En nuestro último artículo, introducimos el concepto del mol y su relación con el peso molecular. En este artículo expandimos la conversación, específicamente acerca de los porcentajes ilustrados en las etiquetas de los diferentes productos químicos utilizados para la cloración de piscinas.
Las etiquetas de los productos químicos pueden ser confusas o engañosas. Esto es especialmente cierto en productos químicos cloradores. Por ejemplo a simple vista podría parecer que el tricloro con un porcentaje de 99% es más fuerte o concentrado que el hipoclorito de calcio al 68%, o que el dicloro de sodio del 99% es mucho más fuerte que el cloro líquido al 12.5%, pero es esto cierto?
En las etiquetas de los productos químicos es comun encontrar los ingredientes listados en términos de porcentajes. Estos números generalmente representan el porcentaje por pesos, pero en algunos casos en los productos cloradores es comun encontrar el porcentaje en términos de cloro disponible o por %, esto puede ser confuso.
El ingrediente activo es el compuesto químico que se encarga de cumplir con el propósito del químico, como por ejemplo realizar la desinfección, o clarificar el agua, o ajustar el nivel del pH. El primer paso es conocer el peso molecular del ingrediente activo (en gramos por mol, g/mol) para entender apropiadamente los porcentajes listados en la etiqueta.
La siguiente tabla muestra una lista de los productos químicos más comunes para piscina, con su respectivo peso molecular, el cual utilizaremos para entender los porcentajes de algunos de estos químicos más adelante en este artículo.1
El porcentaje listado únicamente indica la concentración del ingrediente activo, mas no su efectividad. Existen factores que pueden tener un impacto significativo en la efectividad del químico como la calidad de los ingredientes, la formulación y el proceso de fabricación. Por lo cual es crucial reconocer dichos factores a la hora de determinar los químicos de elección para su piscina.
Antes de expandir en el tema es importante notar que existe una diferencia entre las concentraciones de los productos químicos disponibles para las personas involucradas en la industria, como los profesionales del servicio, y el público en general.
Si, es posible para un dueño de casa o una persona comun obtener productos químicos de grado profesional, aunque en la mayoría de las veces estos no se encuentran en tiendas o centros de distribución como Walmart, Homedepot, etc, en donde una persona común suele comprar. La única manera de diferenciar si es grado profesional o no es con los porcentajes de los ingredientes activos... especialmente para el cloro.2
Los productos químicos de índole público generalmente cuentan con un ingrediente inactivo rellenador, el cual obviamente reduce el porcentaje del ingrediente activo. Mostraremos algunos ejemplos más adelante en este artículo.
No hace falta remarcar que los porcentajes y concentraciones afectan la cantidad y el costo para obtener el mismo impacto efectivo en la química del agua. Un menor % de cloro no es necesariamente menos efectivo si se utiliza una mayor cantidad comparativamente.
Los ingredientes activos en los diferentes productos químicos son las sustancias que contribuyen al efecto deseado en el agua. Por ejemplo, el porcentaje (%) en peso hace referencia al peso molecular del cloro disponible como elemento (Cl), en relación con el peso total del compuesto molecular (i.e. tricloro, hipo cal, o blanqueador).
Convencionalmente es reconocido que el cloro en forma gas (Cl2) contiene un 100% de concentración. Sin embargo al disociarse en el agua únicamente la mitad (el 50%) contribuye al cloro activo debido a la reacción química que ocurre con el agua, es por eso que al calcular el % disponible de cloro de las otras presentaciones del químico es necesario multiplicar por 2 para factorizar dicha convención. Realizaremos un par de ejemplos más adelante.
Reacción de Cl2 en el agua:
Cl2 + H2O → HOCl + HCl
Cloro molecular + agua → Ácido hipocloroso + Ácido hidroclorhídrico
Luego el HOCl se disocia en una contraparte más débil y lenta en términos de desinfección, el ion hipoclorito (OCl-).
HOCl ⇌ H+ + OCl-
Ácido hipocloroso ⇌ Ion de hidrógeno + Ion hipoclorito
Estas dos sustancias (HOCl and OCl-) son las que contribuyen a la lectura de cloro libre (CL).
