El cloro, el pH y su relación con el Ácido Isocianúrico

August 3, 2020
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Siempre nos han enseñado que el pH controla la fuerza del cloro. Y eso es cierto, excepto cuando el ácido isocianúrico también está en el agua. El CYA cambia toda la dinámica. Advertencia justa, este tema es controvertido y contrario a la mayoría de los libros de texto y creencias de la industria. Pero está respaldado en ciencia que citaremos en este artículo. Ajuste su cinturón de seguridad.

¿Será que el pH realmente controla la resistencia del cloro?

Los libros de texto de sabiduría convencional y química de piscina nos enseñan que un pH más bajo significa un cloro más fuerte. Y es asi, cuando no hay CYA en el agua. Pero gracias a algunas investigaciones del Dr. Stanley Pickens (PDF descargable) y el resto del comité AD-HOC de CMAHC sobre el ácido isocianúrico, ahora sabemos que el CYA toma el control de la fuerza del cloro, lo que hace que el pH sea mucho menos importante para la resistencia del cloro. Aunque el pH sigue siendo críticamente importante para el equilibrio del agua en el ISL.

Pero es importante tener en cuenta que esta información ha sido conocida y publicada desde 1974. Simplemente nunca fue ampliamente adoptada en la industria de las piscinas. Esta no debería ser información nueva, pero estamos escribiendo este artículo hoy porque cuando hablamos de esto, todos están sorprendidos y escépticos. Para ser justos, nosotros también.

Resistencia del cloro (% HOCl)

Veamos una gráfica con la que muchos de nosotros estamos familiarizados, que muestra la resistencia del cloro determinada por el pH. Cuanto más bajo es el pH, mayor es el porcentaje de cloro resistente, ácido hipocloroso (HOCl). Cuanto mayor sea el pH, menor será ese porcentaje, ya que el HOCl está en equilibrio con la forma mucho más débil de cloro, el hipoclorito iónico (OCl - ). Estos cuadros fueron recreados y tomados del libro de Richard Falk sobre el cloro y el CYA. La información proviene originalmente de un estudio realizado en 1974 por J. O'Brien et.al., citado al final de este artículo. 1 Puede ver el conjunto completo de gráficos en nuestra galería de imágenes para este artículo.

Cloro vs CYA_blurr

La línea roja es resistente HOCl, y la línea verde es débil OCl -. Con un pH de aproximadamente 7.5, tienen aproximadamente 50-50. Pero con un pH de aproximadamente 7.2, es un 70% de cloro resistente. Entonces sí, en este caso, el pH controla la resistencia del cloro (% HOCl). No es de extrañar que los libros de texto de la industria nos digan que el rango de pH deseado para piscinas es 7.2-7.8. Pero eso es para piscinas sin CYA. Mire el título, donde dice en negrita "... sin CYA". Aquí está el otro lado de la tabla con solo 30 ppm de CYA en el agua:

Cloro vs CYA-1

Ouch.

¿Dónde está la línea roja ahora? Hay mucho que analizar en este gráfico, pero permítanos resumirlo para usted: el CYA ha asumido el papel del pH de controlar la resistencia y ​​la velocidad del cloro. Si la resistencia se determina por % HOCl, CYA cae por debajo del 3% a un pH de 7.5. Compare eso con 50% HOCl sin estabilizador en la tabla de la izquierda. Lo que sucedió aquí es simple: el cloro se ha unido al CYAque crea isocianuratos (representados por la línea azul, Cl-CYA en el gráfico). La línea amarilla es una combinación de todo el cloro que no está unido al CYA. Como puede ver, la gran mayoría del cloro se une al CYA a 30 ppm. Este cuadro nos dice dos cosas:

  1. Primero, solo 30 ppm de CYA se unen a la gran mayoría del cloro, lo que lo protege de la luz solar, por lo que el deseo de tener ppm de CYA mucho más altas es erróneo, a menos que tenga niveles más altos de cloro libre que lo acompañen (CL: Relación CYA), y
  2. En segundo lugar, en presencia de CYA, la mayoría del cloro tiene que desprenderse antes de desinfectar u oxidar, lo que aumenta el tiempo de contacto (CT).

