Consideraciones generales en sistemas de ozono

Desde que en 1893 se instaló en Holanda el primer equipo de ozono a la fecha, la tecnología de esta forma química del oxígeno se ha extendido a lo largo de diferentes tipos de fronteras tanto geográficas, como sociales y tecnológicas. Las variedades de aplicaciones en las que se usa el principio químico de oxidación del ozono, continúan consolidándose significativamente. Lo que inicialmente fue, en 1785 para Van Marum, un aire extraño cercano a sus máquinas, para Siemens, en 1857 fue el detonante  para el diseño del primer generador de ozono.
Hoy, más de dos siglo después, miles de empresas han comprobado la efectividad de este gas existente naturalmente en la atmósfera a una altura de entre 15 y 30 km.

Como el uso más difundido es la degradación de orgánicos, se extiende rápidamente esta aplicación a la industria de alimentos y bebidas como desinfectante estrella desfalcando a su ya posicionado rival: el cloro. Las ventajas que el ozono presenta frente éste son tan contundentes que casi ninguna industria que ha conocido su potencial ha continuado al margen. No genera residuos, no requiere un manejo especial, tiene un costo de producción muy bajo, se genera en el mismo sitio en el que se utiliza, son maquinarias simples de operar, es 90 veces más oxidante, etc…

A continuación se explican los principales factores a tomar en cuenta en el diseño de un buen sistema de transferencia: Vénturis/Difusores, dosificación, residual y tiempo de contacto (tanque de contacto).

Vénturis o difusores
El ozono se mezcla con el agua para desinfectarla en una forma sumamente simple: se burbujea el gas en el agua mediante vénturis o difusores. Se cree que la forma más moderna y eficiente de mezclar el ozono es con vénturis sin embargo, hay muchos casos en los que la transferencia es igualmente efectiva usando difusores a un costo mucho más bajo. Para la elección de un buen medio de transferencia hay que hacer ciertos cálculos que tomen en cuenta variables como flujo, presión, diseño del proceso, etc… y elegir la opción más conveniente en cada caso. Es importante destacar en este sentido, que aunque el vénturi o el difusor son ambos elementos sencillos, requieren de un diseño especial  que pocas compañías consiguen de modo que hay que buscar marcas confiables (Mazzei, Filtros Limited, etc…) También hay que tener cuidado de hacer una buena selección de estos ya que influyen directamente en el tamaño de la burbuja, en su dispersión en el agua y consecuentemente, en la eficiencia de transferencia del ozono al agua.

Dosificación
Cuando el ozono se agrega al agua para desinfectarla después de un proceso de tratamiento, es importante saber que menos de 1 mg/L de ozono resultaría ineficiente para generar el famoso e importantísimo residual de ozono. Hay que tener en cuenta que existen variantes que hay que tomar en cuenta ya que podrían aumentar este valor.

Residual
En su proceso de oxidación, el ozono entra en contacto con diferentes elementos que tiene el agua además de toda la materia orgánica que deseamos eliminar. En principio todo el ozono que se le añade a cada litro de agua es consumido por un sin número de estos elementos, de modo que es necesario dosificar una cantidad de ozono que complete la oxidación de los elementos generales del agua más otro tanto para lograr que elimine toda la materia orgánica no deseada y la desinfecte. ¿Cómo se puede saber cuándo el ozono terminó con su proceso de oxidación y el agua ha sido desinfectada? Con el residual de ozono. El residual de ozono es una medida del exceso de ozono que hay en el agua después de que este satisfizo todos los requerimientos de oxidación. Un agua sin residual indicaría que aún quedan elementos por oxidar lo que significa que aún puede haber materia orgánica no deseable y que no ha sido atacada por el ozono. La falta de residual de ozono en el agua se puede deber a varias causas: Un mal diseño, un generador pequeño, un sistema de transferencia no muy eficiente, problemas en el generador, etc… En la práctica, esta carencia se nota fácilmente en el tiempo de vida de anaquel de los productos. Cuando las botellas con ozono residual pueden durar hasta 2 años, las que no tienen ozono pueden mostrar crecimiento bacteriológico (manchas de color verdoso) enseguida.

