En este artículo hablamos de cómo la salinidad y la temperatura del agua afectan el rendimiento de los generadores de cloro salino en las piscinas de sal.
Los sistemas de sal (también conocidos como generadores de sal o SWG de sus siglas en inglés) producen cloro por medio de la electricidad en un proceso conocido como electrólisis. Cuando la sal se disuelve en el agua, esta se disocia y sus componentes se separan en iones de sodio (Na+) y de cloruro (Cl-). Conforme el agua pasa por la celda la electricidad transforma los iones de cloruro a cloro gas (Cl2), pero también produce otros subproductos:
2NaCl + 2H2O + ⚡️→ Cl2⇡ + 2NaOH + H2⇡
sal + agua + ⚡️ → cloro (gas) + hidroxido de sodio + hidrogeno (gas)
El cloro gas luego se disocia en el agua y deja como residuo el acido hipocloroso y acido hidroclorhídrico.
Cl2 + H2O → HOCl + HCl
cloro + agua → Ácido hipocloroso + acido hidroclorhídrico
Y a partir de ahi, la química del proceso de desinfección con cloro es idéntica a cualquier otro tipo de cloro que pueda utilizar. De hecho la cloración con generadores de sal tiene el mismo efecto final que agregar cloro líquido en el agua, excepto que los sistemas de sal rehúsan el producto final, en comparación con el cloro líquido, en donde las sales solo se acumulan en el agua.
Existen dos cosas claves que tenemos que saber acerca de la producción de cloro por medio de electrolisis. La primera es que el cloro producido es un gas al igual que el hidrógeno y los gases tienden a escaparse de los líquidos en algunas ocasiones. El hidrógeno gas se escapa fácilmente, mientras que el cloro gas tiende a retenerse en el agua en su mayoría.
La segunda cosa es que el cloro gas es bastante acido y neutraliza completamente el pH del hidróxido producido, por lo menos a la larga conforme se lleva a cabo el proceso de desinfección. La razón principal por la que sube el pH más rápidamente en las piscinas de sal es porque conforme se escapa el hidrógeno (H2) completamente y el cloro gas (Cl2) en menores cantidades, se produce la aireación, lo cual ocasiona que el CO2 también se escape fácilmente y recordemos que el CO2 disuelto en el agua contribuye al equilibrio del pH.1
Teóricamente también se piensa que conforme el cloro gas se escapa, no se neutraliza la reacción final completamente, aumentando el pH en la piscina aún más rápidamente, para gestionar este problema se recomienda tener un nivel de CYA en el extremo más alto, alrededor de 50-70 ppm para piscinas de sal. Hablaremos acerca de este fenómeno con mayor detalle más adelante en este artículo.
La química anteriormente descrita depende del voltaje proporcionado por la celda, el cual es determinado por el fabricante, y de la conductividad en el agua, la cual depende de la salinidad (la cantidad de sal en el agua) y la temperatura.
Al agregar sal a la piscina, asegúrese de agregar las cantidades apropiadas usando la calculadora Orenda para dosificar. También asegúrese de cepillar y esparcir la sal para su correcta disolución
Los sistemas de sal funcionan de mejor manera cuando los niveles de sal se mantienen según las recomendaciones del fabricante de la celda. La gran mayoria sugiere un rango entre 3000-3800 ppm de sal, siendo el nivel óptimo de sal entre 3200 y 3600 ppm. Siga las instrucciones recomendadas y consulte el manual para preguntas específicas. Se necesita un nivel óptimo de sal pero el exceso tampoco es benéfico. 2
Si no se tienen los niveles de sal mínimos, la conductividad en el agua es lenta y la celda consume mayor energía para producir cloro, lo cual pone estrés en el sistema. Como método de auto protección, el sistema de sal generalmente tiene una alarma y se apaga así mismo cuando los niveles de sal no son los apropiados, ya sea que estén muy bajos o muy altos, o cuando la corriente (la velocidad de la bomba) no es lo suficiente rápida.
Dependiendo del sistema, generalmente los niveles mínimos de sal se encuentran entre 2700 y 2900 ppm y lo máximo recomendado es alrededor de 4500 ppm pero nuevamente, estos valores pueden variar dependiendo del tipo de sistema de sal.