Como el pH de la piscina debería [normalmente] oscilar entre 7,2 y 8,2, como puedes ver, casi no hay diferencia en el porcentaje de HOCl entre el pH de 7,0 y 9,0. Eso vale la pena repetir.

Prácticamente no hay diferencia en la concentración de cloro (% HOCl) en función del pH cuando CYA está en la piscina.

Mire, sabemos que esto es contrario a décadas de lo que todos nos han enseñado en la industria, y nos pareció un golpe en el estómago cuando lo aprendimos. Todos esos años de tratamiento de piscinas tratando de mantener el pH en donde queríamos que fuera (7,4-7,6), cuando en realidad, el agua en sí no quería estar allí en absoluto (que vamos a elaborar en en un momento). La verdad es que el pH no controla la resistencia del cloro en una piscina estabilizada; la relación de cloro libre a ácido isocianúrico sí (FC: CYA).

Perseguir el pH es una estrategia perdedora

Hemos aprendido que el pH es un tipo de química reaccionaria, que es nuestra forma abreviada de decir que el pH reacciona a las cosas que cambian en el agua. Por ejemplo, si se agrega demasiado ácido al agua, el pH no solo disminuirá, sino que también causará daños en la superficie. En el caso de un acabado a base de cemento (yeso/ cuarzo/guijarro/etc.), ese grabado en realidad liberará un hidróxido de calcio de pH alto, que elevará el pH en la piscina. Este rebote del pH es demasiado común cuando se corrige en exceso con productos químicos. Esa es solo una de las muchas razones por las que es tan importante dosificar y medir los químicos adecuadamente

Relacionado: ¿Qué causa el pH alto en las piscinas?

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La tabla anterior muestra la escala de pH logarítmico y los productos químicos comunes para piscinas. Cuando considera las diferencias extremas en el pH de estos productos químicos, ¿es de extrañar por qué el pH rebota cuando intenta controlarlo? Tenga en cuenta que la ceniza de soda es aproximadamente 1200 veces más básica que el bicarbonato de sodio. ¿Cuál crees que es la diferencia entre el ácido muriático y el cloro líquido?

chasing rabbit, chase pH, how to control pH in a pool

Es difícil mantener el pH quieto porque está en un equilibrio que fluctúa rápidamente cuando se agregan productos químicos de ajuste de pH a la piscina. También sabemos que el pH depende en gran medida de la cantidad de dióxido de carbono (CO2) en el agua. Así que cuando el CO2 deja el agua, el pH aumenta. Por lo tanto, por qué la aireación, como los bordes que se desvanecen y los derrames de spa, tiende a elevar el pH más rápido que en una piscina normal sin características de salpicadura.

 

Tope de pH y Ley de Henry

También sabemos que el pH solo puede elevarse naturalmente hasta cierto punto, gracias a la Ley de solubilidad de gases de Henry. Básicamente establece que cualquier gas dado en el agua eventualmente se igualará con ese mismo gas en el aire sobre el agua. Dado que el pH está determinado por la cantidad de CO2 en el agua, el porcentaje de CO2 en el agua eventualmente se igualará con el porcentaje de CO2 en el aire sobre la piscina. Cuando se iguala, el pH del agua estará alrededor de 8.2, dependiendo de la alcalinidad del carbonato en el agua.

Aquí hay una tabla que nos envió Richard Falk que muestra el tope de pH en relación con la alcalinidad del carbonato:

Alcalinidad de carbonato (ppm)

pH eq 

("tope de pH")

10

7.45

20

7.74

30

7,92

40

8.04

50

8.13

60 60

8.21

70

8.27

80

8.32

90

8.37

100

8.41

120

8.49

150

8,58

200

8.69

Fuente: Richard A. Falk. Los valores de la tabla son para 77ºF de agua

Los números en negrita en el centro de la tabla muestran los rangos de alcalinidad de carbonato más comunes en piscinas. Esto es importante, porque cuando el pH supera los 8,2, se vuelve mucho más difícil que el carbonato de calcio permanezca en solución (el ISL es demasiado alto, por lo general). Esto es parte de por qué en Orenda recomendamos un mayor nivel de dureza de calcio y menor alcalinidad, como 60-90 ppm, en lugar de hasta 120 ppm. 2 Nota: no permita que su alcalinidad baje tanto si hace que su ISL descienda por debajo de -0.30. Esto solo debe hacerse con suficiente dureza de calcio para compensar el nivel de alcalinidad más bajo.

