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SISTEMAS DE DESINFECCION TOMO III



LA RADIACIÓN ULTRAVIOLETA.INTRODUCCIÓN:

En la entrega anterior pudimos ver de forma general las diferencias desde el punto de vista patológico, entre un pez en su hábitat natural y otro en cautividad. La finalidad de todo equipamiento de un acuario es la de intentar reproducir en la medida de lo posible, las condiciones de vida del entono natural de los peces. En materia de calefacción/refrigeración, iluminación, circulación, etc. , los equipos actuales han avanzado lo suficiente para obtener con éxito estas condiciones de vida. Para paliar de forma permanente el exceso de agentes patógenos de un sistema cerrado, disponemos hoy día de dos técnicas perfeccionadas de desinfección: El generador de gas ozono y el generador de radiación ultravioleta.
Hoy vamos a conocer a fondo este sistema de desinfección tan popular.


¿PARA QUÉ SIRVE?

La principal función de estos generadores es la de controlar la densidad de formas de vida microscópicas no deseadas presentes en el agua. Y cuando digo “presentes en el agua” me refiero a seres tan pequeños que solo pueden observarse a través de un microscopio y que además viven en suspensión en el agua. Esto es importante, ya que tenemos que observar desde el principio tres hechos básicos.
Un generador ultravioleta elimina solamente microbios suspendidos en el agua. Esta máquina recibe constantemente agua del acuario, atacando con su fuente de radiación a los seres vivos que pasan por su reactor. Esto excluye los seres que vivan dentro del organismo de los peces o fijados al sustrato
Los microbios en general dependen del agua como medio de transporte. Viendo una gota de agua de acuario a través del microscopio, observaremos una gran diversidad de hongos, esporas, algas, bacterias, protozoos, virus, pequeñas larvas y otros seres. Todos ellos se alimentan del medio en el que viven, siendo muy variadas las causas por las que los hayamos en esa gota de agua. Ciertas algas unicelulares, bacterias y pequeños animales desarrollan todo su ciclo vital en suspensión a merced de la corriente del agua, mientras que la mayoría lo hacen fijadas a un sustrato. No obstante, casi todas ellas se expanden de unos sustratos a otros (o peces) a través del agua. Ciliados, protozoos, y otros microbios tienen una de sus fases reproductivas suspendidos en el agua, con lo cual dependen de este medio para su expansión.
Un generador ultravioleta potente puede eliminar microbios de todo tipo. No todos los microbios son indeseados en un acuario, ya que las bacterias nitrificantes del filtro biológico por ejemplo son necesarias. Ciertas formas de plancton y bacterias pueden ser eliminadas por un generador y ser beneficiosas a su vez para los corales. Las bacterias nitrificantes viven fijadas en forma de cepas en toda la superficie del acuario; sin embargo esto es posible porque muchas se liberan al agua buscando nuevos sustratos donde fijarse. En el periodo de maduración de un acuario debemos permitir que esto ocurra apagando el generador hasta que acabe este ciclo, o de lo contrario estamos eliminado su medio de expansión. En el caso de los microbios útiles en la alimentación de corales y procesos metabólicos interesantes debemos sustituirlos con aditivos de plancton.





¿COMO ACTUA?

Seguramente se preguntan como consigue este generador aniquilar las formas de vida del agua. Para ello, vamos a ver primero lo que es la radiación ultravioleta.
El espectro electromagnético podemos dividirlo en dos grupos: la radiación visible y la no visible.
Dentro del espectro electromagnético, justo por encima del espectro visible se encuentran los rayos ultravioleta. La expresión “luz ultravioleta” no es correcta hablando con propiedad, ya que no se trata de ninguna radiación óptica. Sin embargo, su huso se ha extendido porque las radiaciones ultravioletas se comportan ópticamente como las radiaciones visibles. Las principales energías cuánticas y sus frecuencias, en función a su longitud de onda, pueden verse en la siguiente
En resumen, los rayos ultravioletas constituyen una de las franjas del espectro electromagnético. Precisamente la que se encuentra entre los 10 – 400 nm (nanómetros) limitando con los rayos “X” y la franja visible. La distribución de los rayos ultravioleta es la que sigue:

TIPO DE RADIACIÓN FRANJA DEL ESPECTRO (nm)
Vacío-UV 10à 200
UV-C (onda corta) 200à280
UV-B (onda media) 280à315
UV-A (onda-larga) 315à400
Los rayos UV-C son los que tienen mayores efectos sobre los microorganismos y por lo tanto son los utilizados en dispositivos de esterilización. Los microbios presentes en suspensión en un acuario son irradiados por una lámpara que genera el tipo de radiación que más incida sobre los seres vivos (250 – 260 nm.) siendo de todos el tipo de generador más eficiente para emitir radiación germicida es el de vapor de mercurio de baja presión, capaz de irradiar 254 nm. Que es el punto de máxima sensibilidad a una temperatura del agua de entre 20 y 30ºC.



