celdas electrolíticas para la producción in situ de

CELDAS ELECTROLÍTICAS
PARA LA PRODUCCIÓN IN SITU
DE HIPOCLORITO DE SODIO
UNIDAD DE APOYO TÉCNICO PARA
EL SANEAMIENTO BÁSICO DEL ÁREA RURAL
CELDAS ELECTROLÍTICAS
PARA LA PRODUCCIÓN IN SITU
DE HIPOCLORITO DE SODIO
Ricardo Rojas
Sixto Guevara
Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente
División de Salud y Ambiente
Organización Panamericana de la Salud
Oficina Sanitaria Panamericana – Oficina Regional de la
Organización Mundial de la Salud
Auspiciado por la Agencia Suiza para el Desarrollo y la Cooperación
Lima, 2002
TABLA DE CONTENIDO
1.
2.
3.
3.1
3.2
4.
5.
5.1
5.2
5.3
6.
7.
7.1
7.1.1
7.1.2
7.2
7.2.1
7.2.2
7.2.3
7.2.4
8.
9.
10.
Anexo
Introducción
Antecedentes
Objetivos
Objetivo general
Objetivos específicos
Aspectos teóricos
Materiales y métodos
Evaluaciones realizadas
Equipos evaluados
Metodología
Resultados
Discusión de resultados
Capacidad de producción de cloro de las celdas electrolíticas
Producción de hipoclorito de sodio con una concentración entre 5 a 6 Cl2/L
Producción de hipoclorito de sodio hasta alcanzar una concentración constante
Factores que influyen en la capacidad de producción de la celda electrolítica
Temperatura de la salmuera
Inmersión de la celda
Tipo de sal
Efecto de la concentración de salmuera en el amperaje
Conclusiones
Recomendaciones
Referencias bibliográficas
CELDAS ELECTROLÍTICAS PARA LA PRODUCCIÓN IN SITU DE
HIPOCLORITO DE SODIO
RESUMEN
Rojas, Ricardo; Guevara, Sixto. Celdas electrolíticas para la producción in situ de sodio. Lima: CEPIS, Unidad
de Apoyo Técnico para el Saneamiento Básico del Área Rural (UNATSABAR); 2002. 32 p.
Se presentan los resultados de la investigación sobre celdas electrolíticas para la producción in
situ de hipoclorito de sodio, especialmente diseñados para lugares que no tiene fácil acceso a
cloro. Se probaron cinco marcas de equipos, de diferentes modelos, totalizando 12 equipos
generadores de hipoclorito de sodio. En la evaluación se obtuvo una tasa de producción para
cada uno de ellos. Un solo equipo producía el desinfectante con una tasa menor a 1 g Cl2/amp-hr;
dos de ellos estaban entre 1,0 y 1,5 g Cl2/amp-hr, siete estaban dentro del rango 1,51 y 2,0 g
Cl2/amp-hr y los últimos tenían una tasa mayor a 2,01 g Cl2/amp-hr.
Asimismo, se evaluó la influencia de la temperatura de la salmuera, la inmersión de la celda y el
tipo de sal en la producción del hipoclorito de sodio. Los resultados demostraron que una
producción mantenida a temperatura constante de 25 °C puede alcanzar fácilmente la
concentración de 10 g Cl2/L, mientras que una producción sin control de temperatura que alcanza
los 41,5 °C sólo llega hasta 8,5 g Cl2/L. En el caso de la inmersión de la celda, pudo observarse
que cuando los electrodos tenían una carga de salmuera de 31 cm sobre ellos, la producción
alcanzó la concentración de 5 g Cl2/L, 25 minutos antes respecto a una producción en la cual la
salmuera apenas cubre los electrodos. En cuanto al tipo de sal pudo observarse que la
concentración de 5 g Cl2/L se alcanzó con la sal peletizada antes que con las sales de cocina e
industrial; los tiempos registrados para un volumen de 30 litros fueron: 6 horas 45 minutos, 7
horas 10 minutos y 7 horas 42 minutos respectivamente.
Estos resultados permitieron establecer condiciones de selección y operación de estos equipos
para ser utilizados en la implementación de sistemas locales de desinfección de agua y
alimentos al nivel domiciliario.
1
INTRODUCCIÓN
La producción de hipoclorito de sodio mediante la electrólisis de la salmuera fue una de las tecnologías seleccionadas y empleadas en la implementación de los sistemas locales de desinfección de agua y alimentos en el
nivel domiciliario. Tal implementación se ha efectuado en cumplimiento del Convenio de Cooperación
Técnica suscrito entre el Ministerio de Salud del Perú y la Organización Panamericana de la Salud a través del
Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente. La producción del hipoclorito de sodio
se realizó con equipo simple, de bajo costo y accionado por energía eléctrica pública y energía solar.
La información proporcionada por los fabricantes y la bibliografía revisada no aportaba detalles acerca de las
propiedades de las celdas electrolíticas y la información técnica disponible no permitía definir el tiempo de
operación del equipo que garantizara la concentración adecuada del hipoclorito de sodio. Por otro lado, en el
caso de los equipos accionados por energía solar, esta información permitiría optimizar y diseñar en forma
adecuada los paneles solares y el acumulador eléctrico.
Este Informe Técnico realizado con el apoyo de la Agencia Suiza para el Desarrollo y la Cooperación
(COSUDE), expone los resultados de los ensayos realizados para determinar la capacidad de producción de
las celdas electrolíticas, así como los factores que favorecen o interfieren en la producción de la solución de
hipoclorito.
1
2
ANTECEDENTES
Generalmente, las aguas naturales contienen numerosos gérmenes, algunos de los cuales pueden ser
patógenos. Estos gérmenes patógenos suelen estar en el suelo o en las aguas contaminadas con heces de
personas o de animales. De este modo, el agua se convierte en un vehículo de transmisión de enfermedades
como el cólera, tifoidea, paratifoidea, hepatitis, disentería amebiana y viral, entre otras.
Actualmente, la mayor parte de las poblaciones rurales de los países en vías de desarrollo se abastece de agua
no apta para el consumo humano. Como consecuencia de ello, los índices de enfermedades relacionadas con
el agua son altos; sin embargo, estas enfermedades pueden ser evitadas mediante la desinfección del agua.
La desinfección del agua para consumo humano mediante la aplicación de cloro o sus derivados, es un
proceso aceptado en todo el mundo para suministrar agua de buena calidad bacteriológica. Sin embargo, en la
mayor parte de los países en vías de desarrollo, el abastecimiento regular de desinfectantes a ciudades
apartadas o comunidades rurales, es un problema por la falta de un adecuado sistema vial que facilite el
transporte y distribución del desinfectante.
En el tratamiento del agua de consumo humano en el nivel rural y en algunos casos en el nivel urbanomarginal, la producción del desinfectante en el mismo lugar de tratamiento por medio de procesos
electroquímicos, es una alternativa que cada día tiene mayor aceptación. La producción electrolítica del cloro
es un proceso conocido en la industria química y actualmente se dispone de pequeñas celdas que han
demostrado su confiabilidad, simplicidad y bajo costo de operación y mantenimiento.
3
OBJETIVOS
3.1
Objetivo general
Determinar las características operativas de diversos equipos de electrólisis de salmuera.
3.2
Objetivos específicos
Evaluar la tasa de producción de hipoclorito de sodio de diversas celdas electrolíticas.
4
ASPECTOS TEÓRICOS
La solución de hipoclorito se obtiene mediante la electrólisis de una solución de salmuera preparada con
cloruro de sodio o sal común. El proceso de descomposición de la solución de cloruro de sodio se efectúa por
medio de una celda electrolítica constituida de dos elementos diferentes. En el presente caso, se han evaluado
celdas cuyo cátodo está compuesto de titanio y el ánodo de titanio recubierto por óxidos de metales nobles
como platino, iridio y rutenio. Este tipo de electrodo se denomina DSA (dimensional stable anode).