El punto es, si se deja solo, las piscinas aumentan naturalmente el pH. Es solo física, y continuará sucediendo. No está haciendo nada malo si su pH sigue subiendo. Es importante saber que si el pH supera su tope físico (~ 8.2), entonces fue forzado de forma antinatural.

Mayor CYA significa menor alcalinidad de carbonatos

Aquí nuevamente, el pH y el CYA están entrelazados en esta relación. Un CYA más alto significa más alcalinidad de isocianurato, que debe restarse de su alcalinidad total para encontrar la alcalinidad de carbonato. Es complicado, lo sabemos, pero no te preocupes. La aplicación Orenda calcula todo esto por usted cuando ingresa sus números CYA y Alcalinidad total en la calculadora.

La corrección de isocianurato es aproximadamente un tercio de su CYA (ppm) que se resta de su (alcalinidad total) AT (ppm). Entonces, si tenía 60 ppm de CYA, tome un tercio (20 ppm) y reste eso de su AT. Una piscina con 90 AT ahora tiene 70 alcalinidad de carbonato. De acuerdo con la tabla anterior de Falk, eso significa que el tope de pH es 8.27.

Mantenga el pH con un piso de ISL  y un tope de física

En lugar de tratar de controlar el pH, intente contenerlo. La contención es una estrategia más práctica, porque si establece una base utilizando el ISL y conoce el techo de pH gracias a la Ley de Henry, ahora tiene una ventana con la que puede trabajar cómodamente. Más importante aún, la presión para mantener un pH de 7.4-7.6 desaparece si tiene ácido isocianúrico en el agua, como se ilustra arriba.

Y antes de decirlo, el pH se trata de la comodidad del bañista debido a que el pH de nuestros ojos es un mito. Hay un estudio publicado en el sitio web oficial de NIH que encontró que la irritación ocular generalmente se debe a la presión osmótica debido a la diferencia de salinidad entre los ojos y el agua de la piscina. Es poco probable que un poco más de agua alcalina irrite nuestros ojos. La irritación ocular es causada más por subproductos de desinfección (DBP) como cloraminas y trihalometanos (THM) como el cloroformo en lugar que por el pH.

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El ácido isocianúrico controla la fuerza del cloro.

Se han publicado numerosos estudios en línea que muestran el impacto que el CYA tiene sobre el cloro. Específicamente acerca de cómo CYA reduce drásticamente la velocidad de muerte (lo que aumenta el tiempo de contacto o CT), y cómo se desploman las concentraciones de HOCl (fuerza de cloro). Mostramos en las gráficas al comienzo de este artículo cómo las concentraciones de HOCl caen por debajo del 3% con solo 30 ppm de CYA. ¡Eso es una locura! Y cualquier propietario y operador de piscinas que use CYA debe ser consciente de ello.

Relacionado: El límite de ácido isocianúrico para piscinas públicas (según los CDC)

Pero no toda la esperanza se pierde. La buena noticia es que el cloro estabilizado (cloro unido al CYA) todavía puede desinfectar. Solo toma un poco más de tiempo porque el cloro tiene que separarse del CYA antes de que pueda hacer su trabajo. Entonces la estabilización no es el problema aquí; La sobre estabilización es el problema que debe evitarse. La sobre estabilización ocurre cuando se tiene más CYA del que se necesita, y comienza a ralentizar realmente el cloro. No necesariamente lo hace más débil (las concentraciones de HOCl ya estaban por debajo del 3% con solo 30 ppm de CYA), pero un cloro más lento significa que la desinfección lleva más tiempo. Cuando se trata de enfermedades del agua recreativa (RWI), los Centros para el Control de Enfermedades de los EE. UU. (CDC) no pierden el tiempo.

