La producción de un ozonizador se expresa normalmente en miligramos por hora (mg/h) o gramos por hora (g/h), pero la cantidad real de ozono disponible para el tratamiento depende también de la concentración generada, el volumen que se desea tratar, la eficiencia de disolución y la descomposición del ozono.
Un ozonizador doméstico puede producir cantidades bajas, mientras que los equipos portátiles de choque, los generadores para agua y los sistemas industriales pueden alcanzar producciones medias o altas. Por eso, para saber cuánto ozono produce un equipo no basta con observar su potencia eléctrica o su tamaño: es necesario consultar su producción nominal en mg/h o g/h y relacionarla con la aplicación concreta.
Qué es un ozonizador y cómo produce ozono
El ozono (O3) es una sustancia cuya molécula está compuesta por tres átomos de oxígeno, formada al disociarse los dos átomos que componen normalmente el gas de oxígeno.
Cuando el oxígeno del aire es sometido a un pulso de alta energía, como un rayo, el doble enlace O=O del oxígeno se rompe, entregando dos átomos, los cuales luego se recombinan con otras moléculas de este elemento. Estas moléculas recombinadas contienen tres átomos de oxígeno en vez de dos, lo que da lugar al ozono.
Debido a la inestabilidad del compuesto, el ozono debe ser producido en el sitio de aplicación mediante unos generadores. El funcionamiento de estos aparatos es sencillo: pasan un flujo de oxígeno a través de dos electrodos.
De esta manera, al aplicar un voltaje determinado, se provoca una corriente de electrones en el espacio delimitado por los electrodos, que es por el cual pasa el gas. Estos electrones provocarán la disociación de las moléculas de oxígeno que posteriormente formarán el ozono.
El ozonizador produce ozono mediante descargas eléctricas en placas cerámicas, aprovechando oxígeno en el aire. El ozono es una forma alotrópica de oxígeno que consta de moléculas triatómicas.
En qué unidades se mide la producción
Cuando nos expresamos en mg nos referimos a los miligramos /hora que es capaz de producir cada equipo generador de Ozono, como máximo en una hora. El dato gestiona la unidad de peso del elemento químico.
Cuando se habla de ppm (partículas por millón), nos referimos a la concentración de Ozono conseguida mediante un generador de Ozono en determinado volumen, ya sea lleno de gas (aire) o de líquido (agua o aceite). Por tanto, la unidad en este caso es de volumen y no de peso.
Conversión entre miligramos y gramos
1.000 mg (miligramos) es lo mismo que 1g (gramo). 1.000 g es lo mismo que 1Kg (kilogramo).
Por tanto, 1Kg es lo mismo que un millón de mg. 1Kg = 1.000 g = 1.000.000 mg
Conversión entre litros y metros cúbicos
1000 Litros = 1 m3
Para conseguir diluir 1 ppm de Ozono en agua, será necesario generar, como mínimo, 1 mg de Ozono por cada litro de agua. Por tanto, 1 g de O3 = 1 m3 a 1 ppm.
| Producción de O3 | Equivalencia en agua |
|---|---|
| 1 g | 1 m3 a 1 ppm |
| 1 mg | 1 litro de agua a 1 ppm |
Cuánto produce un ozonizador según el tipo
Hay diferente sistemas ozonizadores y así es fácil perderse entre tanta terminología. Por eso, hemos querido dar este repaso para aclararte las dudas y que lo aprendas todo sobre ellos.
Generadores de ozono estáticos
Generadores de ozono estáticos: Se colocan en una estancia y funcionan de forma contínua o intermitente.
Normalmente tienen una baja producción de ozono, lo que permite que los utilicemos en estancias donde hay personas o animales.
La producción de ozono de estos equipos es pequeña y se realiza de forma cíclica. Funciona realizándose unos segundos de producción y posteriormente unos minutos de paro.
Esto se repite continuamente en el tiempo dando como resultado una higienización y desinfección constante del ambiente de forma segura para las personas que están presentes.
Generadores de ozono portátiles
Generadores de ozono portátiles: También se llaman cañones de ozono y generadores de ozono de choque.
Tienen una media o alta producción de ozono. Se utilizan en estancias o en vehículos vacíos, sin personas o animales, durante un periodo de tiempo, que previamente hay que calcular.