El proceso de descomposición se desarrolla, en cada uno de los electrodos, de acuerdo con las siguientes
reacciones:
ánodo:
Cl-
⇒
½Cl2 + e-
(1)
cátodo:
H2O + e-
⇒
½ H2 + OH-
(2)
El cloro liberado en el ánodo, tiende hacia una rápida reacción de desproporción y produce ácido hipocloroso,
cloruro e iones hidronio:
Cl2 + H2O ⇒ HClO
+ Cl- + H+
2
(3)
El ácido hipocloroso de la reacción anterior entra en equilibrio químico y la proporción de cada uno de ellos
depende del valor de pH:
HClO
⇔ H+ + ClO-
(4)
Este equilibrio origina la presencia de iones de hidrógeno e hipoclorito. Las reacciones (3) y (4) son favorecidas por la presencia de los iones hidroxilos generados en (2), que estequiométricamente son mayores que los
iones hidronios generados en estas dos últimas reacciones, debido al equilibrio químico que se presenta en
(4). Esto produce un rápido aumento en el pH de la solución al inicio del proceso de la electrólisis.
Adicionalmente, en el proceso de la electrólisis ocurren otras reacciones secundarias que afectan de una manera u otra la tasa de producción de hipoclorito de acuerdo con las ecuaciones siguientes:
a)
Oxidación anódica del ion hipoclorito (ClO-) que conduce a la formación de cloratos y disminución del
pH:
6ClO-
b)
+ 3H2O ⇒ 2ClO3- + 2Cl- + 6H+ + ½O2
⇒
2H+ +
O2
+
4e-
(7)
Reacción química entre el ion hipoclorito y el ion ácido hipocloroso que produce iones cloratos (ClO3-)
y una disminución del pH:
ClO- + 2HClO
e)
(6)
Reducción catódica del ion hipoclorito (ClO-) que produce el incremento del pH:
ClO- + H2O + 2e- ⇒ Cl- + 2OH-
d)
(5)
Descarga anódica de iones hidroxilo (OH-) con la consiguiente disminución del pH:
2OH-
c)
+ 6e-
⇒
ClO3- + 2Cl- + 2H+ (reacción muy lenta)
(8)
Pérdida de eficiencia:
2ClO- ⇒
O2
+
2Cl-
(9)
El análisis de las reacciones anteriores permite determinar que una parte de la energía está dirigida a la producción del cloro libre, bien sea bajo la forma de ácido hipocloroso (HClO) o ion hipoclorito (ClO-), otra
parte a la transfomación del cloro libre a cloratos y cloruros, así como al desdoblamiento de los iones
hidroxilos. Finalmente, una no menos importante, parte de la energía se pierde bajo la forma de calor.
5
MATERIALES Y MÉTODOS
5.1
Evaluaciones realizadas
Inicialmente, las pruebas estuvieron dirigidas a determinar la capacidad de producción de cloro libre de cada
modelo de celda electrolítica. Luego, en uno de los modelos de celda electrolítica, se realizaron pruebas
complementarias para determinar la influencia en la capacidad de producción de cloro libre de: a) temperatura
de la salmuera, b) grado de inmersión de la celda, y c) tipo de sal. También se determinó la influencia de la
concentración de la salmuera en la corriente eléctrica que circula a través de la celda electrolítica.
Adicionalmente, las celdas y fuentes de poder fueron evaluadas con respecto a su robustez, complejidad
constructiva, versatilidad y calidad de los insumos empleados en su construcción.
3
5.2
Equipos evaluados
Las pruebas se realizaron con nueve equipos proporcionados por cuatro diferentes fabricantes. En el cuadro
5.1 se presenta un resumen de las características operativas de las celdas y de la capacidad de producción
según el fabricante y en el cuadro 5.2 se exponen las características físicas de las celdas electrolíticas y fuentes de poder empleadas en la prueba.
MARCA
Sanilec
Dipcell
Clorid
Aquachlor
Yacu
Cuadro 5.1. Equipos evaluados
CARACTERÍSTICAS *
MODELO Corriente eléctrica
Capacidad
g Cl2 /h
Amp
2
40 - 45
45
6
50 - 55
100
Mini
4,5 - 4,7
9 - 10
A
12 - 15
20 - 25
B
30
40 - 45
C
60 - 68
100 - 110
L-30
12 - 14
15
AC - 5
5
5
AC - 25
17 - 19
20 - 25
YECl - 25
13 -17
25
YECl - 15
9- 13
15
YECl - 7
4 -7
7,5
* Según fabricante
Sanilec 2
Cuadro 5.2. Características de los equipos de electrólisis
Celda
Configuración de los electrodos
2 ánodos y 2 cátodos de
superficies cilíndricas en serie
Peso: 3,65 kg
dimensiones:
Diámetro exterior: 9,0 cm
ánodos: φ: 5,0 cm; altura: 15,3 cm
Altura: 95,0 cm
cátodos: φ: 3,6 cm; altura: 15,3
cm
Fuente
Panel de control
Voltímetro
Peso: 16,80 kg
Amperímetro
Ancho: 38,0 cm
Timer mecánico
Altura: 35,1 cm
Selector de amperaje de
Profundidad: 20,3 cm
8 posiciones
4
Observaciones
Los electrodos están
protegidos por un tubo
de PVC pesado. Los
cables no son muy flexibles. La celda tiene
pequeños agujeros superiores para la liberación del hidrógeno, así
como
ventilaciones
laterales.
Aunque es algo pesado
su lavado es fácil
Celda
Peso: 4,09 kg
Diámetro exterior: 9,0 cm
Altura: 102,6 cm
Sanilec 6
Fuente
Peso: 24,00 kg
Ancho: 38,0 cm
Altura: 38,1 cm
Profundidad: 20,3 cm
Celda
Configuración de los electrodos
2 ánodos y 2 cátodos de
superficies cilíndricas en serie
dimensiones:
ánodos: φ: 5,0 cm; altura: 20,5 cm
cátodos: φ: 3,6 cm; altura: 20,5 cm
Panel de control
Voltímetro
Amperímetro
Timer mecánico
Selector de amperaje de
8 posiciones
Configuración de los electrodos
Forma parte del recipiente
Recipiente
Sanilec mini
Dipcell A
Frasco plástico con tapa de
10 litros de capacidad
Fuente
Panel de control
Se conecta directamente a
una fuente externa de 12 V
Amperímetro
Celda
Configuración de los electrodos
Peso: 1,00 kg
Diámetro exterior: 6,3 cm
Altura : 50,0 cm
4 ánodos y 2 cátodos planos en
serie
Dimensiones
5,0 cm x 13,0 cm
Fuente
Panel de control:
Peso: 17,30 kg
Ancho: 40,0 cm
Altura: 50,0 cm
Profundidad: 20,0 cm
Celda
Dipcell B
1 ánodo y 2 cátodos planos en
paralelo
dimensiones:
6,2 cm x 2,7 cm
Peso: 1,80 kg
Diámetro exterior: 6,3 cm
Altura : 70,0 cm
Fuente
Peso: 20,50 kg
Ancho: 40,0 cm
Altura: 50,0 cm
Profundidad: 20,0 cm
Voltímetro
Amperímetro
Selector de amperaje de
3 posiciones
Configuración de los electrodos
4 ánodos y 2 cátodos planos en
serie
Dimensiones
6,5 cm x 32,5 cm
Panel de control:
Voltímetro
Amperímetro
Selector de amperaje de 3
posiciones
Observaciones
Tienen las mismas características estructurales que el equipo anterior; excepto que por
sus dimensiones es más
pesado y el lavado
demandará
mayor
esfuerzo
Observaciones
Los electrodos se encuentran dentro del recipiente de producción
de hipoclorito, lo que
dificulta la disolución
mecánica de la sal y el
lavado del recipiente, lo
que puede causar algún
tipo de daño a los
electrodos
Observaciones
Los electrodos están
protegidos por un tubo
de PVC. El cable de conexión a la fuente es
flexible, por lo que su
transporte y lavado son
fáciles.
