Sistema de desinfección localizado para grandes cuerpos de agua.

La presente invención está relacionada con un método para controlar las propiedades microbiológicas de una porción de agua dentro de un cuerpo de agua grande mediante el tratamiento de dicha zona con agentes químicos,

de acuerdo a la temperatura del agua, su salinidad, su poder de dilución y la difusión de productos químicos dentro del cuerpo de agua grande.

Sistema de desinfección localizado para grandes cuerpos de agua. CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención está relacionada con un método para controlar las propiedades microbiológicas de una porción de agua dentro de cuerpos de agua grandes, que se centra en tratar dicha porción de agua, donde dicha porción del cuerpo de agua grande cumple con condiciones sanitarias microbiológicas específicas. La presente invención permite que las personas usen cuerpos de agua grandes para propósitos recreativos en forma segura, evitando el tratamiento del cuerpo total de agua. El método comprende también dispensar agentes químicos, los que son dirigidos mediante un método de determinación de parámetros basado en el ORP, la temperatura, la salinidad, y opcionalmente la difusión de productos químicos, y el poder de dilución del agua. Esto deriva en el uso de órdenes de magnitud menos productos químicos para tratar el agua y bajo consumo de energía. Por consiguiente, la presente invención puede permitir que las personas usen ciertas zonas dentro de grandes cuerpos de agua artificiales o naturales como por ejemplo, lagos, lagunas, represas, diques, spas, estanques o el mar; para fines recreativos en una forma segura, superando la limitación o imposibilidad de tratar el cuerpo de agua completo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Varios estudios en todo el mundo muestran que la calidad del agua que se encuentra en varios cuerpos de agua grandes como por ejemplo, lagos, represas, diques y el mar, tienen características bacteriológicas y físicas que no cumplen con los estándares de seguridad y/o la calidad del agua requerida para fines recreativos. Por lo tanto, el uso de dichos cuerpos de agua grandes para fines recreativos puede presentar amenazas para la salud de las personas, y puede afectar en forma adversa a las comunidades y geografías circundantes.

La contaminación del agua puede estar relacionada con el cambio en las características químicas, físicas y biológicas de un cuerpo de agua debido a la actividad humana. Dado que la población del mundo ha crecido exponencialmente a través de los años, ésta demanda más espacio para vivir y recreativo, por lo que está usando cuerpos de agua naturales y artificiales para diferentes propósitos. La creciente población está ocupando la periferia de las grandes ciudades, aumentando la demanda de terrenos y servicios públicos relacionados. Además, se ha multiplicado el número de industrias, lo que ha causado varias consecuencias en el medio ambiente que afectan la calidad de dichos cuerpos de agua grandes.

Un factor que contribuye a la calidad deficiente del agua es la contaminación del agua. El agua puede ser contaminada por el sistema de alcantarillado, la contaminación industrial, la excesiva urbanización en los bordes de los cuerpos de agua, la escorrentía de la agricultura y urbanización, la contaminación del aire, etc. Asimismo, las altas temperaturas pueden afectar en forma adversa las propiedades microbiológicas y físicas del agua y permitir una rápida proliferación de microorganismos que pueden afectar negativamente la salud humana. Estos ejemplos pueden hacer que la calidad del agua disminuya por debajo de los estándares requeridos para el agua de uso recreativo.

Los efectos de la contaminación del agua incluyen el impacto en la salud de los organismos vivos dentro de los cuerpos de agua y a la larga en la salud de los humanos que pueden usar dicha agua para propósitos directos o indirectos

Además, la cantidad de nutrientes que entran en los cuerpos de agua grandes se ha intensificado enormemente a través de los años, principalmente debido al aumento de la

urbanización y agricultura, conduciendo a un aumento del crecimiento microbiológico o a una eutrofización del cuerpo del agua. Bajo condiciones eutróficas, la cantidad de nutrientes hace que el índice metabólico de las plantas acuáticas aumente, incrementando así la demanda bioquímica de oxígeno y reduciendo los niveles de oxígeno disuelto del agua. Además, la temperatura también afecta el nivel de oxígeno disuelto del agua, porque el agua caliente tiene una capacidad reducida de mantener el oxígeno disuelto. Por lo tanto, la combinación de ambos efectos de reducción del oxígeno, los cuales son la mayor cantidad de nutrientes y temperaturas más altas, resulta en un debilitamiento de los organismos, porque se vuelven más susceptibles a las enfermedades, parásitos y otros contaminantes. Todos estos problemas producen una influencia negativa en la calidad del agua, causando la proliferación de las algas y otros microorganismos que posteriormente mueren y crean un medio ambiente recreativo inseguro para las personas. Asimismo, el calentamiento global tenderá a aumentar este tipo de problema en todo el mundo.

