Durant els pics de demanda de l'hotel, la neteja centralitzada a les-plantes de processament d'aliments, l'inici-de la línia d'ompliment-o el funcionament simultània de diversos equips, el cabal instantani pot augmentar molt per sobre de la seva mitjana normal.

El sistema UV pot romandre encès i el controlador pot mostrar cap fallada de la làmpada, però és possible que l'aigua ja estigui passant pel reactor més ràpid del que permet el rang de funcionament validat. La veritable pregunta no és si la làmpada UV funciona, sinó si cada part de l'aigua encara està rebent la dosi UV requerida.

Per tant, un sistema UV no s'ha de dimensionar només per al flux mitjà. Ha de mantenir el rendiment de desinfecció requerit quan es produeixen conjuntament el cabal instantani màxim, la transmitància UV real mínima (UVT), l'envelliment de la làmpada i altres condicions desfavorables.

Per què el flux màxim afecta la desinfecció UV?

La desinfecció UV només funciona quan els microorganismes absorbeixen suficient energia ultraviolada mentre passen pel reactor. En termes simplificats, la dosi UV es pot expressar com:

Dosi UV (mJ/cm²) ≈ Intensitat UV (mW/cm²) × Temps d'exposició (s)

El temps mitjà de retenció hidràulica està relacionat amb el cabal:

Temps de retenció ≈ Volum efectiu del reactor ÷ Caudal

Amb el volum del reactor i la sortida d'UV sense canvis, un cabal més alt normalment escurça el temps que l'aigua passa dins del reactor i pot reduir la dosi d'UV lliurada.

La Inspecció d'Aigua Potable del Regne Unit afirma que la dosi UV depèn de la irradiància i del temps que roman l'aigua dins del reactor. Per tant, no s'ha de superar el cabal màxim de disseny especificat pel fabricant.

Font: UK DWI UV Disinfection Guidance

En un reactor UV real, però, no és exacte suposar que un augment del 40% del cabal sempre produirà una reducció del 40% de la dosi UV. La distribució hidràulica, la turbulència, la posició del llum, la geometria del reactor i les diferents vies de flux a través de la cambra influeixen en la dosi final.

Per tant, els projectes d'enginyeria haurien de basar-se en una dosi equivalent de reducció (RED) validada, més que no només en càlculs teòrics.

Per exemple, suposem que un reactor UV s'ha validat en les condicions següents:

• Caudal màxim: 10 m³/h
• UVT mínima: 85%
• Dosi UV validada: 40 mJ/cm²
• La intensitat UV es manté per sobre del punt de consigna especificat

Si el cabal màxim real arriba als 14 m³/h, el reactor està funcionant fora del seu rang validat. La dosi UV restant no es pot determinar de manera fiable per simple extrapolació; la conclusió defensable és que les dades de validació originals ja no garanteixen el rendiment de la desinfecció.

No es poden ignorar els pics de flux de-durada curta

Alguns operadors assumeixen que un pic que duri només uns minuts tindrà poc efecte sobre la qualitat general de l'aigua. Tanmateix, la desinfecció microbiana no s'avalua sobre la base d'una dosi diària mitjana.

Fins i tot si el cabal supera la capacitat del reactor durant només un minut, una mica d'aigua pot rebre una dosi UV insuficient abans d'entrar en un dipòsit d'emmagatzematge, línia de producció o xarxa de distribució.

Per a l'aigua potable, la producció d'aliments i begudes, la fabricació farmacèutica i altres aplicacions sensibles microbiològicament, fins i tot un període curt de subdosificació s'ha de tractar com un risc del sistema.

El repte pot ser més gran en aplicacions d'aigua-superfície, aigua de pluja i aigües residuals perquè el flux màxim pot coincidir amb una terbolesa més alta, un augment dels sòlids en suspensió o una UVT reduïda. Aleshores, el sistema s'enfronta a dos problemes alhora:

• El moviment més ràpid de l'aigua redueix el temps d'exposició.
• L'augment de l'absorció UV redueix la intensitat UV efectiva dins de l'aigua.

Aquesta combinació és més difícil de gestionar que només un augment del cabal.

Com ha de respondre un sistema UV al flux màxim?