En el caso de los cañones de ozono para tratamientos de choque solo es necesario conocer el tiempo que debe permanecer encendido en función del volumen a higienizar.
Con los equipos portátiles podemos realizar tratamientos mucho más agresivos en zonas de mayor volumen y obteniendo unos resultados de total desinfección tras su uso.
Ozonizadores para agua, aire y equipos mixtos
Los ozonizadores de aire están diseñados específicamente para purificar el aire interior y eliminar los olores desagradables.
Los ozonizadores de agua, por otro lado, se utilizan para purificar el agua potable, eliminando bacterias y otros contaminantes presentes en ella.
Los generadores de ozono para agua y aire, son equipos mixtos que sirven tanto para ozonizar agua como ozonizar aire.
Los ozonizadores mixtos combinan la capacidad de desinfectar el aire como el agua. Estos equipos se caracterizan por ser más versátiles y poder ser empleados en múltiples tareas sustituyendo químicos como el cloro o la lejía.
Producción nominal y producción útil
La producción nominal indica cuánto ozono genera el aparato en condiciones determinadas, normalmente expresado en mg/h o g/h. Sin embargo, no todo el ozono producido participa realmente en el tratamiento.
Una vez que conoces la demanda de ozono, la multiplicas por el volumen de gas, agua, etc., que necesitas tratar, y eso te dará una cantidad teórica de ozono necesaria para tu proyecto en una situación ideal.
Implementar una compensación adecuada para todos los factores contribuyentes que limitan la participación del ozono en los factores de reacción sobre la producción de ozono le permitirá no subdimensionar el sistema de ozono y lograr mejores resultados de tratamiento.
No todo el ozono añadido puede ser utilizado eficazmente, algunos se descompondrán naturalmente durante el proceso de reacción. La utilización del ozono generalmente está influenciada por el diseño del sistema y las condiciones de operación.
Utilizamos un coeficiente de 1,06 para compensar las pérdidas de eficiencia del sistema u otros factores.
Factores que determinan cuánto ozono se necesita
Demanda de ozono
La información más importante al seleccionar un generador de ozono para su proyecto o aplicación es la demanda de ozono, o cuánto ozono por volumen de agua o aire necesita aplicar.
La demanda de ozono puede expresarse en g/m3, mg/l, ppm u otras unidades equivalentes. Esta demanda depende del objetivo del tratamiento, la calidad inicial del agua o del aire y la cantidad de microorganismos o contaminantes presentes.
Puede determinar la demanda de ozono a través de varios medios, que incluyen:
- Estudios científicos publicados
- Tablas de factores CT (tiempo de concentración) para la desactivación de bacterias
- Experiencia o Prueba Piloto
- Regulaciones gubernamentales
Volumen que se desea tratar
El volumen es el agua, aire, gas, etc., que necesita tratar, y puede expresarse en m3/h, GPM, SLPM u otras unidades de caudal.
Calcular o medir el volumen de agua o aire que necesita ser tratado.
Concentración objetivo
El cálculo de la dosificación del ozono requiere considerar múltiples factores, incluido el volumen de agua o aire que se está tratando, la concentración de ozono objetivo, las condiciones iniciales de la calidad del agua o del aire y la tasa de descomposición del ozono.
La dosis real de ozono agregado depende en gran medida de la calidad del agua, los objetivos del tratamiento y los requisitos reglamentarios.
Tiempo de contacto y descomposición
El ozono es inestable en el aire y se descompondrá gradualmente en oxígeno. Además, la distribución del ozono puede verse afectada por la distribución del espacio, el mobiliario, el flujo de aire y otros factores.
La compensación considera la eficiencia del proceso de disolución del ozono, la concentración de ozono y la vida media de descomposición del ozono.
Fórmula básica para calcular la producción necesaria
Conociendo el volumen de agua y la demanda teórica de ozono por unidad de volumen de agua, puede usar la siguiente fórmula para calcular la dosis real de ozono por unidad de volumen.
Producción necesaria = demanda de ozono × volumen a tratar
Cuando el cálculo se realiza para un sistema real, hay que compensar las pérdidas de disolución, la reacción con otros compuestos y la descomposición natural del ozono.