¿CÓMO SE PRODUCE ESA RADIACIÓN?

Se genera a través de una lámpara parecida a un tubo fluorescente. Es sorprendente que el generador de mercurio de baja presión emita casi solamente radiación monocromática a 253,7 nm. Este tipo de generador se monta también en la mayoría de las plantas de desinfección UV instaladas en la actualidad. En la descarga de gas a baja presión, la corriente eléctrica fluye entre dos electrodos a través de gas inerte, que contiene una pequeña carga de mercurio. Los iones de mercurio serán excitados por acción de la Electricidad y producirán su radiación característica.
La densidad de radiación por cm. de longitud de baja presión es aquí menor que la de un generador de alta presión, por ejemplo: En compensación, el rendimiento relativo de radiación (en el generador de baja presión) es de 2 ó 3 veces mayor.



¿POR QUÉ LLEVAN UNA CÁPSULA DE CUARZO?

El mercurio emite, en estado de excitación, una línea de resonancia de 180 nm. Esta línea puede ionizar el oxígeno del aire y con ello producir ozono y monóxido de nitrógeno que no se desean. Mediante el empleo de clases especiales de cristal de cuarzo, podrá detenerse toda la radiación por debajo de 200 nm.
Con el generador de mercurio de baja presión se consiguen rendimientos de radiación de hasta el 40% de energía eléctrica consumida. Esto vale para una absorción de corriente de 0,5 w por centímetro de longitud del generador, un valor que hoy es usual para los generadores UV con potencia eléctrica entre 30 y 40 w. Así, por ejemplo, a un aumento de absorción de energía de 1,2 a 1,5 w por cm. correspondería una disminución al 30%.


¿CÓMO ACTÚA ESTA RADIACIÓN?

La respuesta es más complicada de lo que parece, ya que el efecto de esta radiación es un cambio en los enlaces de la estructura del ADN de los tejidos de estas células. Estos cambios “averían” el metabolismo y funciones vitales de estos seres vivos, afectando a cada uno de ellos de diferente forma. Un microbio irradiado por una lámpara germicida puede perecer inmediatamente o después de unas horas dependiendo de su biología. Lo que no puede hacer nunca un microbio afectado por esta radiación es reproducirse. El resultado es la erradicación al 100% de esta especie en el agua.
La acción de los rayos ultravioleta origina una activación del ácido desoxirribonucléico (ADN)
Considerando el espectro de absorción de las bases del ácido nucleico (figura de arriba) y de ADN (figura de abajo), destaca la marcada absorción máxima de 250 – 260 nm. Bacterias como la “eschedrina coli” muestran también esta característica muestran también esta característica curva de absorción. Los daños producidos por los rayos ultravioletas sobre el ADN son múltiples:

·Formación de dímeros: Frecuentemente en la timina
·Formación de hidratos: Causante de las modificación del código genético mediante desaminación
·Desnaturalizaciones de la doble cadena del ADN
·Se impide la división celular
Para determinar la dosis de radiación ultravioleta, se considera la energía incidente para un tiempo y superficie dados. Así, si va a usar una energía radiante para exterminar los gérmenes se debería considerar el espectro de absorción de las distintas especies y su composición química. La acción de los rayos ultravioleta origina una activación del ácido desoxirribonucléico (ADN)



MANOS A LA OBRA:

Llegados a este punto ya sabemos que un generador U.V. es un arma muy poderosa, ya que en dosis altas de radiación no dejan “títere con cabeza”. Sin embargo, podemos controlar toda esa energía basándonos en los tres factores que condicionan la radiación. Con ello, no sólo podemos controlar de forma aproximada la densidad de microbios en el agua, sino que además podemos saber si estamos erradicando o no un agente en concreto.
Vamos a ver como: La dosis UV que debe ser aplicada a una bacteria viene definida por la energía (emitida en la longitud de onda de 240 a 280 nm.) aplicada por una unidad de superficie para un período de tiempo dado.

Fórmula: H = E x t
H = Dosis UV.
E = Intensidad.
t = Tiempo de exposición.

