ESTABILIZACIÓN DEL PH DEL AGUA EN BALSAS Y PISCINAS MEDIANTE GAS CO2
Las piscinas suelen utilizar el cloro hasta en tres aplicaciones distintas:

1- Deseinfección del agua. Significa del 85% al 95% del hipoclorito u otras formas de cloro, como cloruro sódico (de la electrólisis salina, dicloro, etc., adicionados en el agua. Como cualquier desinfectante, el cloro actúa oxidando, pero termina penetrando el organismo a través de la piel y de la respiración.

2- Residual desinfectante. Del 5% al 15% del cloro restante que se utilizó en la desinfección. Quedará en el vaso para prevenir infecciones del agua en el vaso.
3- Regulación del pH. Se utiliza Ácido Clorhídrico o bien Ácido Sulfúrico, ambos muy tóxicos y peligrosos en su manipulado.


Un estudio elaborado por el Centro de Investigación en Epidemiología Ambiental (CREAL) y el Instituto de Investigación del Hospital del Mar de Barcelona, el Instituto Metabólico Integrativo Nutricional (IMIN), afirma que nadar en piscinas cubiertas tratadas con cloro puede provocar mutaciones genéticas y alteraciones respiratorias.
Con un tratamiento de desinfección por Ozono, podemos llegar a eliminar el cloro utilizado para la desinfección del agua e incluso, adaptándonos a las normativas, llegar a eliminar el residual desinfectante.

La utilización de Dióxido de Carbono (gas CO2) ha demostrado ser un sistema muy eficaz para reducir el pH del agua, hasta estabilizarlo alrededor del pH7, obteniendo un agua neutra mientras se evita utilizar tanto el Ácido Clorhídrico (HCl) como el Ácido Sulfúrico (H2SO4).
El CO2 es uno de los gases que componen el aire, siendo el responsable de la regulación NATURAL del pH, tanto en ríos como en mares. Las aguas naturales contienen cantidades significativas de CO2 disuelto como resultado de la disolución del dióxido de carbono atmosférico, así como de la descomposición anaeróbica de la materia orgánica. El CO2 que penetra en el agua (H2O), se combina con ella y genera, primeramente, Ácido Carbónico (H2CO3), que rápidamente entra a formar parte del complejo equilibrio acido-base en el que participan las diferentes formas carbonatadas presentes en el agua, formando parte del ciclo del carbono, vital para la supervivencia. Luego, se disociará, perdiendo un átomo de Hidrógeno (H+) y quedando como resultado una sal, el Bicarbonato (HCO3).
Hay que tener en cuenta que, en un agua natural, la fuente mayoritaria de Bicarbonato no viene dada a través de este proceso, sino que proviene del lavado de rocas calizas (el sedimento ancestral de los exoesqueletos de carbonato de corales y de conchas marinas), que hace que parte del Carbonato (CO3) que contienen pase al agua, aumentando de forma natural el pH ya que hidroliza parcialmente el agua, creando Hidroxilo (OH-). Esto convertirá el agua en una base moderadamente fuerte.
Durante cuatro años, el Servicio de Actividad Física de la universidad UAB y los departamentos de Química y de Ingeniería Química realizaron un estudio(*) en dos piscinas de la UAB (Universitat Autònoma de Barcelona) y en una tercera del CCE (Consell Català de l'Esport). El agua de las piscinas se trataba con CO2 y con ácido clorhídrico en períodos alternativos. Tras el análisis continuado de la composición del agua y del aire más próximo a la superficie (el que respiran los bañistas), los investigadores concluyeron que la utilización de CO2 es mejor para mantener la higiene en las piscinas, publicando los resultados en la revista 'Chemosphere'.


(*) En el estudio, además de Anton Gomà, tomaron parte Albert Guisasola, Carlota Tayà, Juan A. Baeza, Albert Bartrolí y Javier Lafuente, del Departamento de Ingeniería Química de la UAB, así como Mireia Baeza y Jordi Bartrolí, del Departamento de Química de la UAB.
Utilización habitual del CO2
El gas CO2 es usado en tantos lugares y de forma tan habitual que su uso diario incluso llega a pasar desapercibido.


  • Gasificación de bebidas refrescantes y cervezas.

  • Descafeinar café.
  • Liberado por la levadura, hace que la masa del pan y la pastelería adquieran volumen.

  • Envasado de alimentos perecederos, desinfección de arroz…
  • Algunos extintores lo usan para sofocar incendios.

  • Producción de hielo seco para la generación del efecto niebla en los efectos especiales artísticos.
Aplicaciones industriales del CO2
  • Remineralización y ajuste de PH en las ETAP (Estación de Tratamiento de Agua Potable).

  • Regular el pH de los vertidos alcalinos en las EDAR (Estación de Depuración de Aguas Residuales).

  • Evitar efecto fouling (incrustaciones de moluscos) en las tomas de admisión de agua en centrales térmicas.
  • Para acelerar el crecimiento de plantas en invernaderos.

