Monitoreo de Cloro

El gas cloro (Cl2) puede que no sea algo en lo que pienses a menudo, pero juega un papel sorprendentemente importante en nuestra vida cotidiana. A menudo se utiliza para tratar nuestro agua potable y es importante en muchas operaciones industriales. Aunque el gas cloro es útil, hay un inconveniente que debe ser considerado, particularmente en términos de impacto ambiental.

Cuando el gas cloro se libera en la atmósfera, no simplemente se desvanece; puede combinarse con otras moléculas, formando compuestos tóxicos que son peligrosos para el medio ambiente y nuestra salud. Por ejemplo, si entra en fuentes de agua, puede dañar la vida acuática y desestabilizar los ecosistemas. A pesar de que el cloro es útil para diversos propósitos, debe ser manejado con precaución para evitar estas consecuencias indeseables.

Al ser conscientes de cómo el gas cloro afecta al medio ambiente, podemos tomar medidas para reducir su impacto, como encontrar alternativas más seguras o mejorar cómo lo gestionamos. Este artículo cubre información sobre el gas cloro, sus fuentes en el aire ambiental, niveles permisibles, impacto en la salud y el medio ambiente, posibles medidas correctivas, la necesidad de monitores de cloro y diferentes métodos de monitoreo de Cl2. 

El gas cloro (Cl2) es un gas de color verde amarillento con un olor penetrante que se utiliza en diversas aplicaciones, incluyendo desinfección, tratamiento de agua, fabricación, producción de papel, la industria textil, blanqueo y productos farmacéuticos. Se puede detectar en bajas concentraciones (por encima de 0.3 - 0.5 ppm). El Cl2 es más pesado que el aire, lo que provoca que permanezca en áreas bajas o cerca del suelo con poco movimiento de aire. Es un elemento químico que pertenece al grupo de los halógenos con el símbolo Cl. Fue aislado por primera vez en 1774 y pronto se volvió útil como agente comercial.

El gas cloro es ligeramente soluble en agua. Por lo tanto, reacciona para formar ácido hipocloroso (HClO) y ácido clorhídrico (HCl). No es inflamable, pero puede reaccionar de manera explosiva cuando se combina con otras sustancias como hidrógeno, amoníaco, gas combustible, acetileno, éter, etc. El gas Cl2 es oxidante por naturaleza y tiene propiedades blanqueadoras. Es tóxico para la vida humana y vegetal y puede corroer metales y otros materiales. La exposición continua o a altos niveles de Cl2 puede rápidamente adormecer el sentido del olfato de una persona, haciendo que el olor de Cl2 sea un indicador poco confiable de su presencia. Por lo tanto, otros medios, como la monitorización de cloro, son soluciones viables para proporcionar advertencias adecuadas de exposición peligrosa.  

¿Sabías esto? El gas cloro es aproximadamente dos veces y media más pesado que el aire. Se convierte en líquido a -34°C (-29°F). Tiene un olor fuerte y asfixiante, y respirar este gas puede causar asfixia, opresión en el pecho y malestar en la garganta. En casos severos, puede llevar a que los pulmones se llenen de líquido, lo cual es extremadamente peligroso. El cloro fue el primer gas utilizado en la guerra química en la Primera Guerra Mundial. 

Cloro en la atmósfera:

El cloro elemental rara vez está presente en la naturaleza debido a su alta reactividad. Puede formarse a partir de reacciones atmosféricas de compuestos que contienen cloro con NO2 y a través de la oxidación de cloruros en presencia de oxidantes fuertes, como el ozono.

Una vez liberado, se combina rápidamente con otros productos químicos/compuestos en la atmósfera para formar compuestos secundarios en lugar de permanecer en un estado elemental puro. El cloro se disuelve en el agua y reacciona para formar sales de cloruro y productos químicos orgánicos clorados como el cloruro de sodio (NaCl, sal común), hipoclorito de sodio (lejía), cloroformo, etc. 

Muchas sustancias químicas que contienen cloro se liberan al suelo. Aquellas que se disuelven en agua no pueden alcanzar alturas estratosféricas substanciales porque son "lavadas" de la atmósfera por la lluvia o la nieve. Por ejemplo, el aerosol oceánico evaporado libera enormes cantidades de cloro en forma de partículas de sal marina (cloruro de sodio). Sin embargo, dado que la sal marina se disuelve en agua, el cloro es rápidamente absorbido en nubes, hielo, nieve o gotas de lluvia y no alcanza la estratosfera.

