los nuevos avances en tecnología UV

• Uno de los datos clave para el cálculo es la salida de corriente de la lámpara (vatios), no obstante, no existe ningún método estándar aceptado por la industria para la medición absoluta del rendimiento de una lámpara

• El programa no tiene en cuenta parámetros operativos críticos como la hidráulica, la mezcla, la transmisión en la funda de cuarzo, etc. Los valores se presuponen y no se verifican en el UVDIS 3.1

Tabla 2. Los cálculos teóricos exageran la dosis (ya que subestiman el número de lámparas requeridas) como se explica en un estudio independiente (Hartfelder, 2002).

Método de calibraciónSistema UV de la competencia
(lámparas de 330 W)
TrojanUV3000Plus
(lámparas de 250 W)
UVDIS4042
Bioanálisis5548
Recomendación
del fabricante
3448
ResumenSistema UV no calibrado adecuadamente, puesto que las pruebas bioanalíticas demuestran que se necesitan 55 lámparas para poder conseguir la dosis requerida.Sistema UV calibrado con precisión basándose en datos empíricos y respaldado por una garantía de rendimiento de la desinfección de por vida.
Figura 2. El sistema de desinfección TrojanUV3000Plus ha sido validado por un tercer organismo independiente y está respaldado por una garantía de rendimiento de desinfección de por vida. Las plantas pueden estar seguras de que con Trojan sus equipos UV son diseñados de forma adecuada por lo que cumplen con el rendimineto previsto.

Ejemplo de Instalación

En 2002, Longmont, Colorado, EE. UU. instaló un sistema UV de la competencia, que fue incapaz de conseguir los límites de desinfección permitidos. Entre los muchos factores que contribuyeron al fracaso del sistema de desinfección, se incluye la mala calibración del sistema UV.

En 2007, la planta de tratamiento de aguas residuales instaló un sistema TrojanUV3000Plus™ (similar al de la Figura 2) calibrado mediante validación bioanalítica y desde entonces es capaz de conseguir los límites de desinfección permitidos de manera fiable. Esto subraya la importancia de una calibración adecuada basada en la validación bioanalítica para garantizar el rendimiento de la desinfección (Youngberg, 2008).

Referencias:

Petri, B., Scheible, O.K., Lawryshyn, Y., Robinson, J., Sasges, M. UVDIS Requires Validation for Sizing UV Reactors. HydroQual Inc. & Trojan Technologies Inc. WEFTEC, 2005.

Hartfelder, J. Ultraviolet Light Process Model Evaluation. Brown and Caldwell, 2002.

Youngberg, C., Marko, K. UV Disinfection for a Real-World Effluent. Water Environment Federation, March 2008.