1. Mesureu el flux màxim real

No s'ha de seleccionar un sistema UV dividint simplement el consum total d'aigua diari per 24 hores. El valor de disseny rellevant és el cabal instantani màxim que pot passar pel reactor UV.

El flux màxim pot ser causat per:

• Múltiples sortides d'aigua obertes simultàniament
• Engegada de la bomba-o canvi de bomba
• Reposició ràpida del-tanc d'emmagatzematge
• Neteja CIP i rentat d'equips
• Operació de línia d'ompliment-simultània
• Rentat del filtre
• Canvis de torn de producció
• Temporada de pluges-o màxims cabals d'aigües residuals

Per a projectes comercials i industrials, l'enfocament preferit és utilitzar un mesurador de cabal o un registrador de dades per registrar el perfil de cabal real durant un període representatiu i, a continuació, comparar els resultats amb la capacitat màxima de sortida de la bomba.

El cabal-nominal de la bomba o el consum mitjà d'aigua només poden no revelar el flux màxim real a través del reactor UV.

2. Seleccioneu el sistema UV per a la pitjor combinació de-casos

El cabal nominal d'un sistema UV no és independent de les condicions de funcionament. Com a mínim, la selecció del sistema hauria de tenir en compte:

• Flux instantani màxim
• Dosi UV requerida
• UVT real mínima
• Sortida del llum al final de la vida útil del llum
• S'espera que les mànigues-de quars ensuciïn
• Pèrdua de pressió al cabal màxim
• Microorganismes diana

El mateix reactor UV pot tenir capacitats màximes de tractament substancialment diferents al 90% UVT i al 70% UVT.

Per tant, un full de dades que indica "20 m³/h" és insuficient, tret que també especifiqui la UVT corresponent, la dosi UV objectiu i les condicions de funcionament.

Per a algunes aplicacions d'aigua-potable, els sistemes NSF/ANSI 55 Classe A utilitzen una dosi UV equivalent a almenys 40 mJ/cm² com a requisit de rendiment important. Tanmateix, aquest valor no s'ha d'aplicar automàticament a tots els projectes. La dosi final requerida s'ha de determinar segons el risc d'aigua-font, els microorganismes objectiu i la normativa local aplicable.

Font: Document tècnic de Health Canada

3. Ajusta dinàmicament la sortida UV dins del rang validat

Per als sistemes amb fluctuacions de flux freqüents, el control del ritme{0}}de flux es pot utilitzar per adaptar la sortida UV a la demanda.

Quan augmenta el cabal, el controlador pot:

• Augmenta la potència del llum
• Activa bancs de làmpades addicionals
• Inicieu mòduls LED UVC addicionals

Quan el cabal disminueix, el sistema pot reduir la sortida per evitar un consum d'energia innecessari.

Tanmateix, el control de potència variable-no pot ampliar la capacitat del reactor indefinidament. Fins i tot amb els llums a la màxima potència, la dosi requerida pot no estar garantida un cop el cabal superi el màxim validat.

L'EPA dels EUA estableix que el control de la dosi UV hauria d'incorporar el cabal, la intensitat UV i l'estat de la làmpada. Alguns sistemes de-dosi calculada també poden utilitzar dades de potència d'UVT i de llum-.

Font: Manual d'orientació sobre desinfecció ultraviolada de l'EPA dels EUA

4. Utilitzeu diversos reactors UV en una configuració paral·lela per etapes

Per a projectes comercials i industrials amb grans variacions de cabal, els reactors UV paral·lels escenificats poden oferir una major flexibilitat que un reactor sobredimensionat.

Per exemple:

• Un reactor funciona durant períodes de baix-caudal.
• Un segon reactor comença quan augmenta el cabal.
• Diversos reactors funcionen simultàniament durant la demanda punta.
• Un reactor es manté com a unitat de reserva.

Aquesta disposició manté cada reactor dins del seu interval de cabal validat alhora que redueix l'ús d'energia innecessari durant els períodes de flux-baix.

Els sistemes paral·lels, però, requereixen un equilibrat de flux acurat. Si la resistència de la branca difereix, un reactor pot rebre un flux excessiu mentre que un altre en rebi massa poc.

Per tant, les canonades s'han de dissenyar amb mesuradors de cabal adequats, vàlvules d'equilibri o vàlvules de control automàtic.