  • Gas de soldadura.

  • Limpieza de productos metálicos mediante hielo seco.

  • Agente espumante de ciertos productos aislantes.
  • Extracción supercrítica de componentes volátiles.

  • Refrigerante en cámaras frigoríficas y para congelación.

  • Inertización.
Beneficios de usar CO2 en lugar de Ácido
  • Imposibilidad de mezclar accidentalmente el Ácido Clorhídrico (HCl) con el Hipoclorito Sódico (NaClO). Esta mezcla provoca una reacción química que libera grandes cantidades de gas tóxico, causante de asma, edema pulmonar e incluso la muerte. Estos accidentes ponen en riesgo tanto al personal que manipula estos compuestos como a los trabajadores y usuarios de la piscina.

  • Con el CO2 difícilmente disminuirá el pH por debajo del 6,5, algo que eliminará el riesgo de sobre acidificación.

  • Su sistema automatizado hace muy sencillo su control y manejo.

  • Al no consumir alcalinidad del agua, se libera menos CO2 al ambiente. Debido a ello, a diferencia de lo que pudiera parecer, los niveles de CO2 atmosférico en el recinto, en vez de aumentar, se mantendrán por debajo de lo habitual.

  • Al evitar la corrosión producida por el uso de ácidos, el CO2 reduce los costes de mantenimiento. El Ácido Carbónico producido por el CO2 es un ácido débil que no produce esa corrosión.
  • El CO2 evita los accidentes ocasionados por contacto con los ojos o la piel durante el manipulado de los ácidos (en las imágenes podemos ver las quemaduras ocasionadas en un accidente laboral como consecuencia del Ácido Sulfúrico vertido en los pies de un trabajador).

  • Ahorro de agua y de energía debido a la disminución de necesidad de lavados.

  • Elimina las incrustaciones calcáreas y la corrosión, disminuyendo los costes de mantenimiento al reducir, en gran medida, el deterioro de las instalaciones.

  • Al eliminar las incrustaciones calcáreas, la energía utilizada para calentar el agua rendirá mucho más, traduciéndose en un importante ahorro económico.

  • Un agua no incrustante evitará que tanto el pelo como la piel de los usuarios de la piscina se resequen, manteniéndolos suaves e hidratados.
  • Control preciso y estable, evitando el efecto rebote (cambios bruscos del pH).

  • Tratar las piscinas con CO2, en lugar de hacerlo con ácido clorhídrico (salfumán), reduce la emisión de tóxicos, ya que evita la formación de las Cloraminas y los Trihalometanos que componen el cloro combinado, el cloro ya gastado. Las Cloraminas son las que inundan de olor a cloro las instalaciones, perjudicando tanto a trabajadores como a los usuarios de las mismas, mientras que los Trihalometanos, más pesado y más tóxicos, se mantienen sobre la superficie del agua, siendo respirados más fácilmente por los nadadores.

  • A diferencia de lo que sucede con el ácido clorhídrico, el CO2 no altera la conductividad eléctrica del agua ni la alcalinidad y por tanto no afecta a los organismos vivos una vez que el agua de la piscina es rechazada al medio ambiente.
Nota: Cuando aumenta la alcalinidad del agua, por ejemplo por aportes nuevos de agua alcalina para renovación (con el tratamiento de Ozono se reducen drásticamente los aportes de agua de renovación), habrá que "tamponar" dicha alcalinidad con aportes de Ácido Clorhídrico, algo que puede ocurrir sólo alguna vez cada varios meses.
El CO2 en piscinas tratadas con Ozono
Cuando se efectúa la desinfección del agua de una piscina con Ozono, al no producirse cloro combinado (Cloraminas y Trihalometanos), se elimina la necesidad de renovar agua. En estos casos, si se procede a regular el pH con Ácido Clorhídrico (HCl) o con Ácido Sulfúrico (H2SO4), el agua "envejecerá" debido a que, por acumulación de las sales añadidas al agua, se irán incrementando las concentraciones de cloruros o de sulfatos,
aumentando de este modo el TDS (sólidos totales disueltos) del agua que, en concentraciones altas, resultan muy peligrosos para la salud.

Pensemos que, durante la toma de un baño, nuestro cuerpo absorbe hasta un litro de agua (junto con toda la química disuelta en ella). Tanto el carbono como el oxígeno que componen el CO2 se intercambian con el aire auto regulándose.
Además, ambos son importantes para la salud y la vida.