Otro factor bastante importante que determina la conductividad es la temperatura del agua. Como con toda reacción química, un sistema o ambiente más caliente produce mejores resultados y por el otro lado, un agua fría ocasiona que la celda consuma mayor energía a la hora de generar cloro. Si la temperatura es demasiado baja, el sistema de sal se apagará automáticamente
Según los diferentes fabricantes de celdas de sal a los que tuvimos la oportunidad de entrevistar, las temperaturas mínimas para un funcionamiento adecuado se encuentran entre 55 y 59 ºF y es en ese rango donde la celda se apagará automáticamente. Según el manual de entrenamiento de la IPSSA, temperaturas más bajas también pueden ocasionar que el recubrimiento de rutenio en los electrodos comience a fallar tempranamente. Así que la alarma de temperatura en las celdas y sistema de autoprotección no solo protegen al sistema del estrés eléctrico si no también de la degradación. 3
Con el índice de saturación de langelier podemos saber que con temperaturas más bajas y niveles de sólidos disueltos totales más altos, se produce un agua más agresiva. Por ende, aunque la salinidad puede mejorar la conductividad, reduce el ISL y tiene que ser consciente al respecto.
Muchos nos preguntan cómo mantener un nivel equilibrado del ISL todo el año (pilar 1) especialmente en piscinas de sal, es por eso que hicimos este tema uno de nuestros episodios en el podcast "Controlando la piscina":
En resumen, las piscinas de sal necesitan mantener una alcalinidad total más baja, y un CYA, estabilizador o acondicionador un poco más alto de lo regular. Para contrarrestar esto se tiene que mantener un nivel de calcio más alto. La baja alcalinidad de carbonato establece un límite de pH en donde no se pasa el nivel de saturación del ISL en donde se produce sarro, el pH se mantendrá en una ventana de 7.7 - 8.0 o alrededor de eso, para evitar uno de los problemas más comunes en los sistemas de sal, las hojuelas de calcio.
Uno de los problemas químicos más frecuentes son las hojuelas de calcio o incrustaciones, que se pueden formar y/o saturar dentro de la celda o incluso desfragmentarse y terminar en el fondo de la piscina/alberca o Spa.
Hojuelas de calcio cerca del retorno del agua provenientes de la celda de sal
Una celda de sal sobresaturada con carbonato de calcio
Brevemente describamos este fenómeno ya que se ha incluido en varios artículos y episodios de nuestro podcast. Básicamente conforme la electricidad pasa desde el ánodo al cátodo (los electrodos u hojas de metal de la celda), los iones de cloro (Cl-) son atraidos al anodo (+) en donde se forma el cloro gas (Cl2) y los iones de hidrógeno (H+) y sodio (Na+) son atraidos al catodo (-) en donde se forma el hidrógeno gas y una mayor concentración del hidróxido de sodio. El pH por ende en el cátodo es significativamente más alto y gracias a las altas temperaturas, el ISL sube muy por arriba de +0.30 creando un ambiente ideal para la formación de sarro, el cual se desprende de la celda (por diseño), a la hora de que se revierte la polaridad. Si la formación de sarro es excesiva, la celda se sobresatura y deja de funcionar correctamente.
Recordemos que esto es un proceso natural en la reacción y la gravedad del fenómeno depende de la temperatura, el alto pH, y el flujo o corriente. Estos 3 factores son los que podemos atender y gestionar, aprenda cómo prevenir las fastidiosas hojuelas en la celda y calentadores con este artículo.