El HOCl es la parte del cloro que se encarga de desinfectar, sanitizar y oxidar. Es la sustancia que se encarga de eliminar las bacterias, el alga, los gérmenes y otros microorganismos contaminantes. Al mismo tiempo también oxida otros desechos y agentes contaminantes como los metales, los compuestos de nitrógeno, los desechos orgánicos en estado de descomposición y los aceites y grasas.
Los productos a base de bromo, son similares en cuanto a que el bromo también contiene un ingrediente activo que se disuelve en el agua para crear acido hipobromoso, similarmente la parte efectiva del bromo.
Si analizamos los productos químicos fuera de la industria de piscinas y tratamiento de agua, tambien es muy comun encontrar porcentajes de los ingredientes activos, tal como en los productos de limpieza. Uno muy popular contiene lo siguiente:
INGREDIENTE ACTIVO:
Alquil (C12 40%, C14 50%, C16 10%) cloruro de dodecil bencil dimetilamonio...............0.3%
OTROS INGREDIENTES..................99.7%
Tal vez puede cuestionar si 0.3% de cualquier ingrediente activo en un químico tiene de verdad beneficio alguno, y la realidad es que eso es más que suficiente debido a la gran potencia de la sustancia. La limpieza y desinfección de superficies en un hogar no toma mucho.3
El producto que ejemplificamos es el producto de limpieza más popular y usado para la limpieza para el hogar, y eso no ocurrió por casualidad.
Otro ejemplar muy efectivo con ingrediente activo en concentraciones bajas es el peróxido de hidrógeno (H2O2). El producto disponible en la mayoría de las farmacias tiene tan solo un 3%. En otras palabras, el 97% del producto es simplemente ingredientes no activos de relleno... usualmente agua destilada. El peróxido de hidrógeno en mayores concentraciones es una sustancia tan fuerte, que oxidaría más de lo deseado 4. Pero en pequeñas concentraciones es seguro para usarse para limpiar heridas o como enjuague bucal.
En raras ocasiones las personas optan por usar biguanida como desinfectante en lugar del cloro y peróxido de hidrógeno como oxidante primario.5 En estos casos el producto químico generalmente utilizado es de 27% de concentración lo cual es alrededor de 9 veces más concentrado que el producto normalmente disponible para el hogar. Mismo producto químico, pero diferente concentración. Esta presentación es mas practica para piscinas, pero tiene una corta vida útil y cierta inestabilidad. Nos gustaría remarcar que utilizar esta presentación de mayor concentración en aplicaciones fuera de las piscinas debe de ser evitado a toda costa y podría ser catastrófico.
Mientras que los ingredientes activos juegan un papel crucial en la química de la piscina, también se incluyen ingredientes de relleno en los productos químicos. Estos ingredientes pueden tener diferentes objetivos como estabilizar el ingrediente activo, garantizar solubilidad, o mejorar la vida útil del producto.
Como lo mencionamos anteriormente, existen diferencias en las concentraciones de los productos químicos de grado profesional y grado comun por las mismas razones.6 Por ejemplo el cloro líquido al 12.5% disponible para profesionales del servicio tiende a degradarse mucho más rápido y es diseñado para su pronto uso y no para almacenarse como la alternativa disponible en puntos de venta públicos, el cual se presenta como blanqueador y tiene entre un 5-7.5% de concentración.
Otros ingredientes inactivos comúnmente encontrados en productos de piscinas pueden incluir ajustadores de pH, o de amortiguamiento, inhibidores de sarro y en ocasiones simplemente agua destilada o sales.Una de las ideas más erróneas acerca de los productos químicos en nuestra industria es pensar que un mayor porcentaje significa un producto más fuerte y más efectivo. Como si una mayor concentración condujera a mejores resultados. Este no siempre es el caso.
Mientras que es cierto que la concentración puede tener un impacto en la efectividad del químico hasta cierto nivel, existe un punto en el que agregar más quimico simplemente no proporciona mayores beneficios. Adicionalmente, cantidades excesivas de las diferentes sustancias químicas nunca es recomendado en una piscina. En Orenda mantenemos un enfoque proactivo y minimalista para simplificar las cosas lo máximo posible.