El tubo tiene una buena
ventilación
superior
para la liberación de H2
y ventilaciones laterales
para un adecuado efecto
convectivo
Observaciones
Características similares
al equipo anterior
5
Celda
Dipcell C
Clorid L-30
Aquachlor 5
Peso: 3,40 kg
Diámetro exterior: 8,9 cm
Altura : 87 cm
Fuente
Peso: 30,5 kg
Ancho: 40,0 cm
Altura: 50,0 cm
Profundidad: 26,0 cm
Configuración de los electrodos
4 ánodos y 2 cátodos planos en
serie
Dimensiones
7,5 cm x 40,5 cm
Panel de control:
Voltímetro
Amperímetro
Selector de amperaje de
3 posiciones
Las mismas características estructurales que el
anterior, excepto que
por sus dimensiones
demanda algo de más
esfuerzo para su lavado
Celda
Forma parte del recipiente
de producción
Recipiente
Forma de tronco
piramidal
Ancho: 60,0 cm
Largo: 60,0 cm
Profundidad: 25,0 cm
Fuente
Peso: 6,50 kg
Ancho: 39,0 cm
Largo: 39,0 cm
Profundidad: 9,5 cm
Configuración de los electrodos
Observaciones
2 ánodos y 3 cátodos planos en
paralelo
Los electrodos se
encuentran en el
recipiente de producción
y están expuestos a
sufrir rayaduras durante
la disolución de sal o
durante su limpieza. La
liberación de gases no es
muy buena, debido a la
falta de una adecuada
ventilación
Celda
Configuración de los electrodos
Peso: 0,95 kg
Diámetro exterior: 7,2 cm
Altura: 39,5 cm
Tiene una configuración en serie
con 2 ánodos y 2 cátodos planos
Dimensiones
5,0 cm x 20,0 cm
Panel de control:
Voltímetro
Amperímetro
Timer eléctrico
Fuente
Dimensiones
4,2 cm x 4,2 cm
No evaluada
Celda
Aquachlor 25
Observaciones
Configuración de los electrodos
2 ánodos y 2 cátodos de
superficies cilíndricas en serie
Peso: 2,50 kg
Dimensiones
Diámetro exterior: 9,85 cm
Altura: 60,5 cm
ánodos: φ: 7,1 cm; altura: 7,3 cm
cátodos: φ: 6,3 cm; altura: 7,3 cm
Fuente
Panel de control:
Peso: 2,30 kg
Voltímetro
Ancho: 20,5 cm
Amperímetro
Largo: 22,2 cm
Timer eléctrico
Profundidad: 6,8 cm
6
Observaciones
Los electrodos están
protegidos
adecuadamente por un tubo de
PVC. Los cables de conexión no son muy flexibles lo que dificulta su
operación. Posee una
adecuada ventilación
Observaciones
Características
estructurales similares a
la anterior
Celda
Peso:1250 g
Diámetro exterior: 7,2 cm
Altura: 70 cm
Yacu YECI-25
4 ánodos y 2 cátodos en serie
Dimensiones: 5,1 x 12,6 cm
Fuente
Panel de control
Peso: 10,0 kg
Ancho 26 cm
Alto: 36 cm
Profundidad: 20 cm
Amperímetro
Selector de amperaje de 10 posiciones
Temporizador mecánico
Luz indicadora
Fusible
Celda
Yacu YECl-15
Configuración de electrodos
Configuración de electrodos
Peso: 1100 g
Diámetro exterior: 7,2 cm
Altura: 50 cm
2 ánodos y 2 cátodos en al
Dimensiones: 5,1 x 8,4 cm
Fuente
Panel de control
Peso: 9,0 kg
Ancho 26 cm
Alto: 36 cm
Profundidad: 20 cm
Temporizador mecánico
Amperímetro
Selector de amperaje de 10
posiciones
Fusible
Luz indicadora
Celda
Configuración de electrodos
Peso:9,0 g
Diametro exterior: 7,2 cm
Altura: 40 cm
2 ánodos y 2 cátodos en serie
Dimensiones:
5,1x 6,3 cm
Fuente
Panel de control
Peso: 8,0 kg
Ancho 26 cm
Alto: 36 cm
Profundidad: 20 cm
Amperímetro
Selector de amperaje de
10 posiciones
Temporizador mecánico
Luz indicadora
Fusible
Yacu YEC1- 7
Observaciones
Los electrodos están
protegidos en un tubo de
PVC. El cable de conexión a
la fuente está protegido en
tubería eléctrica flexible, por
lo que su transporte, lavado
y almacenamiento son
fáciles de realizar. Por su
diseño, los gases son
liberados en la masa de
salmuera, por lo cual el
recipiente debe contar con
ventilación
Observaciones
Características similares al
equipo anterior.
Observaciones
Características similares al
equipo anterior
7
5.3
Metodología
La evaluación de las celdas se desarrolló mediante la determinación de la concentración de la solución de
hipoclorito de sodio producido, el voltaje, amperaje y, en algunos casos, la temperatura y el valor de pH. En la
mayoría de los casos las determinaciones se realizaron cada hora, durante un período comprendido entre una
hora y media y 24 horas de trabajo, según la marca y modelo de celda evaluada. A partir de los datos
obtenidos se evaluó la capacidad de producción de cada celda y se determinó la tasa de producción de
hipoclorito de sodio.
La concentración del cloro residual libre se determinó por el método yodométrico, de acuerdo con los
métodos estándar para el análisis de agua y aguas residuales (19a. edición). La determinación de la
temperatura se efectuó con un termómetro de mercurio, la tensión eléctrica con un multímetro digital y la
corriente eléctrica con un amperímetro analógico.
La preparación de la salmuera se realizó de acuerdo a las especificaciones de los fabricantes, con sal de cocina
en una concentración de 30 gramos por litro de agua. El volumen de salmuera empleado en las pruebas fue
calculado de modo que después de seis o nueve horas de funcionamiento se obtuviera una concentración entre
cinco a siete gramos de cloro libre por litro de agua. De esta manera, los volúmenes de salmuera empleados
en la prueba variaron entre 5 a 100 litros.
6
RESULTADOS
En el anexo 1 se presentan los resultados de las pruebas realizadas con las celdas electrolíticas. Para cada
celda evaluada se presenta un cuadro acompañado de dos gráficos; el primero muestra la evolución del pH y
la concentración del hipoclorito de sodio producido, el segundo muestra la evolución de la tasa promedio y la
tasa para cada intervalo en que se efectuó las determinaciones de los parámetros descritos en la metodología.
En la mayoría de los casos este intervalo fue de una hora.
7
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
7.1
Capacidad de producción de cloro de las celdas electrolíticas
7.1.1 Producción de hipoclorito de sodio con una concentración entre 5 a 6 g Cl2/L
a.
SANILEC modelo 2
La producción total en seis horas fue de 166,70 g de cloro como Cl2, con una concentración de 5,05 g/L para
un volumen de 33 litros de solución. La masa de cloro producida en cada intervalo fluctuó entre 29,54 g/h a
27,05 g/h, lo que equivale a una tasa comprendida entre 1,21 g Cl2/amp-hr a 0,97 g Cl2/amp-hr, con un
promedio de 1,05 g Cl2/amp-hr.
Las condiciones de funcionamiento fueron:
Amperaje: 24,5 A a 28,0 A
Voltaje:
4,4 V a 4,5 V
Temperatura: Ascendió progresivamente desde 25 °C hasta 32,5 °C al final de las seis horas
Valor de pH: En la primera hora alcanzó un valor de 8,6 para luego estabilizarse en un valor de 8,8.
b.
SANILEC modelo 6
La producción total en seis horas fue de 344,31 g de cloro como Cl2, con una concentración de 5,74 g/L para
un volumen de 60 litros de salmuera. La masa producida en cada intervalo fluctuó entre 79,76 g/h a 56,31 g/h,
lo que equivale a una tasa comprendida entre 3,32 g Cl2/amp-hr a 1,98 g Cl2/amp-hr, con un promedio de 2,22
g Cl2/amp-hr.
Las condiciones de funcionamiento fueron:
Amperaje: 24,0 A a 28,5 A
8
Voltaje:
9,2 V a 9,4 V
Temperatura: Ascendió progresivamente desde 25 °C hasta 37 °C al final de las seis horas.
Valor de pH: En la primera hora alcanzó un valor de 8,5 para luego estabilizarse en un valor de 8,8.
c.