Si quieres conocer la fuente del cloro, necesitas aprender sobre los compuestos que contienen el ítem cloruro. Hay muchas formas diferentes de obtener cloro. Se puede encontrar en muchas formas diferentes a lo largo de la naturaleza. Debido a su alta reactividad, es poco probable que el cloro ocurra naturalmente en su forma libre. Cuando se te pregunte cuál es la fuente de cloro en la naturaleza, puedes decir con seguridad cloruro de sodio. El cloro también se puede encontrar como ácido clorhídrico y cloruro de amonio. A continuación, discutiremos algunas fuentes de cloro.

1. Manufactura química: El cloro se utiliza para fabricar productos químicos orgánicos como monómero de cloruro de vinilo, dicloruro de etileno y solventes clorados. 
2. Productos farmacéuticos: El cloro se utiliza como intermediario en la síntesis de muchos medicamentos, incluidos los utilizados para tratar el asma, la presión arterial, la epilepsia, la inflamación y la anemia.
3. Las piscinas y la lejía doméstica son otras dos fuentes de cloro en el suelo. Cuando se descarga, el cloro se transforma rápidamente en formas solubles en agua y se elimina de la atmósfera baja. Tal cloro nunca alcanza la estratosfera en grandes cantidades.
4. Los gases de escape del transbordador espacial y algunos cohetes inyectan cloro directamente en la estratosfera; las cantidades son muy pequeñas (menos del 1% de la entrada anual de halocarbonos en la estratosfera actual).
5. Incluso los compuestos de cloro orgánico 'típicos de la industria' como el pentaclorofenol, los bifenilos policlorados (PCB) y los tetrahidrodibenzodioxinas (TCDD) han sido identificados como químicos que ocurren naturalmente en sedimentos de 8,000 años de antigüedad.

¿Estabas consciente de esto? Los océanos liberan alrededor de tres millones de toneladas de cloruro de metilo, un organoclorado, a la atmósfera anualmente, mucho más de lo que producen los humanos.

Los límites de exposición permisibles de Cl2 en términos de exposición ocupacional continua se dan a continuación:

[Fuente: https://www.chlorineinstitute.org/stewardship/chlorine/health-hazards/]

El Límite de Exposición Permisible (PEL) dado por OSHA (Administración de Seguridad y Salud Ocupacional) define la concentración máxima de Cl2 a la que puede estar expuesto un trabajador no protegido. El PEL puede hacer referencia a un promedio ponderado por el tiempo (TWA) de ocho horas o a una concentración de límite de exposición a corto plazo (STEL) de 15 minutos que no puede ser superada en ningún período. De manera similar, el Límite de Exposición Recomendado (REL) y el Inmediatamente Peligroso para la Vida o la Salud (IDLH) son los límites de exposición ocupacional recomendados por NIOSH (Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional), y las Directrices de Planificación de Respuesta a Emergencias (ERPGs) son pautas de exposición dadas por AIHA (Asociación Americana de Higiene Industrial).

Límites de Exposición en el Lugar de Trabajo 

1. OSHA: El límite de exposición permisible en el aire (PEL) es 1 ppm, no se debe superar en ningún momento. 
2. NIOSH: El límite de exposición recomendada en el aire (REL) es 0.5 ppm, que no debe ser superado durante ningún período de trabajo de 15 minutos. 
3. ACGIH: El valor límite umbral (TLV) es 0.5 ppm promediado durante un turno de trabajo de 8 horas y 1 ppm como STEL (límite de exposición a corto plazo). 

Los límites de exposición anteriores son solo para niveles en el aire. Cuando también ocurre contacto con la piel, puede estar sobreexpuesto, incluso si los niveles en el aire están por debajo de los límites anteriores. 

Impacto en la salud

Efectos agudos en la salud debido a la exposición al cloro pueden surgir rápidamente, incluyendo:

• El contacto con el cloro puede irritar y quemar la piel y los ojos, provocando quizás lesiones oculares.
• El contacto con cloro líquido puede resultar en congelación.
• La exposición puede irritar la nariz y la garganta, resultando en tos y sibilancias.
• Inhalar cloro puede irritar los pulmones, resultando en tos y falta de aliento. Un aumento en la exposición puede llevar a edema pulmonar, una emergencia médica caracterizada por una extrema falta de aliento.
• La exposición puede resultar en dolores de cabeza, mareos, náuseas y vómitos.

Los siguientes efectos crónicos (a largo plazo) en la salud pueden ocurrir en algún momento después de la exposición al cloro y pueden durar meses o años: 

• Peligro de cáncer: Aunque se ha probado el cloro, no se ha clasificado concluyentemente como un carcinógeno humano bajo los marcos regulatorios actuales.
• Peligro reproductivo: Se ha probado el cloro, pero su potencial para interrumpir los sistemas reproductivos no ha sido determinado concluyentemente.