Tiempo de Contacto (Tanque de contacto)
El tiempo de contacto es un parámetro químico relativo al tiempo que requieren las reacciones químicas para efectuarse. Por ejemplo: para que la levadura pueda fermentar la masa es necesario darle un periodo de tiempo; En los pegamentos por ejemplo, muchas veces son necesarios días para que las reacciones químicas de éstos se lleven a cabo eficientemente. De igual forma sucede con la química del agua; el ozono necesita de cierto tiempo para poder efectuar su trabajo. Cuando éste tiempo no se le da al flujo por medio de un tanque adecuado, el ozono únicamente se entremezcla con el agua sin llegar al plano de su acción molecular. Este tiempo reflejado en la geometría de un tanque puede verse afectado por condiciones ajenas al proceso ya que el ozono es un gas se ve sometido a los efectos naturales de temperatura, altitud (presión) que pueden ayudar o dificultar su acción de “mata-bichos” y deben de ser tomados en cuenta en el diseño de un sistema de ozono..
Es importante explicar que aunque muchas veces podría parecer que el agua se está ozonando porque huele a ozono, sucede que este ozono es el que no ha llegado a entremezclarse bien y escapa rápidamente del agua por efecto natural de cualquier gas sin llegar a niveles micro-orgánicos. Es importante aclarar que el olor del agua a ozono es algo característico de la existencia de ozono sin embargo, no siempre es indicativo de una transferencia de ozono y por tanto, una desinfección exitosa.

Preparación del aire de alimentación
En lo que corresponde a la parte de generación de ozono también hay situaciones importantes. Si bien un sistema de ozono es de funcionamiento y principios sencillos, es importante que estos principios estén contemplados y bien aplicados cuando se instala un sistema

Aire seco
Primeramente el lugar donde ocurre la reacción de ozono: la celda; debe estar libre de humedad ya que las descargas eléctricas que se generan para producir el ozono del oxígeno del aire, en presencia de agua también producen ácido nítrico a partir del nitrógeno y la humedad que normalmente tiene el aire. El ácido nítrico es un químico intrínsecamente tóxico, por esto, es necesario secar el aire antes de introducirlo a la celda. Muchos equipos cuentan con secadores integrados pero muchos requieren de pequeños elementos periféricos que deben ser contemplados y añadidos al generador para secar el aire por quien venda el equipo. La mayoría de fabricantes profesionales contemplan estos dispositivos en sus diseños.

Libre de aceite
Otro detalle que también es importante señalar, es que los compresores comunes (lubricados por aceite) envían partículas de este aceite a la celda de ozono. Estas pequeñas partículas de aceite se van depositando en la celda de ozono impidiendo una descarga adecuada y, al paso del tiempo, la formación de una pequeña película de aceite en la celda de ozono consigue bajar la producción del generador significativamente. Por tanto, es necesario utilizar compresores libres de aceite o, si se ha de usar compresores lubricados colocar sistemas de filtrado y secado para proteger la celda y asegurar una buena producción de ozono.

La información anteriormente presentada aunque general es esencial a la ingeniería de ozono que cualquier persona responsable de sistemas de ozono debe conocer y dominar. Se han explicado los parámetros básicos pero aún se podría profundizar mucho más en el tema ya que existen factores como corrección de producción, residual y contacto por la altura y la temperatura de cada lugar, elementos adicionales al agua como fierro y manganeso que afectan la dosificación base, etc… que afectan la ozonación del agua. Esperemos que esta información le sea de utilidad para entender mejor al ozono y evaluar su proceso de ozonación.
Cualquier duda estoy a sus órdenes: luis_siliceo@ozonopolaris.com.mx

Notiagua, Revista de la Anpdapac