SANILEC modelo mini (10 litros)
La producción total en siete horas fue de 49,84 g de cloro como Cl2, con una concentración de 4,98 g/L para
un volumen de 10 litros de salmuera; la fluctuación de la masa producida en cada intervalo fue de 11,96 g/h a
3,77 g/h, esto equivale a una tasa comprendida entre 2,26 g Cl2/amp-hr a 0,52 g Cl2/amp-hr, con un promedio
de 1,09 g Cl2/amp-hr.
Las condiciones de funcionamiento fueron:
Amperaje: 5,3 A a 7,2 A
Voltaje:
13,6 V a 12,2 V
Temperatura: Ascendió progresivamente desde 23 °C hasta 55,5 °C al final de las siete horas.
d.
DIPCELL modelo A
La producción total en nueve horas fue de 200,28 g de cloro como Cl2, con una concentración de 5,01g/L para
un volumen de 40 litros de salmuera; mientras que la masa producida en cada intervalo fluctuó entre 26,55 g/h
a 17,27 g/h, que equivale a una tasa comprendida entre 2,21 g Cl2/amp-hr a 1,38 g Cl2/amp-hr, con un
promedio de 1,82 g Cl2/amp-hr.
Las condiciones de funcionamiento fueron:
Amperaje: 12,0 A a 12,5 A
Voltaje:
8,0 V
Temperatura: Ascendió progresivamente desde 25 °C hasta 31,5 °C al final de las nueve horas.
Valor de pH:
En la primera ahora alcanzó un valor de 8,3 y un valor de 8,4 en la novena hora.
e.
DIPCELL modelo B
La producción total en ocho horas fue de 384,63 g de cloro como Cl2, con una concentración de 4,81 g/L para
un volumen de 80 litros de salmuera, mientras que la masa producida en cada intervalo fluctuó entre 69,13 g/h
a 33,68 g/h, equivalente a una tasa comprendida entre 2,23 g Cl2/amp-hr a 1,02 g Cl2/amp-hr, con un
promedio de 1,56 g Cl2/amp-hr.
Las condiciones de funcionamiento fueron:
Amperaje: 31,0 A a 33,0 A
Voltaje:
7,2 V a 7,4 V
Temperatura: Ascendió progresivamente desde 25 °C hasta 33 °C al final de las ocho horas.
Valor de pH: En la primera alcanzó un valor de 8,4 y un valor de 8,7 en la octava hora.
f.
DIPCELL modelo C
La producción total en cinco horas fue de 513,72 g de cloro como Cl2, con una concentración de 5,14 g/L para
un volumen de 100 litros de salmuera. La masa producida en cada intervalo fluctuó entre 158,00 g/h a 74,40
g/h, lo que equivale a una tasa comprendida entre 2,87 g Cl2/amp-hr a 1,20 g Cl2/amp-hr, con un promedio de
1,74 g Cl2/amp-hr.
Las condiciones de funcionamiento fueron:
Amperaje: 55,0 A a 62,0 A
Voltaje:
7,4 V
Temperatura Ascendió progresivamente desde 25 °C hasta 34 °C al final de las cinco horas.
Valor de pH En la primera alcanzó un valor de 8,6 y un valor de 8,9 en la quinta hora.
g.
CLORID modelo L-30
La producción total en 24 horas fue de 207,38 g de cloro como Cl2, con una concentración de 6,91 g/L para un
volumen de 30 litros de salmuera. La variación de la masa producida en cada intervalo fluctuó entre 12,23 g/h
a 0,00 g/h, lo que corresponde a una tasa comprendida entre 1,11 g Cl2/amp-hr a 0,00 g Cl2/amp-hr, con un
promedio de 0,78 g Cl2/amp-hr.
9
Las condiciones de funcionamiento fueron:
Amperaje: 11,0 A
Voltaje:
4,11 V
h.
AQUACHLOR modelo AC-5
La producción total en tres horas fue de 26,25 g de cloro como Cl2, con una concentración de 5,25 g/L para un
volumen de 5 litros de salmuera, mientras que la masa producida en cada intervalo fluctuó entre 9,86 g/h a
8,20 g/h, lo que equivale a una tasa comprendida entre 1,97 g Cl2/amp-hr a 1,64 g Cl2/amp-hr, con un
promedio de 1,75 g Cl2/amp-hr.
Las condiciones de funcionamiento fueron:
Amperaje: 5,0 A
Voltaje:
9,48 V
Temperatura: Ascendió progresivamente desde 23 °C hasta 40 °C al final de las tres horas.
i.
AQUACHLOR modelo AC-25
La producción total en una hora y media fue de 61,58 g de cloro como Cl2, con una concentración de 6,16
g/L para un volumen de 10 litros de salmuera mientras que la masa producida en cada intervalo fluctuó entre
60,25 g/h a 27,02 g/h, lo que equivale a una tasa comprendida entre 2,41 g Cl2/amp-hr a 1,08 g Cl2/amp-hr,
con un promedio de 1,64 g Cl2/amp-hr.
Las condiciones de funcionamiento fueron:
Amperaje: 25,0 A
Voltaje:
9,7 – 8,8 V
Temperatura: Ascendió progresivamente desde 23 °C hasta 38 °C al final de la hora y media.
j.
YACU modelo YECl - 7
La producción total en seis horas fue de 51,4 g de cloro como Cl2, con una concentración de 5,14 g/L para un
volumen de 10 litros de salmuera, mientras que la masa producida en cada intervalo fluctuó entre 12,41 g/h a
7,80 g/h, lo que equivale a una tasa comprendida entre 2,89 g Cl2/amp-hr a 1,59 g Cl2/amp-hr, con un
promedio de 1,86 g Cl2/amp-hr.
Las condiciones de funcionamiento fueron:
Amperaje: 4,6 A
k.
YACU modelo YECl - 15
La producción total en tres horas fue de 51,76 g de cloro como Cl2, con una concentración de 5,2 g/L para un
volumen de 10 litros de salmuera mientras que la masa producida en cada intervalo fluctuó entre 22,69 g/h a
14,53 g/h, lo que equivale a una tasa comprendida entre 2,32 g Cl2/amp-hr a 1,41 g Cl2/amp-hr, con un
promedio de 1,71 g Cl2/amp-hr.
Las condiciones de funcionamiento fueron:
Amperaje: 10,1 A
l.
YACU modelo YECl - 25
La producción total en cinco horas fue de 151,02 g de cloro como Cl2, con una concentración de 5,0 g/L para
un volumen de 30 litros de salmuera mientras que la masa producida en cada intervalo fluctuó entre 46,26 g/h
a 20,21 g/h, lo que equivale a una tasa comprendida entre 3,28 g Cl2/amp-hr a 1,38 g Cl2/amp-hr, con un
promedio de 2,10 g Cl2/amp-hr.
Las condiciones de funcionamiento fueron:
Amperaje: 14,4 A
10
En el gráfico 7.1.1 se visualiza la evolución de la tasa promedio versus la concentración de hipoclorito de
sodio de cada celda evaluada hasta un valor de 6 g/L de cloro libre.
Gráfico 7.1.1. Evolución de la tasa promedio de las celdas evaluadas
4.5
TASA PROMEDIO (g Cl2/amp-hr)
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
0
1
2
3
4
5
6
CONCENTRACIÓN (g Cl2/L)
Se observa que las celdas que trabajan con mayor amperaje tienen una mayor tasa promedio al inicio de la
producción; sin embargo, a medida que aumenta la concentración, se produce un acentuado descenso en las
tasas promedio de producción de cloro. Este efecto no se produce en las celdas que operan con bajo amperaje.
En el gráfico 7.1.1 se determinó la tasa promedio de producción correspondiente a una concentración de 5,0
g/L para cada celda electrolítica, (en el gráfico está indicada por la intersección de la línea vertical con cada
una de las curvas de las celdas evaluadas). Para esta concentración se determinó que las tasas promedio de
producción de hipoclorito están en el rango de 0,90 a 2,25 g Cl2/amp-hr; estos valores están representados en
el gráfico 7.1.2.