5. Reduïu el cabal màxim amb un tanc d'amortiment o un equip de control de flux-

Quan un pic alt només dura breument, es pot instal·lar un dipòsit d'amortiment aigües amunt del sistema UV. Aleshores, una bomba-de freqüència variable pot alimentar el reactor amb un cabal més estable.

Altres opcions de control-de flux inclouen:

• Reductors de cabal
• Vàlvules de regulació automàtica
• Bombes de-freqüència variable
• Dispositius de control{0}}de pressió

Aquests dispositius ajuden a evitar que el flux superi el límit de tractament del sistema UV.

UV no proporciona cap desinfecció residual. Si s'instal·la un dipòsit d'emmagatzematge després del reactor, l'aigua desinfectada encara es pot tornar a contaminar durant l'emmagatzematge.

Per tant, el dipòsit ha de ser dissenyat higiènicament, inspeccionat i netejat periòdicament. En projectes de -alt risc, l'etapa UV final es pot instal·lar després del dipòsit d'emmagatzematge i abans del punt d'ús.

El DWI del Regne Unit també assenyala que la UV no proporciona un residu de desinfectant, cosa que fa que la gestió de la higiene en els sistemes d'emmagatzematge i distribució sigui especialment important.

Font: UK DWI UV Disinfection Guidance

Com s'han de seleccionar diferents solucions de flux-pics?

La selecció ha de reflectir la durada màxima, la magnitud i la freqüència dels canvis de cabal, els canvis de qualitat de l'aigua-acompanyats, els requisits de continuïtat i el pressupost. Els pics curts i ocasionals es poden gestionar amb amortiment o limitació del flux; les fluctuacions freqüents poden adaptar-se al control-del ritme del flux; i els requisits amplis de baixa o redundància poden afavorir els reactors paral·lels escenificats. En tots els casos, els enclavaments han d'evitar que l'aigua tractada fora del rang validat arribi als usuaris aigües avall.

Què haurien de confirmar els compradors amb un proveïdor de sistemes UV?

Els compradors haurien de preguntar més que: "Quants metres cúbics per hora pot tractar aquest sistema?" També haurien de confirmar:

1. Quina dosi d'UV es lliura al cabal nominal?
2. En quina condició UVT es va determinar el cabal nominal?
3. Les dades de rendiment tenen en compte l'envelliment de la làmpada i la contaminació-de les mànigues de quars?
4. Quins són els cabals mínims i màxims validats?
5. Si el cabal supera el límit validat, el sistema activarà una alarma, tancarà una vàlvula, farà recircular l'aigua o continuarà subministrant-la?
6. El controlador controla el flux, la intensitat UV, UVT i la dosi validada en temps real?
7. Quina és la pèrdua de pressió al cabal màxim?
8. Es requereix un reactor de reserva durant el manteniment o la fallada de la làmpada?

Si un proveïdor només proporciona la potència de la làmpada i no pot especificar la dosi UV objectiu, les condicions UVT o el cabal màxim validat, la potència nominal per si sola no demostra un rendiment màxim-de flux fiable.

Conclusió

La gestió correcta del flux màxim requereix més que simplement augmentar la potència de la làmpada. Demana una estratègia de control completa:

Mesureu el cabal màxim real, seleccioneu el sistema per a les pitjors-condicions de l'aigua, ajusteu dinàmicament la sortida UV dins del rang validat i utilitzeu reactors paral·lels, emmagatzematge tampó, limitació de cabal i enclavaments automàtics per evitar que l'aigua amb dosificació insuficient arribi al sistema aigües avall.

Quan s'avalua un projecte UV, Agua Topone recomana als clients que proporcionin el cabal instantani màxim, la UVT mínima, les dades rellevants de qualitat de l'aigua-, la dosi UV requerida i el patró de funcionament real.

Només avaluant aquestes condicions conjuntament, el dissenyador pot determinar si el projecte necessita un reactor únic més gran, reactors paral·lels escenificats o una solució UV completa amb control de flux i enclavaments automàtics de seguretat.

Un sistema UV no és fiable només perquè les seves làmpades romanen il·luminades en condicions de funcionament mitjanes. La fiabilitat significa que cada porció d'aigua encara rep la dosi UV requerida durant les condicions més concorregudes i desfavorables.