Se han realizado muchos estudios y análisis acerca de los grandes cuerpos de agua usados para fines recreativos. Dichos cuerpos se usan para una amplia variedad de fines recreativos que incluyen el baño, esquí acuático, windsurf, navegación en botes y muchas otras actividades. Sin embargo, varios cuerpos de agua usados para fines recreativos no cumplen con las condiciones sanitarias microbiológicas específicas aplicadas al cuerpo de agua. Por ejemplo, la EPA (Agencia de Protección Ambiental, por sus siglas en inglés) realizó un estudio en más de 1.000 lagos a lo largo de EE. UU. para analizar los riesgos potenciales de usar dichos lagos para fines recreativos con contacto directo y se descubrió que más de un 30% de los lagos tiene potencialmente una amplia gama de efectos en la salud humana, y más de un 41% de los lagos presenta un potencial de exposición alta o moderada a las toxinas de las algas. Asimismo, se ha descubierto que los recuentos microbianos y las concentraciones de toxina son mayores en los residuos cerca de las costas que en las áreas de agua abiertas.

Muchos países en todo el mundo tienen reglamentos para usar los cuerpos de agua para fines recreativos de contacto directo como por ejemplo, bañarse, en condiciones seguras e higiénicas, y en general existen dos tipos de reglamentos con respecto al uso recreativo de dichos cuerpos de agua. El primer tipo de reglamento está dirigido a las piscinas, y esencialmente exige que se mantenga una alta concentración de cloro permanente a fin de mantener niveles bajos de microorganismos y evitar también la contaminación del agua cuando entran nuevos bañistas a la piscina. La concentración de cloro neutraliza los contaminantes y mata a los microorganismos que los bañistas han traído al agua de la piscina, entre muchos otros contaminantes, manteniéndose de esta manera, una alta calidad de agua adecuada para fines recreativos. El segundo tipo de reglamento se aplica a grandes cuerpos de agua naturales o artificiales tales como lagos, el mar, lagunas, represas o diques, entre otros grandes cuerpos de agua, y se refiere a los criterios para utilizar el agua confines recreacionales con contacto directo. Esta regulación se basa en el poder de dilución del agua. Cuando el agua tiene niveles aceptables de microorganismos y entran nuevos bañistas al cuerpo de agua, se diluyen los contaminantes de manera que no logran una concentración en el cuerpo de agua que cause efectos importantes. Por lo tanto, en cuerpos de agua grandes, no se necesita una concentración permanente de desinfectante debido al alto poder de dilución del volumen grande de agua, y debido a su capacidad natural para mantener las condiciones sanitarias.

Las regulaciones para uso de aguas con fines recreativos con contacto directo, como el que se aplica a lagos, el mar, lagunas o diques exigen que la calidad del agua cumpla con varios estándares que permitan el uso seguro de dichos cuerpos. Con el objeto de evaluar si los cuerpos de agua grandes son adecuados para ser usados con fines recreativos de contacto directo, el estándar más importante lo constituyen los parámetros microbiológicos del agua. Por ejemplo, los criterios de la EPA para fines recreacionales con contacto directo señalan que en cuanto a aguas dulces, la E. coli no debe exceder las 126 UFC por 100 ml de agua, y que los Enterococos no deben exceder las 33 UFC por 100 ml de agua. En el caso de agua de mar, la

EPA establece que los Enterococos no deben exceder las 35 UFC por 100 mi de agua. A modo de otro ejemplo, en Chile, la Norma NCh1333 para aguas recreativas de contacto directo especifica que el agua no debe contener más de 1.000 UFC de coliformes fecales por 100 mi de agua (incluyendo E. coli, entre otros). Por consiguiente, se aplican normas estrictas cuando dichos cuerpos de agua grandes se usan para fines recreativos con contacto directo.

Por lo tanto, constituye un desafío importante lograr dichas condiciones microbiológicas específicas...

