La dosis UV explicada: mJ/cm², UVT y vida de la lámpara

Los microorganismos se inactivan cuando la luz UV daña sus ácidos nucleicos. El pico de absorción del ADN y el ARN está cerca de 260 nm, y las lámparas de mercurio de baja presión emiten con fuerza a 254 nm, lo bastante cerca para ser eficaces. La energía rompe enlaces en el material genético e impide la replicación; no necesariamente mata la célula de inmediato, por lo que el término correcto es inactivación y no esterilización.

La UV a 254 nm no añade ningún producto químico al agua ni deja residual. Es una ventaja para el sabor y para los procesos que no toleran oxidantes, pero también significa que la protección termina en el reactor. Cualquier contaminación introducida aguas abajo, en el tanque de almacenamiento o en un ramal muerto, no es neutralizada por la UV que trató el agua antes. Las lámparas de media presión emiten un espectro más amplio y se usan en algunos servicios de gran caudal o reúso, pero las lámparas de baja presión y de amalgama dominan las aplicaciones de agua potable.

La transmitancia UV es el porcentaje de luz de 254 nm que atraviesa una muestra de agua de 1 cm. El agua potable filtrada suele superar el 90% de UVT. La materia orgánica disuelta, el hierro, el manganeso y el color absorben UV y reducen el valor; un agua al 70% de UVT recibe aproximadamente tres cuartos de la irradiancia que el mismo reactor entrega al 90%, así que la dosis cae salvo que se reduzca el caudal o se aumente la salida de la lámpara.

Por eso un reactor debe cotizarse con la UVT utilizada en el cálculo, no solo con un caudal y una dosis. Un equipo seleccionado para 10 m³/h a 30 mJ/cm² y 90% de UVT necesita más lámparas o una cámara mayor para alcanzar 40 mJ/cm² o para tratar agua al 80% de UVT. Solicite la UVT de diseño, el factor de ensuciamiento y el factor de final de vida de la lámpara, y compare las cotizaciones sobre la misma base.

Las partículas protegen a los microorganismos. Una bacteria adherida a una partícula de arcilla o incluida en un flóculo puede quedar en la sombra de la partícula y recibir una fracción de la dosis calculada, aunque el agua a su alrededor sea lo bastante clara para el sensor. La turbiedad también dispersa la luz y reduce la penetración. Para la UV de agua potable, el mínimo habitual es inferior a 1 NTU antes del reactor, y muchos diseñadores apuntan a menos de 0.5 NTU.

Un cartucho de 5 µm aguas arriba es la protección estándar. Elimina las partículas que protegerían a los microorganismos y ensuciarían la camisa de cuarzo, y protege el reactor después del mantenimiento. No sustituye a la clarificación: si la turbiedad sigue por encima de 1 NTU, la dosis UV no es fiable independientemente de la clasificación del reactor. Corrija la filtración antes de aumentar el número de lámparas.

Las lámparas de baja presión pierden salida gradualmente y suelen estar nominalizadas para 8,000–9,000 horas. Una lámpara al 70% de su salida inicial entrega el 70% de la dosis con el mismo caudal, lo que puede llevar un reactor de 40 mJ/cm² por debajo de 30 mJ/cm² sin ninguna alarma si el sensor no está calibrado o no se registran las horas de la lámpara. Dimensione el reactor con la salida de final de vida, no con la de una lámpara nueva.

Como regla general, una lámpara de baja presión de 40 W trata aproximadamente 1 m³/h a 30–40 mJ/cm² con UVT superior al 90%. Un caudal mayor necesita más lámparas o una cámara más grande; el agua más fría, una UVT más baja y una dosis objetivo más alta aumentan el número de lámparas. Sustituya las lámparas por horas o por salida medida, lo que ocurra primero, y sustituya la camisa de cuarzo cuando la limpieza ya no restablezca el rendimiento.

Los distintos organismos responden de forma diferente. Las bacterias son relativamente sensibles, los virus suelen necesitar más, y los quistes de protozoos como Cryptosporidium se inactivan con dosis UV bajas pero siguen requiriendo un reactor validado y el crédito logarítmico especificado por la autoridad. El adenovirus es la excepción entre los virus y puede necesitar una dosis mucho mayor que los rangos siguientes.

La tabla ofrece rangos típicos para una inactivación de 3–4 logaritmos, no límites reglamentarios. El enfoque correcto es declarar el organismo objetivo, el crédito logarítmico requerido y el protocolo de validación, y luego seleccionar un reactor con una relación dosis-caudal certificada en la UVT de diseño. Cuando no se exige validación, 30–40 mJ/cm² sigue siendo un objetivo de diseño general sólido para agua potable.

Un sensor UV mide la intensidad de la lámpara en la camisa, no la dosis en el agua. Sigue siendo el indicador continuo más útil: si la intensidad cae mientras el caudal y la UVT están estables, la causa es la lámpara o la camisa. Registre juntos la intensidad, el caudal, la UVT y las horas de la lámpara. Una lectura del sensor que permanece normal mientras cambia la calidad del agua es una advertencia de que se está monitoreando el instrumento, no el reactor.

En la puesta en marcha, verifique el reactor con su informe de validación con el caudal y la UVT de diseño, confirme la calibración del sensor y configure la alarma de dosis baja. En servicio, limpie la camisa, revise la ventana del sensor y compare la lectura con un medidor de referencia. Cuando la autoridad local exija validación, use un reactor con un informe que cubra el modelo, la dosis y el caudal exactos; un certificado general de la familia de productos no es lo mismo.

Indique el caudal máximo y el caudal mínimo, la UVT de diseño, la turbiedad máxima, la temperatura del agua, la dosis objetivo y el crédito logarítmico requerido. Especifique si la dosis debe cumplirse al final de la vida de la lámpara y qué factor de ensuciamiento asumir. Añada el suministro eléctrico, la orientación de instalación, el diámetro de tubería y los requisitos de alarma o enclavamiento. Una cotización sin esos datos es una conjetura disfrazada de especificación.

Por último, confirme quién valida la dosis. El proveedor del reactor valida el hardware; el integrador del sistema valida la línea instalada; la autoridad local aprueba el agua terminada. Son tres responsabilidades distintas, y un sistema de agua potable necesita que las tres estén claras antes de energizar la primera lámpara.