Gráfico 7.1.2. Tasa promedio de producción de cloro de las celdas electrolíticas para una de
concentración de 5 g /L
TASA PROMEDIO (gr Cl2/Amp-hr)
2.50
2.25
2.10
2.00
1.65
1.71
1.75
1.75
DIP B
YECl-15
DIP C
AQ 5
1.82
1.86
1.92
DIP A
YECl-5
AQ 25
1.50
1.00
1.05
1.09
S-2
S 10
0.90
0.50
0.00
Cl-30
YECl-25
S6
11
Así, en cuanto a la concentración alcanzada, la celda Clorid L-30 no llega a producir 10 g/L de cloro como Cl2
para 24 horas de producción. Las otras celdas sí alcanzan a producir la concentración especificada. Respecto a
la tasa promedio de producción de la celda Sanilec Mini ésta alcanza la mitad del valor deducido a partir de las
especificaciones del fabricante. Las celdas Aquachlor muestran un valor mayor al especificado por el
fabricante, 75 % en al caso del Aquachlor 5 y 30% en el caso del Aquachlor 25. En los demás casos, los
valores especificados se aproximan a los observados
De este conjunto de curvas pueden establecerse los siguientes rangos:
Tasa
promedio
g Cl2/amp-hr
< 1,0
1,0 - 1,5
1,51 - 2,0
>2,01
Celdas
Clorid L-30
Sanilec 2 y Sanilec Mini
Dipcell A, Dipcell B, Dipcell C, Aquachlor 25, Aquachlor 5, YECl -15 y YECl -7
YECl – 25 y Sanilec 6
En el cuadro 7.1.1 se presenta una comparación entre las tasas promedio calculada a partir de las
características entregadas por los fabricantes y las tasas observadas en la evaluación.
Cuadro 7.1.1. Comparación de tasas promedio de producción de hipoclorito en función de la
concentración
CONCENTRACIÓN
Tasa1 (g Cl2/amp-hr)
MARCA
MODELO
(g Cl2/L)
Fabricante Observado Fabricantes Observado
2
5-6
cumple
1,05
1,02
Sanilec
6
5-6
cumple
1,90
2,22
Mini
5-6
cumple
2,06
1,09
A
5-6
cumple
1,80
1,82
Dipcell
B
5-6
cumple
1,42
1,56
C
5-6
cumple
1,64
1,74
Clorid
L-30
10
no cumple2
1,15
0,78
AC - 5
5-6
cumple
1,0
1,75
Aquachlor
AC - 25
5-6
cumple
1,25
1,64
YECl - 25
Yacu
YECl - 15
YECl - 7
(1)
(2)
5-6
5-6
5-6
cumple
1,67
2,10
cumple
1,50
1,71
cumple
1,40
1,86
Tasa para una concentración de 5 – 6 g/L de cloro libre, excepto la celda Clorid L-30
Máxima concentración alcanzada 6,91 g/L de cloro libre
7.1.2 Producción de hipoclorito hasta alcanzar una concentración constante
En el gráfico 7.1.3 se muestra la producción de hipoclorito con las celdas Dipcell A y Aquachlor 25. Ambas
producciones se realizaron en un volumen de 10 litros de salmuera y el tiempo de funcionamiento de los
equipos productores se realizó hasta alcanzar la mayor concentración, lo que se manifiesta en la tendencia
asintótica de la curva. La operación de la celda Dipcell A se efectuó con una corriente de 13 A y la celda
Aquachlor 25 con una corriente de 25 A.
En el gráfico se observa que la máxima concentración de la solución de hipoclorito de sodio, en el caso de la
celda Dipcell A, fue de 8,42 g /L de cloro como Cl2 con una tasa promedio de 1,00 g Cl2/amp-hr, mientras que
12
en el caso de la celda Aquachlor 25, la máxima concentración alcanzada fue 8,28 g/L con una tasa promedio
de 0,66 g Cl2/amp-hr.
Gráfico 7.1.3. Producción de hipoclorito con las celdas Dipcell A y Aquachlor 25
9
8
4
Concentración
6
3
5
2
4
Tasa
3
TASA (g Cl2/amp-hr)
CONCENTRACIÓN (g Cl2/L)
7
1
2
1
0
00:00
0
01:00
02:00
03:00
04:00
05:00
06:00
07:00
TIEMPO (hh:mm)
Dipcell A
7.2
Aquachlor 25
Concentración
Concentración
Tasa promedio
Tasa promedio
Tasa en el intervalo
Tasa en el intervalo
Factores que influyen en la capacidad de producción de la celda electrolítica
Los resultados de las pruebas efectuadas mostraron que las celdas de producción de hipoclorito de sodio tienen una significativa disminución en sus tasas de producción y por ello, se realizaron algunas pruebas para
investigar la influencia de ciertas variables, como la temperatura, la inmersión de la celda en la salmuera y el
tipo de sal. Así mismo, se evaluó el efecto de la concentración de la salmuera en la corriente de la celda
electrolítica.
7.2.1 Temperatura de la salmuera
El incremento de la temperatura durante la producción de hipoclorito llevó a considerar la necesidad de observar cómo influye el incremento de la temperatura en la producción de hipoclorito. Para ello se procedió a
realizar la producción de hipoclorito en dos formas: la primera a una temperatura constante de 25 °C y la otra
sin control de temperatura. Estos datos fueron obtenidos con la celda Dipcell A en 10 litros de salmuera.
Los resultados mostraron que la producción de hipoclorito mantenida a una temperatura baja y constante
alcanza fácilmente valores de 10 g/L; mientras que, la producción sin control de temperatura alcanza un valor
máximo de aproximadamente 8,5 g/L. Las concentraciones de la producción de hipoclorito con temperatura
constante y sin control de temperatura son similares hasta aproximadamente 7,0 g/L. Estos resultados se
presentan en las tablas 7.2.1 y 7.2.2, respectivamente. En el gráfico 7.2.1 se muestra la influencia de la
temperatura sobre la producción.
13
Cuadro 7.2.1. Producción de hipoclorito a 25 °C de temperatura
TIEMPO TEMPERATURA
hh:mm
0:00
0:30
1:00
1:30
2:00
2:30
3:00
3:30
4:00
4:30
5:00
5:30
6:00
6:30
7:00
7:30
8:00
°C
25
25
25
25
25
25
25
25
25
25
25
25
25
25
25
25
25
CONCENTRACIÓN
g Cl2/L
0,00
1,52
2,79
3,86
4,87
5,85
6,65
7,36
7,98
8,46
8,84
9,12
9,40
9,63
9,82
10,01
10,11
MASA
TASA EN EL
INTERVALO
g Cl2 g Cl2/amp-hr
0,00
0,00
15,15
2,42
27,92
2,04
38,55
1,77
48,74
1,70
58,49
1,62
66,47
1,33
73,56
1,18
79,76
1,03
84,64
0,81
88,42
0,63
91,18
0,46
94,00
0,47
96,30
0,38
98,20
0,32
100,15
0,32
101,10
0,16
TASA
PROMEDIO
g Cl2/amp-hr
0,00
2,42
2,23
2,08
1,99
1,92
1,82
1,73
1,64
1,55
1,46
1,37
1,30
1,23
1,16
1,11
1,05
Cuadro 7.2.2. Producción de hipoclorito sin control de la temperatura
TIEMPO TEMPERATURA
hh:mm
0:00
0:30
1:00
1:30
2:00
2:30
3:00
3:30
4:00
4:30
5:00
5:30
6:00
6:30
7:00
7:30
8:00
°C
25,0
25,0
25,0
27,0
29,5
32,0
34,0
36,0
38,0
40,0
40,5
42,0
42,0
42,0
42,0
41,5
41,5
CONCENTRACIÓN
g Cl2/L
0,00
1,48
2,66
3,83
4,83
5,72
6,51
7,18
7,71
8,11
8,24
8,42
8,42
8,42
8,42
8,42
8,42
MASA
TASA EN EL
INTERVALO
g Cl2 g Cl2/amp-hr
0,00
0,00
14,80
2,18
26,59
1,70
38,33
1,81
48,30
1,53
57,16
1,36
65,10
1,22
71,79
1,03
77,10
0,82
81,09
0,61
82,42
0,20
84,19
0,27
84,19
0,00
84,19
0,00
84,19
0,00
84,19
0,00
84,19
0,00
14
TASA
PROMEDIO
g Cl2/amp-hr
0,00
2,18
2,05
1,97
1,86
1,76
1,67
1,58
1,48
1,39
1,27
1,18
1,08
1,00
0,93
0,86
0,81
Gráfico. 7.2.1. Influencia de la temperatura
11
10
5
8
4
7
6
3
5
4
2
TASA (g Cl2/amp-hr)
CONCENTRACIÓN (g Cl2/L)
9
3
2
1
1
0
00:00
0
01:00
02:00
03:00
04:00
05:00
06:00
07:00
08:00
TIEMPO (hh:mm)
Temperatura constante
Sin control de temperatura
Concentración
Concentración
Tasa promedio
Tasa promedio
Tasa en el intervalo
Tasa en el intervalo
7.2.2 Inmersión de la celda
Esta prueba se realizó con la celda Dipcell A en 10 litros de salmuera. Para ello se utilizó recipientes de
diferente diámetro y se obtuvo una carga o altura diferente del nivel de salmuera sobre los electrodos de la
celda. En uno de los recipientes la carga de salmuera sólo alcanzó a cubrir los electrodos; en el otro recipiente,
la carga del agua sobre los electrodos fue de 31 cm y alcanzó las ventilaciones situadas en la parte superior de
la celda. Los resultados de la prueba se muestran en el cuadro 7.2.3 y en el gráfico 7.2.2.
