Evaluación de tecnologías de cloración mediante sistemas de pastillas y cloro líquido controlado con ORP en agua para consumo humano

Proyecto de Graduación (Licenciatura en Ingeniería Ambiental) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Química, 2021

Esta tesis cumple con el Objetivo ODS 6: de la Agenda 2030 “Garantizar la disponibilidad y la gestión sostenible del agua y el saneamiento para todas las personas", con la meta número 1: “Lograr el acceso universal y equitativo al agua potable a un precio asequible para todos.”

La desinfección de agua potable a pequeña escala en Costa Rica presenta grandes retos por ser, en la mayoría de los casos, realizada de forma empírica por el personal encargado. En este proyecto se evaluó y modificó el sistema de cloración por pastillas de la ASADA Cooperosales, Cartago. Además, se evaluó un sistema de desinfección con cloro líquido controlado mediante un sensor de potencial de oxidación-reducción (ORP) ubicado en un centro comercial en San José. En el acueducto se utilizaron cuatro cloradores distintos para probar su efectividad, estos fueron un clorador artesanal de cámara seca con problemas de diseño, un clorador comercial marca Accu-Tab de cámara seca, luego se probó con el mismo artesanal de cámara seca con la adición de un flujómetro y llaves de chorro y, por último, un clorador artesanal de cámara húmeda. También, en la ASADA se implementó un tanque de premezcla para realizar la cloración previa a los tanques de almacenamiento. La eficacia de los cambios en la ASADA y del sistema automatizado en el centro comercial se verificó por monitoreo de cloro libre. En la ASADA, se observó una mejoría importante al implementar el tanque de premezcla, sin embargo, en las lecturas de cloro libre a la salida de los tanques de almacenamiento evidenciaron gran variación en los niveles de cloro a lo largo del día, siendo difícil cumplir con la legislación (0,3 a 0,6 mg/L). En el sistema controlado por ORP el nivel de cloro estuvo durante más tiempo acorde con la legislación. Para el caso de cloración por pastillas se recomienda evaluar su automatización mediante el control del caudal de ingreso a los cloradores, por ejemplo, con sensores ORP. En el uso de tecnologías ORP se recomienda complementar con medición y regulación de pH, además de darles un mantenimiento y limpieza constantes. Además, debido a la pandemia causada por la enfermedad COVID-19 la norma N° 38924-S amplió el límite superior de cloro libre resultando en un rango que va desde 0,3 mg/L hasta 1,0 mg/L, logrando un aumento en los porcentajes de cumplimiento de la norma en cloro libre residual para las mediciones que se llevaron a cabo en la mayoría de los sistemas analizados. Por tanto, es recomendable evaluar el mantener la norma en dicho rango.

Small-scale disinfection of drinking water in Costa Rica presents great challenges because, in most cases, it is carried out empirically by the personnel in charge. In this project, the tablet chlorination system of ASADA Cooperosales, Cartago, was evaluated and modified. In addition, a liquid chlorine chlorination system controlled by an oxidation-reduction potential (ORP) sensor located in a shopping center in San José was evaluated. At ASADA, four different chlorinators were used to test their effectiveness, these were a dry chamber artisan chlorinator with design problems, a commercial dry chamber Accu-Tab brand chlorinator, then it was tested with the same dry chamber artisanal chlorinator with the addition of a flow meter and jet taps and, finally, an artisanal humid chamber chlorinator. Also, at ASADA a premix tank was implemented to carry out the chlorination prior to the storage tanks. The effectiveness of the changes to the ASADA and the automated system in the mall was verified by monitoring free chlorine. At the ASADA, a significant improvement was observed when implementing the premix tank, however, the free chlorine readings at the outlet of the storage tanks showed great variation in chlorine levels throughout the day, being difficult to comply with the legislation. In the ORP-controlled system the chlorine level was in accordance with the legislation for a longer time. In the case of chlorination by tablets, it is recommended to evaluate its automation by controlling the flow rate of entry to the chlorinators, for example with ORP. In the use of ORP technologies, it is recommended to complement with pH measurement and regulation, in addition to giving them constant maintenance and cleaning. In addition, due to the pandemic caused by the COVID-19 disease, standard No. 38924-S expanded the upper limit of free chlorine, resulting in a range that goes from 0.3 mg/L to 1.0 mg/L, achieving increase in the percentages of compliance with the standard in residual free chlorine for the measurements that were carried out in most of the systems analyzed. Therefore, it is advisable to evaluate maintaining the norm in this range.