Como lo explicamos brevemente al principio de este artículo y de manera extensiva en otros artículos como "Que causa un alto pH" y "la ley de Henry", la concentración de un gas disuelto en un líquido depende del equilibrio de presiones de ese gas en el líquido en relación con el gas en el ambiente. Es decir que el dióxido de carbono disuelto en la piscina, estará en equilibrio con el dióxido de carbono en el ambiente. Gracias a que las piscinas tienen un nivel de alcalinidad, reciben cierta carbonatación mayor a la del ambiente, que tienden a perder constantemente, y es por eso que el pH sube, gracias a la pérdida natural de ese CO2. Observemos nuevamente la reacción final (ya que existen reacciones intermedias) con la que se produce el cloro en la piscina de sal:
2NaCl + 2H2O + ⚡️→ Cl2⇡ + 2NaOH + H2⇡
sal + agua + ⚡️ → cloro (gas) + hidroxido de sodio + hidrogeno (gas)
Con la aireación y las burbujas que se producen de la producción de cloro e hidrógeno en forma de gases se promueve la pérdida de CO2 más rápidamente. Idealmente el cloro gas se disolveria por completo en el agua para después de que se ejecuta el proceso de desinfección por completo, neutralizar el aumento del pH ocasionado por la producción de hidróxido de sodio. Sin embargo si no se disuelve el cloro gas por completo, se cree teóricamente que el pH sube más rápido debido a la reacción incompleta de neutralización, pero no se ha comprobado con experimentos. Se recomienda gestionar el problema con el CYA o acondicionador, el cual se une rápidamente al cloro y previene su pérdida.
Una cosa sí es segura, y es que el pH de la piscina tiene un límite máximo al cual puede subir naturalmente, y este depende de la alcalinidad de carbonato y la temperatura del agua, misma razón por la cual el pH se puede contener. Orenda ha facilitado su observación con el parámetro de lecturas secundarias en la actualización 3.0, donde se muestran automáticamente la alcalinidad de carbonato y el techo del pH, pero aquí presentamos una tabla que resume el equilibrio del pH.
Hemos observado que la gran mayoría de los profesionales o técnicos del mantenimiento se han rendido al tratar de descubrir las razones por las que el pH de una piscina de sal siempre está más alto y el mantenimiento es mas problematico que en la piscina promedio. Prefieren abusar del acido y tratar de luchar en contra del constante aumento del pH o simplemente deciden no aceptar piscinas de sal en su ruta de servicio. Son muy pocos los que gozan de los beneficios de entender la química y de cómo contener el pH, o que tienen la facilidad de manipular la velocidad (en bombas de velocidad variable) para que la celda tenga la oportunidad de apagarse y enfriarse y así prevenir la formación de hojuelas en la celda. El mantenimiento de una piscina de sal no tiene porque ser una pesadilla, es cuestion de usar las leyes de física y de química a su favor.
Como con cualquier proceso de cierre para el invierno a la manera Orenda, pronosticar la temperatura más fría y ajustar el ISL en consecuencia en base al calcio es lo primordial. Con piscinas de sal esto implica no solo ajustar el calcio, si no también los niveles de alcalinidad total. Esto si sigue nuestras recomendaciones y maneja una AT más baja durante la temporada para limitar el techo del pH. Cuando la temperatura comienza a bajar por debajo de los 60º F, la celda dejará de operar, y es tiempo adecuado para prepararse para el invierno. El tipo de cubierta que instale en la piscina tendrá efecto en las estrategias de cierre, pero además del ajuste de alcalinidad, el procedimiento de cierre en una piscina de sal es muy similar.
Las celdas en una piscina de sal producen cloro gas a raíz de la electrólisis. El buen rendimiento del sistema depende de la salinidad, la temperatura y el equilibrio químico para prevenir la formación de las hojuelas de calcio. Esto es logrado conteniendo el pH con una menor alcalinidad de carbonato y un nivel adecuado de CYA.
1 Un agradecimiento especial a Richard Falk por explicarnos esta química en varios correos electrónicos y llamadas. Este concepto no fue fácil de entender al principio, pero esperamos haberlo explicado con claridad y de manera sencilla.
2 Es probable que algunos sistemas de sal solo midan el nivel de sal, no los sólidos disueltos totales (SDT). Sin embargo hay algunos sistemas que miden SDT y no sales. Depende del sistema. Tiene que saber que tipo de lectura le ofrece su sistema. También recomendamos probar manualmente con un medidor de salinidad periódicamente para evitar una sobredosis de sal. Si el sensor de salinidad en el dispositivo está defectuoso (o no está calibrado correctamente), puede mostrar lecturas erróneas.
3 Lowry, Robert W. (2009). Manual de Capacitación Intermedia de IPSSA, Pt. 1 - Productos químicos. Página 49.