Los valores obtenidos muestran que el nivel de salmuera sobre los electrodos tiene una influencia en la
producción de hipoclorito. Así, la obtención de una solución de hipoclorito de sodio con una concentración de
5 g/L, demandó aproximadamente 25 minutos más en una celda con una carga de salmuera que cubría sólo los
electrodos, en comparación con la celda en la cual la carga sobre los electrodos era de 31 cm.
15
Cuadro 7.2.3. Producción de hipoclorito con carga y sin carga sobre los electrodos
Tiempo
hh:mm
0:00
0:15
0:30
1:00
1:30
2:00
2:30
3:00
3:30
4:00
4:30
5:00
5:30
6:00
6:30
Sin carga
g Cl2/L
0,00
0,87
1,41
2,51
3,68
4,61
5,32
5,94
6,51
6,87
7,22
7,58
7,80
7,93
8,06
Con carga
g Cl2/L
0,00
0,78
1,53
2,92
4,16
5,26
6,21
7,02
7,68
8,20
8,57
8,75
8,80
8,83
8,90
Sin carga: electrodos totalmente cubiertos por la salmuera.
Con carga: electrodos totalmente cubiertos por la salmuera y con una carga adicional de 31 cm.
Gráfico 7.2.2. Influencia de la inmersión del electrodo
9
8
CONCENTRACIÓN (g Cl 2/L)
7
6
5
4
3
25 minutos
2
1
0
00:00
00:30
01:00
01:30
02:00
02:30
03:00
03:30
04:00
04:30
05:00
05:30
06:00
06:30
07:00
TIEMPO (hh:mm)
Con carga
Sin carga
7.2.2 Tipo de sal
Esta prueba se realizó con tres clases de sal: peletizada, de cocina e industrial. La prueba se realizó con la
celda Dipcell A en 30 litros durante ocho horas de operación. Los resultados se resumen en el cuadro 7.2.4.
16
Cuadro 7.2.4. Producción de hipoclorito con sal peletizada, de cocina e industrial
TIPO DE SAL
CONCENTRACIÓN MASA TOTAL
g Cl2/L
g Cl2
PELETIZADA
5,70
171,03
MASA EN EL
INTERVALO
g Cl2/h
INICIAL* FINAL
26,47
17,50
TASA EN EL
INTERVALO
g Cl2/amp-hr
INICIAL FINAL
TASA
PROMEDIO
g Cl2/amp-hr
2,21
1,40
1,75
COCINA
5,42
162,58
25,79
16,42
2,24
1,35
1,72
INDUSTRIAL
5,10
152,88
25,52
11,96
22,2
0,96
1,59
* Los valores inicial y final de la masa producida en el intervalo se refieren a los valores obtenidos en la primera y última hora de
operación de cada equipo.
El gráfico 7.2.3 muestra la evolución de la concentración de la solución de hipoclorito producido con los tres
tipos de sal. El gráfico 7.2.4 muestra la tendencia de las tasas promedio de la producción, en este gráfico se ha
trazado una recta en el punto correspondiente a una concentración de 5 g/L, obteniéndose las siguientes tasas
promedio de producción de hipoclorito: 1,81 g Cl2/amp-hr para la sal peletizada, 1,78 g Cl2/amp-hr para la sal
de cocina y 1,59 g Cl2/amp-hr para la sal industrial. Los tiempos de producción de hipoclorito con las sales
peletizada, de cocina e industrial son: 6 h 45 min, 7h 10 min y 7h 42 min, respectivamente.
Gráfico 7.2.3. Tasa de producción con diferentes tipos de sal
6
CONCENTRACIÓN (g Cl2/L)
5
4
3
2
Peletizada
Cocina
Industrial
1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
TIEMPO (horas)
Los resultados muestran que la producción de hipoclorito de sodio con sal de cocina tiene una tasa
ligeramente menor que la sal peletizada, no así la sal industrial, la cual es mucho menor como se aprecia en el
gráfico 7.2.4.
17
Gráfico 7.2.4. Concentraciones alcanzadas por los tres tipos de sal
EFICIENCIA PROMEDIO (g Cl2/amp-hr)
2,5
2,0
1,5
Peletizada
Cocina
Industrial
1,0
0,5
0
1
2
3
4
5
6
CONCENTRACIÓN (g Cl2/L)
7.3.4 Efecto de la concentración de salmuera en el amperaje
Esta prueba se realizó para determinar el efecto de la concentración de la salmuera en la corriente eléctrica
que circula a través de los electrodos de la celda. En el gráfico 7.2.5 se muestra los resultados de la prueba; se
trazó una tangente en el punto correspondiente 3,0 % de concentración de sal y se observó que en el rango de
2,5 % al 3,5 % la variación en la corriente es casi lineal.
Gráfico 7.2.5. Influencia de la concentración de la salmuera en el amperaje
AMPERAJE (A) Y VOLTAJE (V)
16
14
12
AMPERAJE
10
VOLTAJE
8
6
4
Concentración recomendada
2
0
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
CONCENTRACIÓN DE SAL (%)
Del gráfico se observa que si la salmuera tiene una menor concentración a la adecuada (3%), la corriente que
circula por los electrodos será menor. Esto instantáneamente conduce a tener que seleccionar un mayor
amperaje de funcionamiento del equipo y si el mismo no está en condiciones de entregarla, afectará la tasa de
producción del equipo. A su vez, en el caso de una mayor concentración de la salmuera la alternativa sería
bajar el amperaje, si el equipo no está preparado para ello, afectará la tasa de producción de cloro y no se
podrá garantizar la concentración final de la solución de hipoclorito. Como consecuencia de estas acciones, lo
que se consigue es una incertidumbre en la concentración final del producto por falta o exceso de tiempo en la
producción.
18
8.
CONCLUSIONES
8.1
Las celdas evaluadas alcanzan la concentración de 5 g/L con tasas promedio en el rango de 1,05 a 2,25
g Cl2/amp-hr.
8.2
La máxima concentración obtenida por las celdas electrolíticas Dipcell A y Aquachlor 25 y bajo
condiciones normales de operación fue de 8 g Cl2/L.
8.3
La producción de hipoclorito de sodio con la celda Clorid L-30 no alcanza la concentración de 10 g
Cl2/L durante las 24 horas de funcionamiento tal como asegura el fabricante, logrando solamente una
concentración de 6,9 Cl2/L.
8.4
La disposición de los electrodos de los equipos Clorid L-30 y Sanilec Mini (10 litros) no permiten
producir volúmenes menores o mayores a los establecidos por los fabricantes.
8.5
Las celdas que operan con mayores valores de amperaje tienen una mayor declinación en la tasa de
producción. Sin embargo, el promedio de las tasas de producción es mayor que las celdas que trabajan
con bajos amperajes.
8.6
La temperatura de la salmuera influye en la producción de hipoclorito a concentraciones mayores a 7,2
g Cl2/L. Para concentraciones alrededor de 5 g/L la temperatura no es un factor determinante.
