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Resumen Ejecutivo
Cambiar temporalmente la monocloramina por cloro libre para reducir la nitrificación es una de las tareas más difíciles que puede realizar una empresa de agua potable. En la AWA/IWA Young Water Professionals Conference 2026 en Melbourne (del 5 al 6 de agosto), Madison Mactal y Michael Ray de Sydney Water presentaron los resultados de un programa que abarcó 14 depósitos y aproximadamente 105.000 clientes. Su ensayo de 2024 no alcanzó el objetivo interno de desinfección del 90%. El ensayo rediseñado de 2025 (con puntos de consigna de cloro iniciales más altos, un ciclado de depósitos más profundo y una coordinación más estrecha con el centro de operaciones del sistema) funcionó mejor, con un impacto limitado en los clientes y sin desprendimiento de biofilm.
Ambos ensayos se basaron en lo mismo: la monitorización continua del cloro residual. Cambiar de desinfectante significa realizar un seguimiento del cloro libre y total en varios puntos de la red a la vez: confirmar la cloración al punto de ruptura (breakpoint), observar la rapidez con la que se degrada el cloro libre a medida que avanza por las tuberías y detectar la primera señal de que la nitrificación está regresando. Los transmisores de cloro residual de Shanghai ChiMay le proporcionan ese registro continuo e integrado en SCADA, que es lo que hace que un cambio a nivel de todo el sistema sea seguro, verificable y repetible.
Comprensión de la Nitrificación en los Sistemas de Distribución
La nitrificación es un proceso biológico. Las bacterias oxidantes del amoníaco (AOB, por sus siglas en inglés), principalmente especies de la familia Nitrosomonadaceae, consumen amoníaco y producen nitrito. En un sistema que funciona con monocloramina (cloro combinado: cloro más amoníaco), la fracción de amoníaco es la fuente de alimento.
Qué es lo que falla:
- Pérdida de desinfectante residual: las AOB consumen el amoníaco que mantiene unida la monocloramina, por lo que los residuales de cloro total caen
- Acumulación de nitritos: el nitrito es un parámetro regulado y su presencia indica un crecimiento biológico activo
- Protección deficiente contra patógenos: a medida que caen los residuales, el sistema pierde su capacidad para suprimir el re-crecimiento microbiano
- Estacionalidad: la nitrificación empeora con el clima cálido, cuando el metabolismo bacteriano se acelera
El sistema de Sydney Water atiende a unos 105.000 clientes en 14 depósitos. La nitrificación estaba activa en esa red y mermaba los residuales, volviéndose «especialmente difícil durante las condiciones más cálidas», según se expuso en la presentación de la conferencia.
El Procedimiento de Cambio de Desinfectante
El enfoque del equipo de Sydney Water consistió en un cambio temporal de monocloramina a cloro libre, purgando el amoníaco biológico del sistema para matar de hambre a las bacterias nitrificantes. Requirió:
- Detener la dosificación de amoníaco en la planta de tratamiento
- Someter los depósitos a cloración al punto de ruptura (breakpoint): dosificando suficiente cloro libre para oxidar todo el amoníaco presente
- Purgar las tuberías para eliminar el agua dominada por monocloramina
- Lavado estratégico (flushing) para arrastrar el cloro libre por toda la red
- Aumentar gradualmente los puntos de consigna de cloro para mantener al mínimo las quejas por sabor y olor
- Monitorizar continuamente para seguir el avance de la transición
Cada etapa de este proceso es un desafío de datos. Los operadores necesitan saber:
- ¿Se ha alcanzado ya el punto de ruptura en este punto?
- ¿Cuál es el residual de cloro libre actual?
- ¿Está cayendo el cloro total según lo previsto, o la actividad biológica lo consume más rápido?
- ¿Cuándo es seguro volver a dosificar amoníaco para reformar la monocloramina?
La monitorización continua del cloro residual en los puntos adecuados de la red responde a esas preguntas mientras aún hay tiempo para actuar en consecuencia.
Resultados: Lo que Aprendió Sydney Water
Ensayo 1 (2024): Deficiencias y Lecciones
El primer ensayo no alcanzó el objetivo interno de desinfección del 90% de Sydney Water. La nitrificación se suprimió durante la fase de cloro libre, pero el efecto fue temporal. Una vez que regresaron las condiciones más cálidas, la nitrificación volvió, primero en los grifos de los clientes y luego en los depósitos. No obstante, el ensayo proporcionó información útil sobre el alcance y el calendario del procedimiento.