El Consejo de los CDC para el Código Modelo de Salud Acuática (CMAHC) reunió un comité ad-hoc sobre ácido isocianúrico, específicamente para aprender más sobre su impacto. En 2017 publicaron este informe en la Conferencia Mundial de Salud Acuática. Aquí hay una captura de pantalla importante de su presentación:

cl y cya grafico

Observe que la concentración efectiva de HOCl es prácticamente la misma, siempre que mantenga la relación CL: CYA. Fuente: Comité Ad-Hoc de CMAHC para el ácido cianúrico

Gracias al CMAHC, la relación CL : CYA está en camino de ser adoptada como el nuevo estándar en lugar de los límites generales de ppm de CYA, o mínimos de cloro libre. La desinfección efectiva es el nombre del juego, después de todo. Y si la relación CL: CYA dicta la eficacia del cloro, entonces debe estar al frente y centrarse en nuestras mentes mientras operamos piscinas. Es por eso que el Modelo de Código de Salud Acuática (MAHC) recomienda un máximo de solo 15 ppm de CYA en una piscina comercial en caso de un incidente fecal. Simplemente no es práctico tratar de matar a las cripto a través de la hiperclorinación con niveles elevados de CYA porque los tiempos de contacto son ridículos. Consulte los tiempos de contacto en esta captura de pantalla de este informe de los CDC:

Screen Shot 2020-08-03 at 11.30.52 AM

Añadir CYA en esa mezcla? Se vuelve aún más difícil matar a Cripto. Por lo tanto, la recomendación de 15 ppm para CYA. Aquí está el PDF de la respuesta oficial a incidentes Crypto de los CDC cuando CYA esta presente en la piscina.

Conclusión

Este artículo tenía la intención de iluminar la verdad sobre el impacto que el pH y el CYA tienen sobre el cloro. Claramente, cuando el ácido isocianúrico está en el agua, supera el pH en términos de control de la resistencia del cloro. Las gráficas al comienzo de este artículo muestran que la resistencia al cloro (% HOCl) es prácticamente la misma de 7.0 a 8.5. Eso significa que el pH ya no es un factor relevante para controlar la resistencia del cloro; CYA lo controla ahora. Y esa es parte de la razón por la cual tener un CYA mínimo es nuestro cuarto pilar del cuidado proactivo de la piscina.

La relación de cloro libre a ácido isocianúrico (CL: CYA) es primordial para una desinfección efectiva en piscinas. ¡Importa más que solo ppm de cloro libre! En resumen, el ácido isocianúrico cambia fundamentalmente el juego de cloración.

No malinterpreten lo que estamos diciendo aquí. El pH sigue siendo el más dominante de los seis factores ISL, por lo que es muy importante para el equilibrio hídrico. Pero también sabemos que es reaccionario y no debe ser controlado. En cambio, recomendamos  contener el pH utilizando su tope natural (basado en la física y la alcalinidad del carbonato) y una base de equilibrio ISL como su piso. Deje que se levante naturalmente durante la semana, porque lo hará de todos modos. Al menos, entonces el pH es predecible, y no está desperdiciando esfuerzo, tiempo y dinero tratando de combatirlo. Ayuda a tener niveles más altos de dureza de calcio y niveles más bajos de alcalinidad si la deriva del pH es un problema, ya que una alcalinidad de carbonato más baja puede reducir el tope natural para el pH.

Como nota final, este artículo trata sobre piscinas cloradas al aire libre. El pH aún controla la fuerza del cloro para piscinas sin CYA, como las piscinas cubiertas. Gracias por su tiempo, y si tiene más preguntas, por favor comente a continuación.


  J. O'Brien, J. Morris y J. Butler, "Equilibrios en soluciones acuosas de isocianurato clorado", Capítulo 14 en A. Rubin, ed., Química del suministro, tratamiento y distribución de agua, Simposio de 1973, (publicado en 1974 ), Ann Arbor Science, Ann Arbor, MI, págs. 333-358.

 La excepción aquí es durante el Orenda Startup ™, dónde queremos un LSI positivo de +0.20 a +0.29 durante los primeros tres días. Esto generalmente requiere un mínimo de 100 ppm de alcalinidad. Una vez que el cloro y otros productos químicos se introducen en la piscina, la estrategia química debe cambiar hacia un equilibrio LSI más cercano a 0.00.

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