Aquí hay una pregunta que a menudo se debate en el mundo UV: ¿cuál es el mejor tipo de lámpara UV para la desinfección del agua: lámpara de presión media o baja presión? Como cualquier otra cosa en la vida, cada uno tiene ventajas y desventajas que deben considerarse a la luz de los requisitos operativos. En este post examinaré tres de los principales factores para determinar qué lámpara UV es la más adecuada para su operación.
Como sugiere el título de este post, hay dos tipos de lámparas UV que se utilizan más comúnmente en los sistemas UV: lámparas de presión media y lámparas de baja presión. (La presión se relaciona con la presión de mercurio-gas dentro de la lámpara).
Las lámparas de baja presión son lámparas alargadas, de aproximadamente un metro de longitud, con una baja potencia por lámpara (que oscila entre 30-600W). Para fines de desinfección, las lámparas de baja presión emiten una longitud de onda monocromática de 253,7 nm (254 nm) a alta intensidad.
Las lámparas de presión media son considerablemente más cortas que las de baja presión, con una alta potencia por lámpara (que normalmente oscila entre 1-12kW). Las lámparas de presión media emiten una amplia longitud de onda germicida entre 200-320nm a varias intensidades. Las lámparas de presión media también emiten una longitud de onda de 254 nm, pero no tan intensiva como las lámparas de baja presión.
1. Eficiencia de desinfección
254nm empleado por las lámparas de baja presión es de hecho una longitud de onda efectiva contra el ADN de los microorganismos. Sin embargo, contrariamente a lo que se cree convencionalmente, el amplio rango germicida de 200-320nm utilizado por las lámparas de presión media es más efectivo y logra resultados de desinfección considerablemente mejores a los mismos niveles de dosis UV. ¿Cómo es eso posible?
Las lámparas de baja presión emiten luz UV cerca del pico de absorbancia de ADN y ARN para inactivar microorganismos. Las amplias longitudes de onda de las lámparas de presión media afectan al ADN y al ARN, además de otras moléculas biológicas como proteínas y enzimas, lo que permite un mayor impacto de inactivación. Una amplia longitud de onda germicida ataca a los microorganismos en varios frentes, inflige daño a los componentes esenciales del microorganismo e inhibe el mecanismo de reparación de mutaciones del microorganismo. Por ejemplo: los espectros de absorbancia de las proteínas muestran un pico máximo a 280 nm, mientras que el enlace peptídico en las proteínas muestra una absorbancia significativa por debajo de 240 nm. Otro ejemplo son las esporas de Cryptosporidium y Bacillus subtilis que se inactivan de manera más eficiente a 270-271nm, más allá del alcance de las lámparas de baja presión.
Hace un par de años, la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA) emitió la Ordenanza de Leche Pasteurizada (PMO) que permite la sustitución de la pasteurización por calor del agua con sistemas UV, si cumplen con ciertas pautas y condiciones. Una de las condiciones es que el sistema UV debe demostrar un nivel de dosis UV: los sistemas de presión media deben demostrar 120mJ / cm2 (RED) mientras que los sistemas de baja presión deben demostrar 186mJ / cm2 (RED). ¿Por qué tanta diferencia? la FDA se basó en estudios recientes de varias instituciones de investigación independientes que demostraron la mayor eficacia de desinfección de la presión media que, para lograr un cierto nivel de desinfección, puede utilizar dosis uv más bajas que las lámparas de baja presión.
Esto es revolucionario, al menos para la industria UV: significa que toda la literatura que existe sobre la desinfección UV es correcta sobre las lámparas de baja presión, pero es incorrecta en relación con las lámparas de presión media. También significa que el paradigma de larga data de que las lámparas de baja presión son la lámpara UV más efectiva para la desinfección no ha sido probado, con el resultado de que ahora todos los principales productores uv del mercado ofrecen sistemas de presión media junto con sus sistemas de baja presión.
La recuperación de bacterias es otro fenómeno con lámparas de baja presión, y es una fuente de contaminación continua en las peceras. La luz UV a 254 nm daña el ADN, pero los microorganismos tratados por lámparas de baja presión a menudo pueden "repararse" a sí mismos y continuar replicándose como si no se vieran afectados por los rayos UV. Por otro lado, las bacterias tratadas con lámparas de presión media tienen menos probabilidades de repararse a sí mismas debido al daño severo a varias partes esenciales infligido por el amplio rango de germicidas.
En resumen, las lámparas de presión media tienen una clara ventaja de desinfección sobre las lámparas de baja presión, logrando niveles de desinfección más altos y sostenibles que la baja presión para el mismo nivel de dosis UV.