Es importante seguir las guías, pautas o recomendaciones del fabricante en cuanto al uso y dosis del producto. Esto garantiza los mejores resultados sin agregar en exceso o abusar del químico. Es por eso que la calculadora Orenda fue creada, para proporcionar dosis precisas de todos los químicos esenciales para el cuidado de una piscina.
Ahora es tiempo de analizar los porcentajes en las diferentes presentaciones del cloro para ilustrar el contenido actual de cloro en cada producto, tanto por peso como por % disponible. Hacemos referencia a los pesos moleculares mostrados en la gráfica anterior. Esta información también puede ser encontrada públicamente dependiendo del fabricante o en las hojas de seguridad.
La mayoría de los productos de tricloro son caracterizados por tener un 99% de Tricloro-s-triazintriona (por peso). Algunas versiones son menos concentradas y contienen alrededor de un 53.5%. Este tipo de presentación contiene ingredientes inactivos no siempre identificados y tienden a etiquetarse como "otros ingredientes".
En ocasiones hemos encontrado productos con alguna concentración entre 53.5 y 99%. Sin importar el porcentaje, puede encontrar la concentración actual de cloro en cualquier producto siguiendo la siguiente aritmética y simplemente multiplicando por el porcentaje disponible al final.
Tricloro (C3Cl3N3O3) tiene un peso molecular de 232.41 g/mol
Cloro (Cl) tiene un peso molecular de = 35.453 g/molTricloro tiene 3 átomos de cloro (Cl), lo cual significa que el peso total del cloro por molécula de tricloro es de 3 x 35.453 = 106.359 g/mol
Si dividimos dicho peso por el peso total de la molécula de tricloro obtenemos:
106.359 ÷ 232.41 = 0.458 = 45.8 % de cloro en tricloro, nuevamente esto es por peso.
Analicemos esto por un momento. Cada pastilla de 8 onzas de tricloro únicamente contiene 45.8% de cloro disponible. El resto es acido isocianurico (CYA) y algo de sal.
El abuso de las pastillas de tricloro puede causar un exceso de CYA rápidamente, lo cual conlleva a la condición conocida como sobre-estabilización, problemas de desinfección y oxidación y un funcionamiento no efectivo del desinfectante. Poner un límite en el CYA es el cuarto pilar del cuidado proactivo del programa Orenda.
Pero entonces cómo obtenemos el cloro disponible por porcentaje? Para esto tenemos que factorizar el factor de multiplicación por 2 para cumplir con la convención utilizada del 100% del Cl2, anteriormente definida.
Entonces al multiplicar el peso molecular por 2 obtenemos:
106.359 x 2 = 212.72.
Después dividimos este número por el peso molecular total de la molécula de tricloro para obtener el porcentaje de cloro disponible en el producto:
212.72 ÷ 232.41 = 0.915 = 91.5% de cloro disponible en cualquier producto de tricloro
El último paso es multiplicar este porcentaje por la concentración disponible de tricloro en el producto químico:
0.915 x 0.99 = 90.6% de cloro disponible en tricloro-s-triazintriona (tricloro) al 99%
0.915 x 0.535 = 48.9% de cloro disponible en tricloro-s-triazintriona (tricloro) al 53.5%.7
La misma lógica aritmética puede ser aplicada con los otros productos cloradores.