Producción del generador = producción útil necesaria ÷ eficiencia de transferencia
Si también es necesario compensar la descomposición durante el tiempo de tratamiento, la producción requerida debe calcularse a partir de la cantidad de ozono que debe permanecer disponible y de su vida media.
Ejemplo: cuánto ozono necesita una piscina
Demanda de ozono: para evitar que crezcan bacterias, algas o virus en la piscina y mantener el agua segura y cristalina, especialmente cuando el polvo orgánico y el polen ingresan al agua en aplicaciones al aire libre, es necesario tener una concentración teórica de ozono residual de 0,07 ppm.
Lo más probable es que una piscina cubierta funcione bien con 0,05 ppm de ozono residual, ya que en el interior no hay polvo orgánico, polen, etc., arrastrados hacia la piscina por el viento, lo que aumenta drásticamente la carga biológica y la demanda de ozono.
Para una piscina de ejemplo de 50 m3, para crear una concentración de ozono de 0,07 ppm en agua helada, es necesario disolver 0,07 g/m3 (ppm) x 50 m3 = 3,5 g de ozono.
En realidad, estos cálculos deben compensarse de esta manera para encontrar el tamaño real del generador requerido: a 25 ˚C, la vida media del ozono en el agua es de ~15 minutos (0,25 horas).
Para compensar la descomposición natural del ozono en el agua, necesitará disolver 3,5 g ÷ 0,25 = 14,0 g/h y no 3,5 g/h como sugieren los cálculos sin compensación.
| Parámetro | Valor |
|---|---|
| Volumen de la piscina | 50 m3 |
| Concentración residual teórica | 0,07 ppm |
| Cantidad teórica de ozono | 3,5 g |
| Vida media indicada | ~15 minutos (0,25 horas) |
| Ozono que debe disolverse | 14,0 g/h |
Por qué el generador debe producir más que la cantidad calculada
Por alguna razón, es común pensar que se puede disolver el 100% del ozono que produce cualquier generador de ozono, lo cual es imposible e incorrecto.
La cantidad que llega realmente al agua depende principalmente de la concentración de ozono en el gas, el sistema de inyección, la temperatura del agua, el caudal, el tiempo de contacto y el tamaño de las burbujas.
Para la inyección utilizamos agua fría y un inyector Venturi correctamente ajustado. Si se utilizan difusores de burbujas, la eficiencia de disolución disminuirá entre 7 y 10 veces.
Por ejemplo, si necesita disolver 14 g/h de ozono, su generador puede disolver sólo el 50% al 5%. concentración, es necesario seleccionar un generador de ozono que produzca 14 g/h ÷ 0,5 = 28 g/h o 30 g/h, ya que es el más común en el mercado.
Relación entre concentración y ozono disuelto
| Concentración de ozono | Cantidad de ozono disuelto del total producido |
|---|---|
| 1% peso | ~10% Máximo para generadores de ozono enfriados por aire alimentados con aire seco |
| 3% peso | ~20 - 30% Más del 90% de todos los fabricantes de generadores de ozono trabajan en este rango |
| 5-7% peso | ~50 - 70 % de rendimiento típico de los generadores Nano , Atlas , Magnum |
| 8-10% peso | ~80 - 90 % de rendimiento además de la mayoría de los generadores enfriados por agua de buena calidad |
| 10-14% peso | ~95% a caudales bajos y generadores refrigerados por agua de gran tamaño de la mejor calidad |
| 14-22% peso | ~97% con flujos de gas bajos y solo unos pocos generadores de ozono enfriados por agua |
Un error que comete la mayoría de las personas que diseñaron el sistema de ozono es calcular la producción del equipo como si todo el ozono generado se disolviera o reaccionara en el agua.
La eficiencia será diferente con un inyector Venturi correctamente ajustado y con difusores de burbujas, por lo que el mismo generador puede ofrecer resultados muy distintos según la instalación.
Producción de ozono y sistema de disolución
El Ozono, al ser un gas, puede administrarse en el ambiente de dos maneras: directamente en el aire o bien mezclándose con agua para luego pulverizarla, vaporizarla o nebulizarla en el ambiente.