8.7
La inmersión de la celda es un factor importante en la producción del desinfectante. En celdas
sumergidas parcialmente, donde los electrodos están sin carga de salmuera, con respecto a la
totalmente sumergida, es necesario un mayor tiempo para producir una solución de hipoclorito de
sodio de igual concentración.
8.8
En la producción de hipoclorito se puede emplear sal de cocina, sin perjuicio de la concentración final
del mismo. El empleo de sal industrial conduce a obtener una menor concentración del desinfectante
con el perjuicio que este tipo de sal, por sus impurezas, puede afectar notablemente la tasa y la vida útil
de los electrodos por la rápida incrustación de los ánodos de la celda electrolítica.
8.9
La concentración de la salmuera tiene una relación directa con el amperaje que circula por los
electrodos de la celda; si ésta no tiene una concentración adecuada, el equipo trabajará entregando un
menor o mayor amperaje que lo requerido, con la consiguiente incertidumbre en la concentración de la
solución de hipoclorito.
9.
RECOMENDACIONES
9.1
Realizar la producción de la solución de hipoclorito de sodio en recipientes que permitan la inmersión
de la celda hasta el nivel de las ventilaciones superiores.
9.2
No intentar obtener concentraciones de solución de hipoclorito de sodio mayor a 6 g de Cl2/L, por la
significativa caída en la eficiencia de la celda electrolítica.
9.3
Emplear sal de cocina como insumo para la preparación de la salmuera y evitar el uso de sal industrial
debido a la baja eficiencia de producción y la rápida incrustación de la celda electrolítica.
9.4
Utilizar siempre una salmuera al 3 % (30 g/L) a fin de estandarizar la concentración final de la
solución desinfectante después de un tiempo especificado de operación.
19
10.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
10.1
APHA; AWWA; WPCF. Standard Methods, for examination of water and wastewater. 19 edition.
10.2
ELTECH Sanilec ® 2-6. Manual de instalación, operación y mantenimiento:40003-Manual-S. Texas.
10.3
Equipment & Systems Engineering, Inc. AquaChlor ® On site sodium hypoclorite generator system.
Technical Manual. Miami.
10.4
WHITE, George Cliffors. Handbook of chlorination. 2ed. New York: Van Nostrand Reinhold
Company Inc. 1986.
20
ANEXO 1
Cuadros y gráficos de los resultados de las celdas electrolíticas evaluadas
22
SANILEC 2
TIEMPO AMPERAJE VOLTAJE TEMPERATURA
pH CONCENTRACIÓN
h
A
0
24,5
1
24,5
2
24,5
3
27,5
4
27,5
5
27,5
6
28,0
Volumen de agua 33 litros
6,8
8,6
8,7
8,7
8,8
8,9
8,8
V
4,4
4,4
4,4
4,5
4,5
4,5
4,5
°C
24,0
25,0
26,5
28,5
30,0
31,5
32,5
g Cl2/L
0,00
0,90
1,71
2,57
3,45
4,17
5,05
MASA EN EL
MASA
TASA EN EL
TASA
INTERVALO ACUMULADA INTERVALO PROMEDIO
g Cl2/h
g Cl2
g Cl2/amp-hr g Cl2/amp-hr
0,00
0,00
0,00
0,00
29,54
29,54
1,21
1,21
26,76
56,30
1,09
1,15
28,52
84,81
1,04
1,11
29,04
113,85
1,06
1,09
23,61
137,46
0,86
1,05
29,25
166,70
1,04
1,05
9,0
5
8,5
4
8,0
3
7,5
2
7,0
1
6,5
pH
CONCENTRACIÓN (g Cl2/L)
CORRELACIÓN CONCENTRACIÓN y pH vs.TIEMPO
6
6,0
0
0
1
2
3
4
5
6
TIEMPO (horas)
Concentración pH
CORRELACIÓN TASA vs. TIEMPO
1,4
TASA (g Cl2/amp-hr)
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
1
2
3
4
5
6
TIEMPO (horas)
Tasa promedio
Tasa en el intervalo
23
SANILEC 6
TIEMPO AMPERAJE VOLTAJE TEMPERATURA
pH CONCENTRACIÓN
h
A
0
24,0
1
24,0
2
24,0
3
24,5
4
26,0
5
28,0
6
28,5
Voumen de agua: 60 litros
6,8
8,5
8,6
8,7
8,8
8,8
8,8
V
9,2
9,2
9,4
9,4
9,4
9,4
9,4
°C
25,0
26,5
28,5
31,0
33,0
35,0
37,0
g Cl2/L
0,00
1,33
2,36
3,01
3,88
4,80
5,74
MASA EN EL
MASA
TASA EN EL
TASA
INTERVALO ACUMULADA INTERVALO PROMEDIO
g Cl2/h
g Cl2
g Cl2/amp-hr g Cl2/amp-hr
0,00
0,00
0,00
0,00
79,76
79,76
3,32
3,32
61,84
141,60
2,58
2,95
39,13
180,73
1,60
2,49
52,07
232,80
2,00
2,36
55,20
288,00
1,97
2,28
56,31
344,31
1,98
2,22
7
9,0
6
8,5
5
8,0
4
7,5
pH
CONCENTRACIÓN (g Cl2/L)
CORRELACIÓN CONCENTRACIÓN y pH vs. TIEMPO
3
7,0
2
6,5
1
6,0
0
0
1
2
3
4
5
6
TIEMPO (horas)
Concentración
pH
CORRELACIÓN TASA vs. TIEMPO
4,5
TASA (g Cl2/amp-hr)
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
0
1
2
3
4
TIEMPO (horas)
Tasa promedio
24
Tasa en el intervalo
5
6
SANILEC MINI
TIEMPO AMPERAJE TEMPERATURA CONCENTRACIÓN
h
A
0
5,3
1
5,3
2
6,0
3
6,5
4
6,8
6
7,0
7
7,2
Volumen de agua: 10 litros
g Cl2/L
0,00
1,20
2,15
2,92
3,65
4,61
4,98
°C
23,0
32,0
39,0
44,5
49,5
54,0
55,5
MASA EN EL
MASA
TASA EN EL
TASA
INTERVALO ACUMULADA INTERVALO PROMEDIO
g Cl2/h
g Cl2
g Cl2/amp-hr g Cl2/amp-hr
0,00
0,00
0,00
0,00
11,96
11,96
2,26
2,26
9,52
21,49
1,59
1,90
7,75
29,24
1,19
1,64
7,31
36,55
1,07
1,49
4,76
46,07
0,68
1,19
3,77
49,84
0,52
1,09
CORRELACIÓN CONCENTRACIÓN vs. TIEMPO
CONCENTRACIÓN (g Cl2/L)
6
5
4
3
2
1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
5
6
7
TIEMPO (horas)
CORRELACIÓN TASA vs. TIEMPO
3,5
TASA (g Cl2/amp-hr)
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
0
1
2
3
4
TIEMPO (horas)
Tasa promedio
Tasa en el intervalo
25
DIPCELL A
TIEMPO AMPERAJE VOLTAJE TEMPERATURA pH CONCENTRACIÓN
h
A
0
12,0
1
12,0
2
12,0
3
12,0
4
12,0
5
12,2
6
12,3
7
12,5
8
12,5
9
12,5
Volumen de agua 40 litros
V