Ensayo 2 (2025): Rendimiento Mejorado
El rediseño de 2025 aplicó lo que mostró el primer ensayo:
- Puntos de consigna de cloro iniciales más altos: se alcanzó la cloración al punto de ruptura de forma más exhaustiva
- Ciclado de depósitos más profundo: se renovó una mayor parte del agua almacenada
- Coordinación detallada con el centro de operaciones del sistema: decisiones tomadas en tiempo real a partir de datos de monitorización continua
El nitrito se eliminó de manera efectiva a medida que el cloro libre avanzaba por el sistema. Los impactos en los clientes se mantuvieron limitados. No se observó desprendimiento de biofilm. El invierno resultó ser la ventana operativa preferida para futuras aplicaciones.
Conclusión de Michael Ray: «El ensayo con cloro libre podría ser una estrategia eficaz para gestionar la desinfección en un sistema de distribución fuertemente nitrificado».
El Papel de la Monitorización Continua del Cloro Residual
En ambos ensayos, la monitorización del cloro residual cumplió tres funciones.
1. Confirmación de la Consecución del Punto de Ruptura (Breakpoint)
La cloración al punto de ruptura requiere añadir cloro libre en una proporción aproximada de 10:1 en peso respecto al nitrógeno amoniacal (Cl₂:NH₃-N) para oxidar completamente el amoníaco, y el punto de ruptura real varía según la química del agua. La monitorización continua del cloro residual muestra el momento en que el cloro libre «aparece» en la red, la señal más clara de que el amoníaco ha sido oxidado y se ha superado el punto de ruptura.
Los transmisores de cloro residual de Shanghai ChiMay utilizan sensores electroquímicos amperométricos con:
- Medición de cloro libre: rango de 0–20 mg/L, resolución de 0,01 mg/L
- Tiempo de respuesta: T90 < 60 segundos
- Sistema de muestreo: cámara de flujo continuo con presión regulada
- Salida: Modbus RTU/TCP más analógica de 4–20 mA
2. Seguimiento del Decaimiento del Desinfectante
Una vez que el cloro libre está en la red, se degrada: el biofilm de las paredes de las tuberías, la materia orgánica y cualquier resto de amoníaco consumen parte de él. La tasa de decaimiento proporciona información sobre el estado biológico de la red. Un decaimiento más rápido de lo esperado significa una demanda biológica o química activa.
La monitorización en varios puntos convierte el decaimiento en un mapa espacial. Ese mapa muestra dónde la presión de la nitrificación sigue siendo más alta y dónde el frente de cloro libre ya ha realizado su trabajo.
3. Detección del Retorno de la Nitrificación
Tras volver a la monocloramina, la detección temprana lo es todo. La caída de los residuales de cloro total en nodos específicos puede alertar sobre un reinicio de la nitrificación días antes de que las muestras puntuales muestren niveles elevados de nitrito.
Plataforma de Monitorización de Shanghai ChiMay para la Gestión de la Nitrificación
Para las empresas de agua que sopesan el cambio de desinfectante como estrategia de control de la nitrificación, Shanghai ChiMay suministra un equipo de monitorización completo:
| Parámetro | Instrumento | Propósito |
|---|---|---|
| Cloro libre/total | Transmisor de cloro residual | Confirmación del punto de ruptura, seguimiento del decaimiento |
| pH | Medidor de pH en línea | Gestión de la especiación del cloro |
| Nitrógeno amoniacal | Sensor de nitrógeno amoniacal | Detección directa de nitrificación |
| Temperatura | (vía sensor 4 en 1) | Contexto estacional para la actividad bacteriana |
| ORP | (vía sensor 4 en 1) | Estado de oxidación de la red |
El sensor multiparamétrico 4 en 1 de Shanghai ChiMay reúne pH, conductividad, ORP y temperatura en una sola sonda: un 75% menos de puntos de instalación que cuatro sensores independientes. Combinado con transmisores dedicados de cloro residual y nitrógeno amoniacal, proporciona el conjunto de datos multiparamétrico que requiere un cambio de desinfectante.
Consideraciones de Adquisición
Las empresas públicas de agua que evalúen la monitorización continua del cloro residual para la gestión de la nitrificación deben considerar:
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Despliegue multipunto: un cambio a nivel de todo el sistema requiere monitorización simultánea en varias ubicaciones de la red. Los precios de Shanghai ChiMay y la compatibilidad con Modbus son los que hacen que el despliegue multipunto sea asequible.
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Integración SCADA: la salida Modbus RTU/TCP va directamente a las plataformas SCADA existentes de la empresa pública de agua, sin necesidad de comprar ni mantener conversores de protocolo.