Otros efectos

• El cloro puede desencadenar una alergia similar al asma. La exposición futura puede provocar ataques de asma caracterizados por falta de aliento, sibilancias, tos y/o opresión en el pecho.
• La exposición repetida puede inducir bronquitis, que incluye tos, flema y/o falta de aliento, y puede resultar en daño pulmonar crónico.
• El contacto prolongado puede causar daño dental, una erupción cutánea, hinchazón y ampollas, voz ronca o pérdida de la voz.

Algunos efectos en la salud asociados con la exposición al gas cloro se indican a continuación:

[Fuente: https://www.chlorineinstitute.org/stewardship/chlorine/health-hazards/]

Impacto ambiental

El cloro puede ingresar al medio ambiente a través de la atmósfera como gas HCl y aerosol, o a través de gas de cloro para la desinfección y limpieza de agua y efluentes de aguas residuales, o como iones de cloruro (Cl-) en la precipitación.

• Efectos sobre la vegetación: Las fugas de gas cloro de las plantas de tratamiento de aguas residuales, los descarrilamientos de trenes, los desastres industriales y la contaminación del aire se han relacionado con daños a la vegetación. 
• Efecto de la precipitación ácida: El sulfato (de las emisiones de SO2) y el nitrato (de las emisiones de NOx) contribuyen significativamente a la acidez atmosférica. La deposición ácida se ha asociado con la degradación de los bosques globales (Hinrichson, 1987). El cloro y el HCl contribuyen significativamente menos a la deposición ácida global que las emisiones de sulfato y nitrato.
• Efectos sobre los animales: No hay datos disponibles sobre los efectos en la salud de la exposición atmosférica al cloro en animales en el pasado o en la actualidad. Sin embargo, un estudio de Joyner y Durel en 1962 investigó el impacto de un derrame de 6,000 galones de cloro líquido en animales domesticados en La Barre, Louisiana.

La acción principal es el monitoreo de Cl2, es decir, medir cuántas concentraciones de cloro estás expuesto. Además de esto, se pueden tomar las siguientes medidas correctivas:

• Proporcionar capacitación: Los trabajadores que trabajan con cloro requieren capacitación y supervisión para garantizar la seguridad. (Consultar los Estándares de OSHA 1910.1200 y 1910.119)
• Usar protección respiratoria: Asegúrese de que los trabajadores usen un aparato de respiración autónomo aprobado en áreas donde se almacena o se utiliza cloro. (Ver el Estándar de OSHA 1910.134.)
• Preparar un plan de escape: Prepare una estrategia de emergencia en caso de emisiones de cloro. Recuerde ir cuesta arriba y a favor del viento.
• Evite ir o quedarse en áreas bajas cerca de la fuente de Cl2.
• Por otro lado, si se detecta la presencia de Cl2, desaloje inmediatamente el área y proporcione una ventilación adecuada para eliminar el gas. 
• Evite almacenar cloro cerca de gasolina u otros combustibles. Puede estallar repentinamente y comenzar un incendio peligroso.
• Utilice cloro en lugares bien ventilados. Asegúrese de que haya duchas de emergencia, lavados de ojos y oxígeno disponibles. Proporcione acceso a dispositivos de respiración autónomos o respiradores de cartucho. 
• Coloque números de contacto de emergencia en múltiples áreas de la instalación y la oficina. Proporcione información de contacto para el departamento de bomberos local, la policía y la oficina de gestión de emergencias del condado.

Diferentes principios de funcionamiento para la monitorización de cloro en el entorno ambienta son NDUV pulsado (Espectroscopía de Absorción UV No Dispersiva), semiconductores y electroquímica.

Espectroscopía de Absorción UV No Dispersiva: El monitor de Cl2 que funciona bajo el principio de NDUV se basa en la absorción de radiación ultravioleta en una longitud de onda particular. Cuando la muestra de gas en el monitor de cloro se expone a luz ultravioleta, la radiación UV absorbida por las moléculas de Cl2 presentes en la muestra de gas es medida por el detector y convertida a concentración de cloro. 

Semiconductor - Cuando un monitor de cloro basado en semiconductor de óxido metálico se expone a una muestra de aire, las moléculas de Cl2 reaccionan en la superficie del óxido metálico del sensor y se disocian en iones cargados que alteran la resistencia de la película. Esta interacción se mide como una señal y se convierte en la concentración de gas. Sin embargo, el consumo de energía de tales monitores de Cl2 es mayor en comparación con otros.

Electroquímica - Los monitores de Cl2 que funcionan bajo el principio electroquímico operan basándose en la difusión del gas cloro en el sensor, produciendo señales eléctricas proporcionales a la concentración de Cl2. Permite medir con precisión incluso bajas concentraciones de Cl2, lo cual es esencial en la monitorización de Cl2 en el aire ambiental. 