Intensidad (E). La intensidad es el resultado del espesor de la capa entre el generador UV de baja presión y la pared exterior de la cámara de irradiación y se puede reducir por los siguientes factores:

·La resistencia a la presión del tubo protector de cristal de cuarzo, que acusa una absorción de UV entre el 5% y el 7%.
·El envejecimiento de la lámpara. (duración aproximada de 9.000 horas)
·La calidad de agua. (la transparencia del agua es vital)

Unidad: m J / cm2 m W / cm2 s

Los parámetros a tener en cuenta a la hora de calcular el tiempo necesario para esterilizar en un determinado porcentaje el agua del acuario son muchos y con un rango de variación muy amplio. En principio hay que tener en cuenta la dosis de radiación UV-C que requiere el micro-organismo a eliminar, en esta Tabla podemos ver varios ejemplos con eliminación al 95%:
Organismo Nombre Dosis
Bacterias Bacillus anthracis 45
B. megatherium (veg) 11
B. megatherium (esporas) 27
B. subtilis 70
B. subtilis (esporas) 120
Escherichia coli 30
Mycobacterium tuberculosis 62
Pseudomonas aeruginosa 55
Pseudomonas fluorescens 35
Salmonella enteritis 40
Sarcina lutea 197
Staphylococcus aureus 26
Streptococcus hemolyticus 22
Mycobacterium tuberculi 100
Vibrio comma-Cholera 34
Algas Diatomeas 3600-6000
Alga verde 3600-6000
Alga azul 3600-6000
Protozoo Paramecium 640-1000
Gusanos Nematode (huevos) 400
Otro punto a tener en cuenta es la intensidad de radiación UV-C que en el agua se ve afectada por el índice de transmisión de la misma. Teniendo en cuenta estos factores, podemos confeccionar una tabla, calculada para condiciones intermedias de la calidad del agua, que pueden tomarse a efecto orientativo para la utilización de un esterilizador de 15W de vapor de sodio de baja presión, en acuarios estándar de agua dulce (en agua salada las dosis son mayores). El tiempo que debe permanecer encendido el esterilizador estará de acuerdo a la capacidad del acuario donde se lo utilice, como así también del tipo de organismos que se quieran eliminar. Las dosis de radiación UV-C requeridas pueden variar de un organismo a otro en 500 veces o más. También depende de la calidad del agua, las partículas y materia orgánica en suspensión reducen la efectividad, aumentando el tiempo de exposición para lograr los mismos resultados. Su uso puede ser continuo en acuarios o instalaciones de gran tamaño, mientras que en otros casos solo algunas horas por día será suficiente. Si se utilizan medicamentos, se debe apagar el esterilizador, ya que los rayos UV-C pueden descomponerlos.
ESTERILIZADOR 15W Temperatura : 25º C
CAPACIDAD[litros] CAUDAL[litros/hora] Tiempo teórico p/destruir 90% de micro-organismos en el agua
Bacteriash=horas - d=dias Parásitosh= horas - d=dias Algash=horas- d=dias
100 200 1,2 h 4 h 1 d
150 200 2 h 6 h 1,5 d
200 200 2,4 h 8 h 2 d
300 200 3,5 h 12 h 2,5 d
400 200 5 h 18 h 3,5 d
600 200 7 h 1 d 5 d
800 200 10 h 1,5 d 7 d / *3,5 d
1200 200 14 h 2 d 10 d / *5 d
1600 200 18 h 3 d 14 d / *7 d
2000 200 1 d 4 d 16 d / *8 d
En resumen, declaramos el uso de este tipo de aparatos como beneficiosos y recomendables, aunque debemos observar ciertas nociones y detalles para su manejo y control. ¿por qué? Aunque todos los expertos consideran estos equipos útiles en sus instalaciones, muchos presentan reservas en cuanto a un abuso de desinfección en sistemas cerrados. La razón estriba en que los peces viviendo en un medio casi estéril no ejercitan sus defensas naturales, pudiendo verse perjudicados al cambiar a sistemas sin desinfección. Basta con adquirir una lámpara germicida dimensionada apropiadamente a nuestro acuario, observar su caudal de paso por ella, alimentarla con agua transparente (a la salida de un filtro exterior, por ejemplo) y temporizarla para así controlar de forma razonable su efecto esterilizador. Por otro lado, no debemos olvidar que muchas plagas de algas indeseadas son controladas por las lámparas U.V. Cuando nuestro acuario no presente problemas patógenos, exceso de algas, o carencias de mantenimiento que deriven en situaciones de riesgo para la salud de nuestros peces, podemos decir que está en perfecto equilibrio; y por lo tanto podemos apagar nuestro generador hasta una nueva ocasión en la que se necesite.

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