La desinfección por luz ultravioleta (UV) se ha establecido como un pilar fundamental en la purificación de agua, ofreciendo una alternativa superior y libre de químicos a la cloración tradicional, especialmente contra patógenos resistentes. Este método se basa en la sinergia entre la lámpara UV desinfectante (la fuente germicida) y la Dosis de radiación UV (la métrica de seguridad ingenieril).
1. Lámpara UV Desinfectante: La Purificación sin Químicos
1.1 El Rol de la Lámpara UV Desinfectante
La lámpara UV emite radiación electromagnética en la banda UV-C, con una longitud de onda óptima de aproximadamente 254 nanómetros (nm), conocida por su alta capacidad germicida.
- Lámparas de Baja Presión (LP): Comunes en aplicaciones domésticas y de bajo caudal, operan a menor costo y temperatura.
- Lámparas de Media Presión (MP): Utilizadas en grandes instalaciones municipales o industriales, emiten un espectro más amplio.
La ingeniería de la lámpara, que incluye una funda de cuarzo para mantener la temperatura operativa ideal (104∘F), es crucial para asegurar una emisión UV-C constante y óptima.
1.2 Principio de Inactivación Genética
La desinfección UV es un proceso físico, no químico. La luz UV-C, emitida por la lámpara UV desinfectante, penetra las células de los microorganismos (bacterias, virus, protozoos) y es absorbida por el material genético (ADN o ARN). Esta absorción causa la formación de fotodímeros, alterando irreversiblemente el ADN e impidiendo la reproducción celular. Los organismos quedan, por lo tanto, inactivados y no pueden causar enfermedades.
1.3 Ventajas y Limitaciones
| Característica | Desinfección UV | Desinfección Química (Cloro) |
| Inactivación Protozoos | Excelente (Cryptosporidium, Giardia) | Baja, requieren alta dosis y tiempo. |
| Subproductos | Ausentes | Riesgo de Trihalometanos (THMs) y otros DBPs. |
| Desinfección Residual | Nula (Limitación Crítica) | Sí, esencial para protección de la red. |
La falta de desinfección residual en el método UV hace que se use a menudo como una barrera primaria contra patógenos resistentes, complementándose con dosis mínimas de cloro para la protección en la red de distribución.
2.Ingeniería de la Desinfección: La Dosis de Radiación UV Liberada por la lámpara UV desinfectante
La Dosis de radiación UV (o fluencia) es la métrica ingenieril clave que cuantifica la energía germicida absorbida y, por lo tanto, la eficacia del sistema.
2.1 Definición y Unidades
La dosis se calcula mediante la fórmula fundamental:
DosisUV=Intensidad×Tiempo
- Intensidad (I): Relacionada con la potencia de la lámpara y la Transmitancia UV del agua.
- Tiempo (T): Relacionado inversamente con el caudal de agua.
Se mide comúnmente en miliJulios por centímetro cuadrado (mJ/cm2) o microvatios-segundo por centímetro cuadrado (μwatt-seg/cm2), donde 1mJ/cm2=1,000μwatt-seg/cm2.
2.2 Estándares de Diseño y Resistencia Microbiana
La dosis requerida varía dramáticamente según la resistencia del patógeno. La eficacia se mide como inactivación logarítmica (ej., 4-log=99.99% de inactivación).
| Patógeno Representativo | Sensibilidad | Dosis Típica (mJ/cm2) | Implicación Crítica |
| Cryptosporidium (Protozoo) | Muy Alta | 1.0−11.0 | Muy fácil de inactivar; principal ventaja sobre el cloro. |
| Poliovirus (Virus Entérico) | Baja | 30.0−40.0 | Cumple con el mínimo de certificación estándar. |
| Adenovirus (Virus Resistente) | Muy Baja (Altamente Resistente) | 80.0−>120.0 | Define el límite superior de diseño de seguridad. |
El requisito de diseño de un sistema UV debe estar dictado por el patógeno más resistente que pueda estar presente, generalmente el Adenovirus. Esto eleva el requisito de dosis a niveles significativamente superiores a los 40mJ/cm2 históricamente usados como estándar mínimo.
3. Mitigación de Riesgos y Monitoreo
3.1 Impacto de la Calidad del Agua
La efectividad de la UV depende de que la luz penetre el agua y alcance al microorganismo.
- Turbidez: Las partículas suspendidas absorben y dispersan (scattering) la luz UV, creando “sombras” que protegen a los patógenos. El agua debe tener una turbidez muy baja (<0.5 JTU).
- Transmitancia UV (UVT): Es la medida técnica del paso de la luz UV a 254nm, expresada como porcentaje. Una UVT baja reduce la intensidad efectiva, obligando al sistema a reducir el caudal para aumentar el tiempo de exposición y mantener la DosisUV de diseño.
- Pre-tratamiento: La filtración previa es indispensable para eliminar partículas y asegurar una alta UVT.
3.2 Monitoreo Activo y Mantenimiento
La intensidad de la lámpara se degrada con el uso (vida útil de ≈12 meses), y la UVT varía, lo que compromete la DosisUV.
- Sensores UV (UV Meters): Miden la intensidad UV-C en tiempo real. Son el último punto de control de seguridad para validar la entrega continua de la dosis necesaria.
- Dispositivo de Advertencia: Los sistemas certificados deben alertar cuando la intensidad cae por debajo del umbral mínimo de seguridad.
- Mantenimiento: La limpieza regular de la funda de cuarzo es vital, ya que la acumulación de sarro y material reduce la intensidad de la luz y la eficacia.
El monitoreo continuo es crítico para evitar el riesgo de que el sistema opere por debajo de la dosis necesaria para inactivar patógenos resistentes, garantizando que el diseño de seguridad se mantenga a lo largo del tiempo.