Tal como el tricloro, el dicloro es usualmente etiquetado ilustrando una concentración del 99% de dihidrato de dicloro-s-triazinetriona de sodio. De hecho existen dos tipos de dicloro: anhidro y dihidrato. El anhidro es mucho más peligroso y no se encuentra disponible en la industria de piscinas. El dicloro en nuestro mercado es el dihidrato, el cual contiene dos moléculas de agua que lo estabiliza y lo hace menos reactivo, especialmente en un incendio. 8
El peso molecular del dihidrato de dicloro-s-triazinetriona de sodio (C3H4Cl2N3NaO5) = 255.98 g/mol
Peso molecular del cloro (Cl) = 35.453 g/molEl dicloro molecular tiene 2 átomos de cloro (Cl), entonces el peso molecular del cloro en una molécula de dicloro es:
(2 x 35.453) = 70.91 g/mol
Al dividir el peso total de los átomos de cloro por el peso de la molécula de dicloro obtenemos:
70.91 ÷ 255.98 = 0.277 = 27.7% de cloro disponible (por peso), en el dihidrato de dicloro de sodio
Para obtener el cloro disponible, necesitamos doblar el peso de los atomos del cloro para cumplir con la convención utilizada para el cloro gas (Cl2), tal como lo hicimos con el tricloro. Con esto obtenemos:
(70.91 x 2) ÷ 255.98 = 0.554 = 55.4% de cloro disponible en el dihidrato de dicloro de sodio puro
Luego podemos factorizar el porcentaje actual del ingrediente activo del producto, el cual es usualmente al 99%. Al multiplicar 55.4 por 0.99 obtenemos 54.8% de cloro disponible en un producto de dihidrato de dicloro de sodio al 99%.9
Tal como el tricloro, el dicloro también tiene más CYA que cloro. Los ingredientes inactivos del dicloro de sodio son los siguientes (por peso):
Los productos de hipoclorito de calcio de grado profesional se encuentran disponibles en dos concentraciones. Como si no fuese lo suficiente confuso, dichas concentraciones pueden ser ilustradas en la etiqueta en una de dos maneras. Hemos visto concentraciones del 65 o 68% y del 70 o 73%. Esto es debido a que algunos productos químicos son etiquetados en base a porcentaje de cloro disponible, mientras que otros listan el porcentaje por peso. Los más grandes de ambas opciones (68 y 73%) hacen referencia al porcentaje del ingrediente activo (hipo cal) por peso. Mientras que los dos menores de ambos (65 y 70%) hacen referencia al porcentaje del cloro.
Luego obviamente tenemos los productos de hipocal de grado público, los cuales son menos concentrados, con varios otros ingredientes no identificados en la etiqueta. Debido al alto pH del hipo cal, estos usualmente son inhibidores a base de fosfato. Por ejemplo:
Para simplificar la aritmética, analizaremos los productos de grado profesional.
El hipoclorito de calcio (CaCl2O2, o Ca(ClO)2) tiene un peso molecular = 142.98 g/mol
El peso molecular de cloro (Cl) = 35.453 g/molEl hipo cal tiene dos átomos de cloro lo cual significa que el peso total del cloro en este compuesto molecular es (2 x 35.453) = 70.91
Dividamos entonces el peso molecular del cloro entre el peso de la molécula de hipoclorito de calcio y obtenemos:
70.91 ÷ 142.98 = 0.496 = 49.6% de cloro por peso en hipoclorito de calcio puro.
Luego el siguiente paso es multiplicar este valor por el porcentaje actual ilustrado en la etiqueta del producto químico con respecto al ingrediente activo:
0.496 x 0.73 = 0.362 = 36.2% de cloro disponible por peso en hipocal al 73%
0.496 x 0.68 = 0.337 = 33.7% de cloro disponible por peso en hipocal al 68%
0.496 x 0.5644 = 0.279 = 27.9% de cloro disponible por peso en hipocal al 56.44%
Y tal como lo calculamos anteriormente, podemos obtener el porcentaje disponible de cloro.
De la misma manera tenemos que multiplicar por 2 el peso molecular del cloro para obtener el porcentaje de cloro en una molécula de hipocal:
(70.91 x 2) ÷ 142.98 = 0.992 = 99.2% de cloro disponible en los productos de cal hipo.Luego es simplemente cuestión de multiplicar este factor por el porcentaje del ingrediente activo listado en la etiqueta. Claro que si el porcentaje de cloro disponible ya se ha identificado en la etiqueta, este paso es innecesario.
(0.992 x 0.68) = 0.674 = 67.4% de cloro disponible en hipocal del 68%.