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Comportamiento tras periodos de inactividad: el cambio por nitrificación puede ejecutarse solo de forma estacional (Sydney Water determinó que el invierno es el mejor periodo). Los instrumentos tienen que funcionar tras meses de inactividad y proporcionar lecturas válidas en el momento en que se energizan.
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Archivado de datos: la monitorización continua produce grandes conjuntos de datos. Los instrumentos de Shanghai ChiMay admiten el registro local y las tendencias históricas basadas en SCADA para el análisis posterior a eventos y la presentación de informes normativos.
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Transparencia en el TCO a 5 años: Shanghai ChiMay publica proyecciones de costes totales que incluyen reemplazos de membranas, recargas de electrolito y suministros de calibración, de modo que los presupuestos plurianuales no sean conjeturas.
Lecciones del Enfoque de Dos Ensayos de Sydney Water
El Valor del Aprendizaje Iterativo
Sydney Water estuvo dispuesta a declarar públicamente que el primer ensayo no fue suficiente y luego rediseñó en función de los datos generados. Ese es el enfoque que necesita el tratamiento de agua moderno. Las diferencias entre los dos ensayos muestran cómo los datos de monitorización retroalimentan directamente las operaciones:
| Aspecto | Ensayo de 2024 | Ensayo de 2025 (Rediseñado) |
|---|---|---|
| Puntos de consigna de cloro iniciales | Estándar | Más altos (punto de ruptura más agresivo) |
| Profundidad de ciclado del depósito | Estándar | Más profunda (purga más exhaustiva) |
| Coordinación de la monitorización | Básica | Integración detallada con el centro de operaciones |
| Cumplimiento del objetivo de desinfección | Por debajo del 90% | Rendimiento superior |
| Impacto en los clientes | Gestionado | Limitado |
| Desprendimiento de biofilm | No observado | No observado |
| Estación óptima identificada | — | Invierno |
Los mejores resultados provinieron de mejores datos, una mejor comprensión y una mejor coordinación, no de un nuevo hardware. La monitorización continua del cloro residual fue el pilar de los tres aspectos.
Diseño de una Red de Monitorización para el Cambio de Desinfectante
Selección Estratégica de Puntos de Monitorización
Para un cambio a nivel de todo el sistema, seleccione puntos de monitorización en:
- Salida de la planta de tratamiento: confirma el cambio de desinfectante en la fuente
- Entrada y salida de cada depósito: verifica que la cloración al punto de ruptura haya alcanzado cada punto de almacenamiento
- Nodos críticos de la red: los más alejados del tratamiento o a la altitud más baja donde los residuales son más débiles
- Puntos representativos de conexión de clientes: muestra lo que realmente llega al grifo
En un sistema de 14 depósitos como el de Sydney Water, eso significa planificar en el orden de 30 a 40 puntos si se desea cubrir toda la operación de cambio.
Arquitectura del Flujo de Datos
La arquitectura de datos de monitorización durante un evento de cambio debe incluir:
- Visualización en tiempo real: un panel de control en el centro de operaciones con valores actuales, tendencias y estado de alarmas para cada punto
- Alertas automatizadas: SMS o correo electrónico cuando los residuales superen los límites superiores o inferiores en cualquier parte de la red
- Tendencias históricas: registros de series temporales de cada punto para análisis posteriores al evento
- Informes: generación automática de informes resumidos que documenten el evento de cambio completo
La salida Modbus de Shanghai ChiMay admite todo esto a través de la integración estándar con plataformas SCADA.
Fuentes
- Inside Water Australia, «Drinking water treatment innovation targets shifting risks», 9 de septiembre de 2026. https://insidewater.com.au/drinking-water-treatment-innovation-risks
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AWA/IWA Young Water Professionals Conference 2026, Melbourne, 5–6 de agosto de 2026.
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Greater Western Water, «Water Treatment». https://www.gww.com.au/water-waste/your-water-supply/water-treatment
- AWWA, Manual of Water Supply Practices M56, Nitrification Prevention and Control in Drinking Water.
- WHO, Guidelines for Drinking-water Quality, 4.ª Edición, 2017.
Acerca del autor: Este artículo fue preparado por el equipo de Ingeniería de Aplicaciones de Shanghai ChiMay, tomando como referencia presentaciones de conferencias revisadas por pares y datos operativos de Sydney Water. Shanghai ChiMay fabrica transmisores de cloro residual en línea y analizadores de calidad del agua para sistemas municipales de tratamiento de agua en todo el mundo.