Hay que tener en cuenta que el Ozono, al ser mucho más soluble en el agua que el oxígeno, resultará más estable en el agua que en el aire.
Cuando se administra en el agua, pueden emplearse difusores para producir «burbujeo», colocándolo en el fondo de un depósito de agua, que hará las funciones de torre de contacto.
Aunque resultará mucho más efectivo succionar el Ozono a través de una corriente de agua de baja presión negativa creada mediante un sistema de inyección Venturi.
Dependiendo del tipo de instalación, el exceso de Ozono que no ha llegado a mezclarse correctamente en el agua debe ser capturado y destruido para evitar la corrosión de los metales y los daños personales que podrían derivarse al respirar un exceso de concentración durante cierto tiempo.
Cuánto dura el ozono después de producirse
El ozono es una forma alotrópica de oxígeno que consta de moléculas triatómicas. Tiene fuertes propiedades asépticas.
A diferencia del oxígeno, es un gas inestable. Su vida media en el aire no supera los 40 minutos (depende, entre otros, del grado de contaminación del aire y la temperatura).
Después de unas 2 horas, el ozono producido se convierte nuevamente en moléculas diatómicas de oxígeno (O2).
Además, se descompone muy rápidamente: es una molécula muy inestable, su vida media es de 20-60 minutos, por lo que no deja residual.
Vida media en el agua
La vida media del Ozono en el agua es de alrededor de 30 minutos, lo que significa que cada media hora, su concentración se verá reducida a la mitad de su concentración inicial.
Por ejemplo, cuando se tienen 8 g/l, la concentración se reduce cada 30 minutos como sigue: 8; 4; 2; 1; etc.
En la práctica, la vida media del Ozono es más corta porque existen muchos factores que pueden influir sobre él. Los factores son la temperatura, pH, concentración y algunos solutos.
Debido a que el Ozono reacciona con todo tipo de componentes, la concentración de Ozono se reducirá rápidamente. Cuando la mayor parte de los componentes sean oxidados, el Ozono residual permanecerá, y su concentración se reducirá más despacio.
Producción necesaria para el tratamiento del agua
El cálculo de la dosificación del ozono requiere considerar múltiples factores, incluido el volumen de agua o aire que se está tratando, la concentración de ozono objetivo, las condiciones iniciales de la calidad del agua o del aire y la tasa de descomposición del ozono.
El objetivo del tratamiento puede ser la desinfección, eliminación de color, control de olor y sabor, eliminación de materia orgánica u otra reacción de oxidación.
Con base en el objetivo del tratamiento y la calidad del agua, estimar la dosis de ozono requerida (mg/L). Esto normalmente requiere pruebas de laboratorio o el uso de datos empíricos de casos similares.
Por ejemplo, la desinfección puede requerir una dosis más baja (por ejemplo, 1-2 mg/L), mientras que la oxidación de la materia orgánica puede requerir una dosis más alta (posiblemente hasta 10 mg/L o más).
| Industria de aplicaciones | Dosificación del ozono (g/m3) | Propósito |
|---|---|---|
| Agua potable | 3 | Desinfección, decoloración, desodorización, control de algas y mejora del sabor del agua |
| Agua pura | 3 | Tratamiento del agua |
| Agua mineral | 5 | Tratamiento del agua |
| Agua del grifo y suministro de agua presurizada secundaria | 5 | Tratamiento del agua |
| Bebida | 3-10 | Tratamiento de bebidas |
| Piscina de natación | 1-2 | Desinfecte y esterilice, descomponga el humus en agua, estabilice la calidad del agua |
| Hospital de aguas residuales | 10-20 | Desinfección y esterilización |
| Reutilización del agua | 5-10 | Esterilización, desinfección, purificación y desodorización |
| Aguas residuales industriales | Depende de la industria | Descomposición de compuestos orgánicos, desodorización y reducción de la DQO |
| Agua de enfriamiento industrial | 0,5-1 | Esterilización y eliminación de algas |
Producción necesaria para desinfectar un espacio
El cálculo de la dosis de ozono requerida para la desinfección del espacio implica considerar varios factores clave, incluido el tamaño del espacio a desinfectar, la concentración de ozono, el tiempo de contacto del ozono y la tasa de descomposición del ozono en ese entorno.