(0.992 x 0.73) = 0.724 =72.4% de cloro disponible en hipocal al 73%.
Tal vez se percató que mencionamos que los porcentajes se encontraban entre el 65-68% o entre el 70-73%, pero entonces de dónde proviene la discrepancia con los números anteriormente derivados. Por qué obtuvimos un 67.4% en lugar de un 65% y 72.4% en lugar de 70. La explicación proviene de las regulaciones de la EPA. El hipocal es clasificado como un material volátil y peligroso (oxidante tipo 3 según NFPA), así que los fabricantes tienden a ser conservativos con los porcentajes listados en caso de variaciones en las concentraciones.10
A diferencia de los tipos de cloro sólidos en forma granular o polvo, los cuales requieren disolverse en agua primeramente para poder elevar el nivel de cloro libre, el hipoclorito de sodio se encuentra en forma líquida, por lo cual su introducción al agua es sencilla. También se puede calcular sencillamente su contribución en partes por millón (ppm) según sea su porcentaje:
1 galon de (X %) de hipoclorito de sodio en 10,000 galones de agua resultará en ese mismo X en ppm de cloro libre.
Entonces un galon de cloro liquido al 12.5% dejaria 12.5 ppm en 10,000 galones de agua. O por otra parte 6.25 ppm si la piscina fuera de 20,000 galones de agua. El blanqueador disponible en las tiendas generalmente contiene entre un 5 y un 7.5% de concentración.
Si comparamos este tipo de cloro con los anteriores, un 10 o 12.5% de concentración puede parecer muy poco. Pero como es en forma líquida y no sólida, para poder hacer la comparación por pesos y porcentajes tenemos que tomar en cuenta la densidad del cloro líquido al 12.5% la cual es alrededor de 1.16 g/mL, este dato es información pública y puede variar según el fabricante y los ingredientes.
El cloro(Cl) pesa = 35.493 g/mol
El hipoclorito de sodio (NaOCl) tiene un peso = 74.44 g/mol
La densidad del cloro líquido (NaOCl) al 12.5% es de = 1.16 g/mlAl dividir el peso de un átomo de cloro entre el peso total de la molécula de hipoclorito de sodio, obtenemos el porcentaje por peso.
35.493 ÷ 74.44 = 0.476 = 47.6% de cloro disponible por peso en hipoclorito de sodio puro. Si quisiéramos obtener el porcentaje de cloro por volumen tendríamos que factorizar la densidad.En términos de % de cloro disponible, tenemos que multiplicar por 2 (para seguir con la convención relativa al Cl2). (35.493 x 2) ÷ 74.44 = 0.952 = 95.2% de cloro disponible en hipoclorito de sodio puro.
Es relevante mencionar que el hipoclorito de sodio es un tipo de cloro que se degrada facilmente, así que es estabilizado manejando porcentajes bajos de concentración y una combinación con otros ingredientes como el hidróxido de sodio (NaOH) y agua. Hablaremos más acerca del proceso de fabricación del cloro líquido en futuros artículos.
Elegir los químicos para su piscina va más allá de solo considerar ciertos factores como los porcentajes de los productos. Es esencial tener conocimiento específico acerca de las necesidades y características de su piscina, como el tipo del agua, el tamaño, el uso, la demanda de contaminación, y situaciones preexistentes.
Entonces qué tipo de cloro es el mejor para su piscina? Depende fundamentalmente en la química del agua de llenado, el clima (principalmente la cantidad de lluvia y dilución o evaporación y los cambios de temperatura), y qué subproductos desea manejar.
Por ejemplo el hipoclorito de sodio dejará sales, el hipocal dejará calcio y sal, el tricloro y dicloro acumularan CYA y sales. La calculadora Orenda ahora le muestra el impacto de sus dosis de cloro y los subproductos que se quedaran detrás en base a la dosis.
En este artículo nos enfocamos en los productos cloradores, pero la misma aritmetica y logica pueden ser utilizadas si se conocen los pesos moleculares de los compuestos (g/mol). Esperamos que esta información le sea de ayuda, no dude en contactarnos si necesita saber más.