La regulación del pH con CO2 eliminará el problema de la acumulación de tóxicos, evitando las continuas renovaciones de agua a las que obligaba el consumo de los distintos productos clorados o bromados.
Una visión de la génesis y la química al aplicar CO2 al agua
El agua de lluvia o agua atmosférica (H2O), con un pH de 5,67, arrastra en su caída al suelo gas dióxido de carbono (CO2) contenido en la atmosfera, también conocido como Anhídrido Carbónico, lo que provoca que el pH de dicha agua se acidifique ligeramente. Cuando esta agua ácida se encuentra con formaciones de roca caliza (acumulaciones calcáreas de corales y de conchas de antiguos lechos marinos), una calcita conocida como Carbonato Cálcico (CaCO3) y Carbonato Magnésico (MgCO3), es capaz de disolver, por un lado el ion Carbonato (CO3) y por otro los iones Calcio (Ca) y Magnesio (Mg). Esta disolución la encontramos especialmente en aguas subterráneas, que son las aguas con mayor reacción, al ser las que habrán tenido más recorrido.
El proceso se intensifica cuando, en la atmósfera, el agua de lluvia se encuentra con óxidos de Azufre y de Nitrógeno, que al disolverse en el agua oxidan a Ácido Sulfúrico y Ácido Nítrico. En estos casos de atmósferas contaminadas, el pH puede llegar a disminuir hasta valores inferiores a 3. Este será el punto en el que empezará el ciclo del agua, ya sea de red o de pozo, que vamos a usar para alimentar la piscina.

Cuando inyectamos  gas Dióxido de Carbono (CO2) en esa agua (H2O), creamos, por una parte un ácido débil llamado Ácido Carbónico (H2CO3), que reducirá el pH en torno a 7 y por otra Hidrógeno (H) junto con una sal ácida, el Bicarbonato (HCO3). Por su parte, el Ácido Carbónico también terminará convirtiéndose en Bicarbonato.
Un Carbonato (CO3) es incrustante, pero transformado en Bicarbonato (HCO3) deja de serlo. Además, éste, se asociará a los iones de Calcio (Ca) y de Magnesio (Mg), produciendo Bicarbonato Cálcico (Ca (CO3H)2) y Bicarbonato Magnésico (Mg (CO3H)2), lo que evitará que, ante la descompresión o ante el calentamiento del fluido, se conviertan de nuevo en Carbonato Cálcico (CaCO3) y en Carbonato Magnésico (MgCO3), es decir en la roca que previamente fue disuelta por el agua ácida de la lluvia, conocidos vulgarmente como Cal. De este modo, se evitan las incrustaciones sin necesidad de usar ningún tipo de dispositivo descalcificador o inhibidor de Cal.
Ácido Carbónico
Ácido Carbónico
Bicarbonato
Cómo realizamos la instalación de CO2
  • El Dióxido de Carbono (CO2) puede repostarse en un depósito fijo mediante una cuba o bien suministrarse en botellas, siendo su instalación muy simple. El mismo depósito o las botellas pueden llegar a suministrar gas a varios puntos (varias piscinas, depósitos de agua potable, en el mismo circuito de entrada de agua de red…), simplificando de este modo el  control de todo el sistema.

  • Se dosifica de forma automática en línea. Un control activará una electroválvula que dosificará el CO2 en el agua, pudiéndose realizar de varios modos:
  •     Mediante contador de caudal conectado al cuadro de regulación.
  •     Mediante el control del pH. Suele emplearse este por ser más preciso.

  • En caso de ambientes confinados, el sistema puede incluir un detector de CO2 atmosférico que avisará en el caso improbable de que se pueda producir una fuga del gas.
  • Cada envase de CO2 incluye un reloj que permite saber la carga disponible por botella. Serían cargas que actúan de forma redundante, para que cuando una se vacíe se conecte la otra automáticamente. Cuando la carga es baja, se realiza el pedido por email o teléfono y un profesional se desplaza a la instalación para substituirla. También puede automatizarse mediante una conexión de la señal al suministrador.

  • El sistema de dosificación está formado por el cuadro de control de gas con el rotámetro y el inyector en tubería. Si no existe pHímetro, debería instalarse.
  • Una o dos veces al año, un técnico visita la instalación para realizar el mantenimiento preventivo y garantizar así el correcto funcionamiento del sistema.



Nota: cuando se instalen botellas, el lugar de instalación de éstas tiene que ser de fácil acceso para que el técnico pueda entrarlas con una carretilla. Si se instalara un depósito fijo, se montará la toma de carga en un lugar accesible para la cuba.
Esquema de una instalación
Datos a solicitar para realizar un presupuesto
  • Tipo de ácido utilizado.

  • Volumen de ácido consumido y coste.

  • Alcalinidad del agua.
  • En cuantos puntos de inyección se realizaría la actuación (piscinas, depósitos…).

  • La preferencia que hay de instalar botellas o depósito fijo. A partir de un volumen de vasos de 200 m3 se recomienda un depósito fijo.

Esquema del sistema de recarga con cuba
1. El CO2 líquido es entregado a granel mediante una cuba.

2.  El CO2 líquido se transfiere de forma segura, a través de la pared exterior, a un tanque de almacenamiento "Carbo-Series" de forma a granel. El tanque de almacenamiento también puede instalarse al aire libre.
3. El gas CO2 se dispensa desde el depósito de almacenamiento a granel para obtener un control de pH de forma continuada.

4.  Un sistema de monitoreo de CO2 mantiene controlada la seguridad del entorno de trabajo.

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