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
°C
24,5
25,0
26,0
27,0
28,0
29,0
30,0
30,5
31,0
31,5
g Cl2/L
0,00
0,66
1,24
1,84
2,44
3,04
3,61
4,07
4,58
5,01
6,8
8,3
8,4
8,4
8,4
8,4
8,4
8,4
8,4
8,4
MASA EN EL
MASA
TASA EN EL
TASA
INTERVALO ACUMULADA INTERVALO PROMEDIO
g Cl2/h
g Cl2
g Cl2/amp-hr g Cl2/amp-hr
0,00
0,00
0,00
0,00
26,55
26,55
2,21
2,21
23,05
49,60
1,92
2,07
23,96
73,56
2,00
2,04
23,93
97,49
1,99
2,03
23,91
121,40
1,96
2,02
23,04
144,44
1,87
1,99
18,16
162,60
1,45
1,91
20,41
183,01
1,63
1,88
17,27
200,28
1,38
1,82
CORRELACIÓN CONCENTRACIÓN y pH vs. TIEMPO
8,5
5
8,0
4
7,5
pH
CONCENTRACIÓN (g Cl2/L)
6
3
7,0
2
6,5
1
0
6,0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
TIEMPO (horas)
Concentración pH
CORRELACIÓN TASA vs. TIEMPO
2,5
TASA (g Cl2/amp-hr)
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
0
1
2
3
4
5
6
TIEMPO (horas)
Tasa promedio
26
Tasa en el intervalo
7
8
9
DIPCELL B
TIEMPO AMPERAJE VOLTAJE TEMPERATURA pH CONCENTRACIÓN
h
A
0
31
1
31
2
30
3
30
4
30
5
30
6
30
7
33
8
33
Volumen 80 litros
V
7.4
7,4
7,4
7,4
7,4
7,2
7,2
7,2
7,2
°C
25,0
26,0
27,0
28,0
30,0
31,0
32,0
32,5
33,0
6,8
8,4
8,5
8,5
8,6
8,6
8,7
8,7
8,7
g Cl2/L
0,00
0,86
1,54
2,13
2,73
3,29
3,85
4,39
4,81
MASA EN EL
MASA
TASA EN EL
TASA
INTERVALO ACUMULADA INTERVALO PROMEDIO
g Cl2/h
g Cl2
g Cl2/amp-hr g Cl2/amp-hr
0,00
0,00
0,00
0,00
69,13
69,13
2,23
2,23
54,07
123,20
1,80
2,02
47,20
170,40
1,57
1,87
47,62
218,02
1,59
1,80
45,18
263,20
1,51
1,74
44,80
308,00
1,49
1,70
42,96
350,96
1,30
1,64
33,68
384,63
1,02
1,56
9,0
5
8,5
4
8,0
3
7,5
2
7,0
1
6,5
0
pH
CONCENTRACIÓN (g Cl2/L)
CORRELACIÓN CONCENTRACIÓN y pH vs. TIEMPO
6
6,0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
TIEMPO (horas)
Concentración
pH
CORRELACIÓN TASA vs. TIEMPO
3,0
TASA (g Cl2/amp-hr)
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
TIEMPO (horas)
Tasa promedio
Tasa en el intervalo
27
DIPCELL C
TIEMPO AMPERAJE VOLTAJE TEMPERATURA pH CONCENTRACIÓN
h
A
0
55
1
55
2
57
3
60
4
62
5
62
Volumen de agua 100 litros
V
7.4
7,4
7,4
7,4
7,4
7,4
°C
25
26
28
30
32
34
g Cl2/L
0,00
1,58
2,63
3,55
4,39
5,14
6,9
8,6
8,6
8,7
8,8
8,9
MASA EN EL
MASA
TASA EN EL
TASA
INTERVALO ACUMULADA INTERVALO PROMEDIO
g Cl2/h
g Cl2
g Cl2/amp-hr g Cl2/amp-hr
0,00
0,00
0,00
0,00
158,00
158,00
2,87
2,87
105,00
263,00
1,84
2,35
92,00
355,00
1,53
2,06
84,32
439,32
1,36
1,88
74,40
513,72
1,20
1,74
6
9,0
5
8,5
4
8,0
3
7,5
2
7,0
1
6,5
0
6,0
0
1
2
3
4
pH
CONCENTRACIÓN (g Cl2/L)
CORRELACIÓN CONCENTRACIÓN y pH vs. TIEMPO
5
TIEMPO (horas)
Concentración
pH
CORRELACIÓN TASA vs. TIEMPO
4,0
TASA (g Cl2/amp-hr)
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
0
1
2
3
TIEMPO (horas)
Tasa promedio
28
Tasa en el intervalo
4
5
CLORID L-30
TIEMPO AMPERAJE VOLTAJE CONCENTRACIÓN
h
A
0
14
1
11,00
2
11,00
3
10,80
4
10,50
5
11,00
6
11,00
7
11,00
8
11,00
9
11,00
10
11,00
18
11,75
19
11,50
20
11,00
21
11,00
22
11,00
23
11,00
24
11,00
Volumen de agua 30 litros
g Cl2/L
0,00
0,41
0,82
1,21
1,52
1,79
2,13
2,52
2,84
3,10
3,33
5,90
6,20
6,47
6,56
6,74
6,91
6,91
V
3,8
4,1
4,1
4,1
4,1
4,1
4,1
4,1
4,1
4,1
4,1
4,1
4,1
4,1
4,1
4,0
4,0
4,0
MASA EN EL
MASA
TASA EN EL
TASA
INTERVALO ACUMULADA INTERVALO PROMEDIO
g Cl2/h
g Cl2
g Cl2/amp-hr g Cl2/amp-hr
0,00
0,00
0,00
0,00
12,23
12,23
1,11
1,11
12,23
24,46
1,11
1,11
11,96
36,42
1,11
1,11
9,31
45,73
0,89
1,06
7,98
53,71
0,73
0,99
10,10
63,81
0,92
0,98
11,70
75,51
1,06
0,99
9,57
85,08
0,87
0,97
7,98
93,06
0,73
0,95
6,91
99,97
0,63
0,91
77,03
177,00
0,82
0,89
9,00
186,00
0,78
0,89
8,09
194,09
0,74
0,88
2,66
196,75
0,24
0,85
5,32
202,07
0,48
0,83
5,32
207,38
0,48
0,82
0,00
207,38
0,00
0,78
CORRELACIÓN CONCENTRACIÓN vs. TIEMPO
CONCENTRACIÓN (g Cl2/L)
7,0
6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
TIEMPO (horas)
29
CORRELACIÓN TASA PROMEDIO vs. TIEMPO
TASA (g Cl2/amp-hr)
1,5
1,0
0,5
0,0
0
2
4
6
8
10
12
14
TIEMPO (horas)
30
16
18
20
22
24
AQUACHLOR 5
TIEMPO AMPERAJE TEMPERATURA CONCENTRACIÓN
h
A
0
5,0
1
5,0
2
5,0
3
5,0
Volumen de agua: 5 litros
g Cl2/L
0,00
1,97
3,61
5,25
°C
23,0
33,0
38,0
40,0
MASA EN EL
MASA
TASA EN EL
TASA
INTERVALO ACUMULADA INTERVALO PROMEDIO
g Cl2/h
g Cl2
g Cl2/amp-hr g Cl2/amp-hr
0,00
0,00
0,00
0,00
9,86
9,86
1,97
1,97
8,20
18,05
1,64
1,81
8,20
26,25
1,64
1,75
CORRELACIÓN CONCENTRACIÓN vs. TIEMPO
CONCENTRACIÓN (g Cl2/L)
6
5
4
3
2
1
0
0
1
2
3
2
3
TIEMPO (horas)
CORRELACIÓN TASA vs. TIEMPO
3,0
TASA (g Cl2/amp-hr)
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
0
1
TIEMPO (horas)
Tasa promedio
Tasa en el intervalo
31
AQUACHLOR 25
TIEMPO AMPERAJE TEMPERATURA CONCENTRACIÓN
h
A
0,0
25
0,5
25
1,0
25
1,5
25
Volumen de agua: 10 litros
g Cl2/L
0,00
3,01
4,81
6,16
°C
23,0
30,0
35,0
38,0
MASA EN EL
MASA
TASA EN EL
TASA
INTERVALO ACUMULADA INTERVALO PROMEDIO
g Cl2/h
g Cl2
g Cl2/amp-hr g Cl2/amp-hr
0,00
0,00
0,00
0,00
60,25
30,12
2,41
2,41
35,88
48,07
1,44
1,92
27,02
61,58
1,08
1,64
CORRELACIÓN CONCENTRACIÓN vs. TIEMPO
CONCENTRACIÓN (g Cl2/L)
7
6
5
4
3
2
1
0
0
0,5
1
1,5
TIEMPO (horas)
CORRELACIÓN TASA vs. TIEMPO
3,5
TASA (g Cl2/amp-hr)
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
0
0,5
1
TIEMPO (horas)
Tasa promedio
32
Tasa en el intervalo
1,5