Determine el volumen del espacio, generalmente calculado midiendo la longitud, el ancho y la altura del espacio.
La concentración de ozono para la desinfección varía típicamente de 1 a 20 ppm. Es importante tener en cuenta que las altas concentraciones de ozono pueden ser perjudiciales para los seres humanos, por lo que la desinfección con ozono no debe llevarse a cabo en presencia de personal.
Use la siguiente fórmula para calcular la cantidad total de ozono requerida (mg), sabiendo que 1 ppm = 2,14 mg/m3.
El ozono es inestable en el aire y se descompondrá gradualmente en oxígeno. Además, la distribución del ozono puede verse afectada por la distribución del espacio, el mobiliario, el flujo de aire y otros factores.
Por lo tanto, puede ser necesario añadir más ozono en las operaciones prácticas para compensar estas pérdidas.
| Aplicación | Concentración ppm | Ozono por mg/m3 |
|---|---|---|
| Instrumentos médicos | 20 | 50-100 |
| Habitación fría | 6-10 | 15-25 |
| Taller de comida | 1-1,5 | 2.5-3.5 |
| Wards, teatro de operaciones | 2,5-5 | 5,5-15 |
| Desinfección del desgaste del trabajo | 10-20 | 25-50 |
| Locales generales | 1-2 | 2,5-5 |
| Huevos | 2-2,5 | 5-5,5 |
| Plátano | 2.5-3.5 | 5,5-8 |
| Manzana | 2 | 5 |
| Verduras con poca clorofila | 1-1,5 | 2.5-3.5 |
| Pescado, queso | 0,5-1 | 1.5-2.5 |
| Morgue | 3 | 7 |
| Plantas de procesamiento de pescado | 3 | 7 |
| Matadero | 2-3 | 5-7 |
| Plantas de ácidos grasos | 10 | 25 |
| Fábrica de caucho | 3-10 | 7-25 |
| Eliminación de residuos de basura | 10 | 25 |
| Planta de tratamiento de aguas residuales | 1-2 | 2,5-5 |
Producción de ozono en aire y agua
El ozonizador genera ozono a partir del oxígeno del aire y puede liberar el gas directamente en una estancia o conducirlo hacia el agua.
El ozono generado por el dispositivo se puede usar tanto en el aire como en el agua, donde sus propiedades hacen que se eliminen bacterias, virus, hongos y cualquier olor que hubiera presente.
El proceso de ozonización en un ozonizador doméstico es bastante simple pero efectivo. El dispositivo utiliza una fuente de energía eléctrica para generar una descarga eléctrica en un tubo de vidrio o cerámica que contiene oxígeno.
Esta descarga eléctrica rompe las moléculas de oxígeno (O2) y las reorganiza en moléculas de ozono (O3). El ozono generado es liberado en el aire interior de la vivienda, o en el agua, donde reacciona con los contaminantes presentes, oxidándolos y descomponiéndolos en sustancias más simples y menos dañinas.
Seguridad según la cantidad producida
El ozono es un potente oxidante generalmente no dañino para mamíferos a bajas concentraciones, pero letal para los microorganismos como las bacterias.
De cualquier manera el ozono, como cualquier otro agente oxidante, puede resultar perjudicial si no es manejado correctamente en sus aplicaciones en aire.
La única vía de exposición del ozono es la inhalatoria, es decir, si se respira en cantidades grandes (superiores a las recomendadas en la normativa, o durante largos periodos de tiempo).
El ozono puede irritar los pulmones y causar problemas respiratorios si se inhala en concentraciones elevadas.
Valores de referencia en el aire
| Concentración | Efecto o referencia |
|---|---|
| 0,01 ppm o menos | Su poder bactericida se pone de manifiesto ya en estas bajas concentraciones |
| 0,05 ppm (0,1 mg/m3) | Límite de exposición para el público general durante exposiciones de hasta 8 horas |
| 0,1 ppm | Su característico olor se hace patente |
| 0,12 ppm | Estándar límite establecido por la EPA para periodos de hasta 1 hora |
| 0,2 ppm | Límite de exposición para periodos inferiores a 2 horas |
| 0,8 a 1 ppm | Puede llegar a producir lagrimación y tos |
| 2 ppm | Puede llegar a producir náuseas, cefaleas y vómitos |
| 5 ppm | Puede ocasionar constricción bronquial |
| 10 ppm | Resulta letal por edema pulmonar después de 4 horas de exposición |
Durante la ozonización, ninguna persona o animal puede permanecer en la habitación.