1 Afortunadamente, nos beneficiamos de años de investigación y desarrollo científico. Los pesos moleculares de la tabla periódica de los elementos y de casi todos los compuestos químicos conocidos por el hombre son información pública. Puede encontrar el peso molecular en g/mol de cualquier sustancia química en PubChem o en una gran variedad de sitios web.
2 Todos los productos de Orenda son de grado profesional. No fabricamos versiones menos potentes de nuestros productos.
3 Como dato adicional, el producto químico que hemos mencionado es un desinfectante común a base de amoníaco. Variaciones de este producto se utilizan para desinfectar pisos, superficies y en muchas otras aplicaciones. Cada vez que vea una palabra que se parezca a "amoníaco", evite usarla dentro y alrededor de las piscinas. Es un producto a base de nitrógeno. El agua clorada oxidará el amoníaco y creará cloraminas (también conocidas como cloro combinado). Esto es particularmente un problema en piscinas interiores que usan limpiadores para el piso a base de amoníaco. Los nadadores y la humedad en la instalación producirán cloraminas, lo que contribuye en gran medida a los problemas de calidad del aire en piscinas cerradas. También tenga en cuenta que otros productos como los alguicidas pueden contener amoníaco en ocasiones identificado como "quat", que significa amoníaco cuaternario. Todos estos productos contribuirán a los niveles de cloro combinado en el agua, lo cual debería evitarse.
4 Según WebMD, el peróxido de hidrógeno puede en realidad dañar tejido y retrasar la curación porque es un oxidante no selectivo. Puede oxidar la piel, la sangre, etc.
According to WebMD, hydrogen peroxide can actually harm tissue and delay healing because it is a non-selective oxidizer. It can oxidize skin, blood, etc.
5 El peróxido de hidrógeno al 27% es un oxidante muy poderoso y debe usarse con precaución. El peróxido de hidrógeno también es incompatible con piscinas de cloro y bromo. Neutraliza completamente el cloro. Y en piscinas de bromo, ciertamente, puede recargar los iones de bromuro en ácido Hipobromoso (HOBr), pero también crea bromatos nocivos. Así que no use peróxido de hidrógeno en ninguna piscina excepto en una piscina de biguanida.
6 Como dato adicional, los productos de Orenda no vienen en versiones de baja concentración. Solo fabricamos productos de grado profesional.
7 Este resultado difiere ligeramente de la etiqueta fotografiada del tricloro al 53.5%, que muestra un 48.6% de cloro disponible, no un 48.9%. No estamos seguros de por qué es así, pero sabemos que a veces los fabricantes tienden a ser más conservadores con sus porcentajes. Quizás esto sea simplemente para estar del lado seguro con la EPA y otros reguladores. No conocemos los otros ingredientes en el producto mostrado, por lo que no podemos desarrollar una conclusión más concreta.
8 Xu, H., Zhang, H. et.al. (2022). Evaluación del Peligro Térmico del Dicloroisocianurato de Sodio a través de TG-MS, DSC y ARC. Seguridad de Procesos y Protección Ambiental. Vol. 166, pp. 68-77.
9 Hemos visto productos que enumeran el cloro disponible en el dicloro de sodio como 56%, y no sabemos por qué, a menos que haya algo de dicloro anhidro en la mezcla. El dicloro anhidro no se vende en el negocio de las piscinas porque es más volátil y se considera un "material peligroso", que requiere un embalaje especial para su transporte y almacenamiento. El dicloro anhidro es un oxidante de clase 2 según la NFPA, mientras que el dicloro de sodio dihidratado es un oxidante de clase 1 (menos volátil). Para tener una idea, el hipoclorito de calcio (< 50% en peso) es un oxidante de clase 2, y > 50% de hipoclorito de calcio es un oxidante de clase 3.
10 Hemos escuchado que el porcentaje en ciertos productos se muestra como menor para cumplir con el registro de la EPA en caso de una ligera variación en las concentraciones. Pero no hemos podido confirmar esto. Presumimos que hay un razonamiento legal para etiquetar el producto de esta manera, pero no sabemos exactamente cuál es.