[Fuente: Documentación de Sensores iSCAPE]

Entre todos los principios anteriores de monitorización de Cl2, los monitores de cloro basados en electroquímica son típicamente preferidos para la monitorización de aire ambiental ya que proporcionan concentraciones de Cl2 más precisas y son económicos en comparación con los demás.

Oizom proporciona una gama de módulos de sensores de Cloro (Cl2) para monitorear los niveles variables de Cl2 según tus necesidades. Nuestros sensores miden con precisión el Cl2 en condiciones ambientales, detectando concentraciones en ppb/ppm. Este sensor monitorea el Cloro en tiempo real. Este sensor está integrado en una carcasa de metal y en electrónica de apoyo de ultra-bajo ruido, lo que lo hace compacto y confiable. Esto permite una detección precisa de gases incluso en concentraciones muy bajas en la atmósfera. Este sensor funciona con el principio de trabajo electroquímico para medir la calidad del aire ambiental.

Este sensor pasa por una calibración utilizando gases y herramientas estándar para asegurar alta sensibilidad y precisión. Cada sensor de gas se calibra con verificaciones de cero y rango en un laboratorio controlado, siguiendo la Sección 12.2 del Manual de Aseguramiento de Calidad de la USEPA para Sistemas de Medición de Contaminación del Aire Volumen II. La calibración se realiza utilizando estándares de gases trazables por NIST para un rendimiento confiable.

El módulo del sensor de Cl2 está integrado en sistemas de monitoreo de olores como Odosense y AQBot, lo que lo hace adecuado para varias aplicaciones, incluidos procesos de desinfección, plantas de tratamiento de agua, industrias de pulpa y papel, y instalaciones de procesamiento de alimentos. Su capacidad para proporcionar datos precisos y en tiempo real sobre los niveles de cloro ayuda a mantener operaciones seguras y conformes en estas industrias.

1. Compacto: Nuestros sensores son pequeños y fáciles de instalar, perfectos para usar en cualquier espacio, haciéndolos ideales para el monitoreo portátil de la calidad del aire. Los sensores de Cl2 vienen precalibrados y se pueden reemplazar rápidamente en solo unos minutos al quitar y reemplazar el sensor viejo por uno nuevo.
2. Duradero: El sensor de Cl2 tiene una larga vida útil de casi dos años.
3. Energéticamente Eficiente: No hay necesidad de preocuparse por el consumo de energía porque nuestros sensores son precisos y energéticamente eficientes. ¡Funcionan con solo 3.3 a 5V para un rendimiento eficiente y confiable!
4. Tecnología de sensores interna: Oizom aplica avanzados algoritmos de procesamiento de datos para compensar los efectos de la temperatura y la humedad en la salida del sensor. El algoritmo está diseñado para actualizarse automáticamente en función de las condiciones climáticas y los cambios estacionales, eliminando su influencia en el rendimiento del sensor. Los algoritmos avanzados también compensan el efecto del gas cruzado-sensible.
5. Electrónica de Ultra-Bajo Ruido: El diseño del módulo del sensor es crucial para mediciones precisas. Cada sensor está alojado en una carcasa metálica con electrónica de ultra-bajo ruido y una placa base PCB. La carcasa metálica protege el sensor y la electrónica de interferencias electromagnéticas, previniendo lecturas erróneas.
6. Cumplimiento con RoHS: Nuestros sensores cumplen con los criterios de RoHS para restringir sustancias peligrosas en dispositivos eléctricos y electrónicos.

• El Cl2 es un gas altamente reactivo, de color verde amarillento, con un olor sofocante, irritante y punzante similar al blanqueador que puede acumularse en áreas cerradas, mal ventiladas y de poca altura.
• El Cl2 reacciona con la humedad en los tejidos del cuerpo humano y forma productos tóxicos como el cloruro de hidrógeno (HCl) y el ácido hipocloroso (HOCl) que causan daños en los tejidos y en la estructura celular del cuerpo. 
• La exposición al gas cloro puede irritar los ojos, la piel y el tracto respiratorio y causar tos y sibilancias. La acumulación de líquido en los pulmones, etc., e incluso puede llevar a la muerte. También contribuye a la degradación de la capa de ozono. 
• La exposición continua o a altos niveles de Cl2 puede rápidamente adormecer el sentido del olfato de una persona, haciendo que el olor de Cl2 sea un indicador poco fiable de su presencia. Por lo tanto, otros medios, como el uso de monitores de Cl2, son soluciones viables para proporcionar advertencias adecuadas sobre la exposición peligrosa.
• El monitoreo en tiempo real de Cl2 ayuda a determinar la fuente del olor y a formular un plan de acción para controlar la emisión de cloro.