En el caso de tratamientos realizados en ausencia de personas, las dosis pueden ser tan altas como sea necesario en cada aplicación.
Una vez finalizada la desinfección se puede utilizar la estancia siempre que se realice una correcta ventilación o se espere un tiempo prudencial, entre 15 y 20 minutos.
Si necesitáramos acelerar el proceso es posible ventilar la habitación de forma inmediata sin necesidad de espera el tiempo antes indicado.
Cómo interpretar la producción de un equipo doméstico
Un ozonizador doméstico es un dispositivo diseñado para generar ozono y liberarlo en el aire interior de una vivienda.
Al estar pensado para uso doméstico, los ozonizadores domésticos son dispositivos compactos que se pueden llevar fácilmente de un lugar a otro.
Los dispositivos caseros, por el contrario, emiten concentraciones más bajas que uno profesional.
Aun así, hay que tener precaución en su uso ya que no disponemos en casa habitualmente de EPIs.
Por lo que, si vamos a conseguir un equipo para el hogar, tenemos que escoger modelos que no emitan de forma continua y usarlo siempre en habitaciones vacías y ventiladas previamente.
Configuración de generadores estáticos
Los generadores fijos para tratamientos ambientales requieren únicamente de una configuración inicial para determinar la cantidad de ozono producido, el tiempo de producción o ambos parámetros en la mayoría de los casos.
Esta configuración cambiará dependiendo de la estancia donde se instale el equipo y la necesidad de mayor o menor higienización de forma continuada.
Los ozonizadores estáticos están especialmente diseñados para su uso seguro en estancias con presencia de personas, animales o plantas.
Emiten pequeñas cantidades de ozono de forma periódica para mantener el ambiente libre de olores y microorganismos.
Configuración de generadores portátiles
Una vez calculado el tiempo debemos colocar el generador a una altura de entre 120 y 180 cm y encenderlo para que comience la producción de ozono.
Debemos asegurarnos de que, mientras el generador permanezca encendido, no haya personas, animales o plantas en la habitación que está siendo higienizada.
Al finalizar el proceso, hay que ventilar bien la habitación o esperar entre 15 y 20 minutos para asegurarnos de que el ozono se ha volatilizado.
De este modo la estancia quedará totalmente libre de ozono.
Qué puede hacer el ozono y qué determina su eficacia
Al estar compartiendo los electrones entre tres átomos en lugar de entre dos, la molécula resultante es muy inestable, y tiende a captar electrones de cualquier compuesto que se le aproxime para recuperar su estabilidad; es decir, es un oxidante fuerte.
De ahí sus extraordinarias propiedades biocidas, desodorantes y de destrucción de compuestos químicos: al captar electrones de otras moléculas, oxidándolas, las desestabiliza hasta el punto de destruirlas si la concentración de ozono y/o el tiempo de contacto es suficiente.
Utilizado como desinfectante, el ozono tiene una acción muy rápida a bajas concentraciones (tanto en agua como en aire), siendo muy eficaz en la eliminación de hongos, bacterias, virus y protozoos, así como en la degradación de compuestos químicos como los COV (compuestos orgánicos volátiles), y aquellos responsables de los malos olores.
El ozono no enmascara los olores sino que los neutraliza por completo.
Producción, aplicación y mantenimiento
El ozono no debe ser almacenado, por lo que se elimina el peligro de tener que almacenar gran cantidad de producto.
Una vez al año es conveniente revisar las placas cerámicas que generan el ozono y si es necesario sustituirlas.
Los filtros de aire que evitan la entrada de partículas en el interior se recomienda cambiarlos un par de veces al año.
Estas indicaciones generales pueden variar en función de la intensidad de uso.
Generador de Ozono ¿Cómo funciona y cómo se instala? | Oasis Exprés
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