2. Eficiencia energética
La tasa de conversión de baja presión, es decir, la relación entre los kW consumidos por la lámpara y la luz UV germicida, normalmente está entre el 30-45%. La tasa de conversión de presión media es aproximadamente un tercio de esta, oscilando entre el 10-15%. Esto significa que por cada kW consumido, los sistemas UV de baja presión suelen ser aproximadamente 3 veces más eficientes energéticamente que las lámparas de presión media para un volumen de agua determinado a tratar. Pero no siempre es así:
Atlantium ha diseñado un mecanismo de amplificación incorporado que compensa la desventaja de potencia de las lámparas de presión media: un diseño de amplificación óptica que recicla y reutiliza los fotones UV en la cámara de desinfección, haciéndolos tan eficientes energéticamente como sus contrapartes de sistemas UV de baja presión.
En resumen, los sistemas de baja presión tienden a ser más eficientes en el consumo de energía debido a la mejor tasa de conversión de las lámparas de baja presión. Sin embargo, los sistemas de presión media pueden superar este inconveniente mediante el uso de un mecanismo de amplificación que compensa la menor tasa de conversión de la lámpara de presión media. Como cliente, siempre observe el consumo total de energía del sistema UV que se requiere para lograr la dosis UV deseada.
3. Vida útil de la lámpara
Se sabe que las lámparas de baja presión tienen una vida útil más larga que las lámparas de presión media, que oscilan entre 8,000-16,000 horas, mientras que el rango de presión media es de 4,000-6000 horas. Sobre el papel, las lámparas de baja presión se ven fantásticas, pero como siempre debemos mirar estos datos a la luz de la operación real en el campo. Hay dos aspectos en esta pregunta:
1. Económico: en promedio, las cifras mencionadas anteriormente se traducen en un reemplazo anual de lámparas para lámparas de baja presión y dos reemplazos anuales para lámparas de presión media. Dado que los sistemas UV de presión media normalmente emplean menos lámparas que los de baja presión, los costos operativos anuales generales son aproximadamente iguales. Dependiendo del número de lámparas, a veces la escala es a favor de las lámparas LP y a veces para MP. Por lo tanto, el análisis económico debe hacerse para cada proyecto sobre una base ad-hoc.
2. Operativo: el propósito del sistema UV es administrar la dosis UV correcta que garantizará la bioseo seguridad en todo momento. Por esta razón, las lámparas deben reemplazarse de acuerdo con su rendimiento real. Hay muchas variables que pueden acortar o prolongar la vida útil real de una lámpara UV, incluida la cantidad de igniciones, la temperatura del agua e incluso el lote de producción específico de la lámpara UV. No tiene que tomar mi palabra en este punto: simplemente lea las letras pequeñas en la hoja de cada productor UV con respecto a la garantía de vida útil de la lámpara. Todo está ahí. No desea correr ningún riesgo en este asunto y si una lámpara tiene un rendimiento inferior, debe reemplazarse incluso si no ha alcanzado las horas de garantía establecidas. El punto importante aquí es que la única manera de estar seguro de que las lámparas UV funcionan correctamente en un momento dado es tener un sensor UV dedicado por lámpara que da una indicación clara sobre el rendimiento de cada lámpara individual. Las horas de operación indicadas por el fabricante deben usarse solo como referencia. En este sentido, los sistemas MP UV tienen una clara ventaja, ya que utilizan significativamente menos lámparas, lo que hace que sea mucho más fácil controlar cada lámpara individualmente, a diferencia de los sistemas LP UV que pueden tener docenas de lámparas por sistema, lo que hace que el control y la supervisión efectivos sean casi imposibles. Este punto específico será el tema de mi próximo post, ya que es una de las características más cruciales de un sistema UV para garantizar la bioseobre sostenible del agua.
En resumen, el tipo de lámpara UV no es un componente independiente en el sistema UV. Simplemente elegir un tipo de lámpara u otro no garantizará que el sistema UV proporcione la bioseosección requerida. El tipo de lámpara debe examinarse a la luz del diseño general y la construcción del sistema UV, asegurando que proporcione condiciones óptimas para el funcionamiento de la lámpara. En Atlantium nos dedicamos al uso de lámparas MP. Hemos diseñado nuestro sistema para optimizar completamente la superioridad de desinfección de las lámparas MP, implementado un sofisticado sistema de control y monitoreo para todas y cada una de las lámparas del sistema, y diseñado un mecanismo de amplificación único para compensar la evidente desventaja en la tasa de conversión, haciendo que los sistemas Atlantium sean tan eficientes energéticamente como los sistemas LP UV.