1. Método para controlar las propiedades microbiológicas de una porción de un cuerpo de agua dentro de cuerpos de agua grandes, que comprende:

a. identificar una porción del agua destinada para fines recreativos dentro del cuerpo 5 de agua grande y definir medios de dispensación;

b. mantener al menos un nivel de ORP mínimo en dicha porción de agua por al menos un periodo de tiempo mínimo, donde el nivel de ORP mínimo y el periodo de tiempo mínimo no pueden ser inferiores a los valores calculados a continuación:

i. determinar la zona más desfavorable dentro de la porción de agua; 10

ii. determinar la salinidad del agua en la zona más desfavorable;

iii. determinar el valor de ORP mínimo en base a la salinidad del agua donde:

- en el caso de salinidades en el agua de entre un 0% y hasta un 1, 5%, el nivel de ORP mínimo es 550 mV;

- en el caso de salinidades en el agua superiores a un 1, 5% y hasta un 2, 5%, 15 se calcula el nivel de ORP mínimo mediante la siguiente ecuación:

[ORP mínimo, mV] = 625 - 50* [Salinidad del Agua, % (Porcentaje de Peso) ]; y - en el caso de salinidades en el agua superiores a un 2, 5%, el nivel de ORP mínimo es 500 mV; y 20

iv. determinar la temperatura del agua en la zona más desfavorable; y v. determinar el periodo de tiempo mínimo en base a la temperatura del agua, donde:

en el caso de temperaturas del agua de 5º C a 35º C, se calcula el periodo de tiempo mínimo mediante la siguiente ecuación: 25

[Periodo de tiempo mínimo, min] .

80. 2* [Temperatura del agua, º C]; y en el caso de temperaturas del agua de entre 35º C y hasta 45º C, se calcula el periodo de tiempo mínimo mediante la siguiente ecuación:

[Periodo de tiempo mínimo, min] = 5* [Temperatura del agua, º C] - 165;

c. dispensar una cantidad eficaz de agente químico a fin de mantener al menos el 30 nivel de ORP mínimo durante al menos el periodo de tiempo mínimo en la zona más desfavorable, y d. repetir la etapa c con el objeto de evitar que el ORP en la zona más desfavorable disminuya en más de un 20% del valor mínimo de ORP.

2. El método de la reivindicación 1, que comprende también repetir la etapa b.

3. El método de la reivindicación 1, donde el cuerpo de agua es un cuerpo de agua natural o artificial.

4. El método de la reivindicación 1, donde el cuerpo de agua es seleccionado del grupo compuesto por un lago, mar, estuario, dique, laguna, baño termal, piscina, estanque y represa.

5. El método de la reivindicación 1, donde el agua es agua dulce, agua salobre, agua salada, o agua de mar.

6. El método de la reivindicación 1, donde la porción de agua destinada a fines recreativos es definida por una zona delimitante.

7. El método de la reivindicación 1, donde la porción de agua destinada a fines recreativos está ubicada en un borde de un cuerpo de agua grande. 10

8. El método de la reivindicación 1, donde la porción de agua destinada a fines recreativos está ubicada en el interior de un cuerpo de agua grande.

9. El método de la reivindicación 1, donde la zona más desfavorable presenta el valor de 15 ORP más bajo dentro de la porción de agua destinada con fines recreativos después de dispensar el agente químico.

10. El método de la reivindicación 1, donde si el cuerpo de agua tiene un área superficial inferior a 5 hectáreas, la zona más desfavorable es la zona central del cuerpo de agua. 20

11. El método de la reivindicación 1, donde se selecciona el agente químico del grupo compuesto por ozono, cloro, y compuestos de cloro, productos de biguanida, compuestos a base de halógeno, compuestos a base de bromo, y mezclas de los mismos.

12. El método de la reivindicación 1, donde el agente químico es dispensado usando un dispensador seleccionado del grupo compuesto por un inyector, difusor, rociador, dispensador por peso, tubería, aplicación manual, y combinaciones de éstos.

13. El método de la reivindicación 1, donde el ORP, la salinidad, y la temperatura del agua 30 se determinan mediante métodos empíricos.

14. El método de la reivindicación 1, donde se puede suministrar agua de una porción diferente dentro del cuerpo de agua a la porción de agua destinada para uso con fines recreativos con el objeto de permitir un efecto de dilución. 35

15. El método de la reivindicación 1, donde se puede suministrar agua de una porción diferente dentro del cuerpo de agua a la porción de agua destinada para uso con fines recreativos a fin de permitir un efecto de dilución de la carga de contaminantes de los bañistas.

16. El método de la reivindicación 1, donde se mantiene el ORP en forma permanente en la porción de agua destinada para uso con fines recreativos durante un cierto periodo de tiempo de acuerdo a los requisitos de la zona.

17. El método de la reivindicación 1, donde se aplica el método cuando efectivamente se 45 usa la porción de agua para fines recreativos.