ORP, Cloro e pH
Nesse artigo do engenheiro químico Nilson Maierá, consultor especialista em projetos, qualidade, manutenção e segurança de piscinas. Você encontrará informações sobre a relação entre ORP, Cloro e pH.
Há mais de três décadas no ramo, Nilson é autor do livro “Piscinas Litro a Litro” e palestrante sobre o tema em clubes e associações.
ORP, Cloro e pH
Nos próximos parágrafos explicaremos o que significa cada uma dessas palavras e sua relação com o tratamento de água das piscinas.
Caso tenha interesse em contratar palestras ou consultorias favor entrar em contato com Nilson Maierá pelo e-mail nmaiera@terra.com.br ou pelos telefones (011) 98965-6197 / (011) 5081-2768
O que é ORP?
Então, começaremos falando sobre o que é ORP.
A sigla vem do termo em inglês ORP – Oxidation-Reduction Potential (Redox).
ORP mede a relação oxidação-redução causada pela adição dos efeitos de todos os oxidantes e redutores na água da piscina.
O conceito de ORP, particularmente, não é entendido por muitos operadores de piscinas, o que conduz a condições de águas não seguras e não sanitárias.
Ultimamente muitos especialistas concordam que a ORP é uma maneira muito efetiva de medir a atividade de um desinfetante na piscina no lugar de concentração de cloro livre, em ppm ou mg/l.
Enfim, é de longe a mais consistente e confiável medida de desinfecção do que apenas o cloro.
O cloro livre e o pH
Continuando a explanação sobre ORP, Cloro e pH
Antes de mais nada é preciso esclarecer que o cloro livre tem sua eficiência muito dependente do pH, o que torna sua concentração às vezes pouco significativa.
A equação que determina o equilíbrio do ácido hipocloroso (o verdadeiro cloro) é função do pH. Ela é assim expressa:
Nesse sentido, quanto maior o pH, mais a reação se desloca para a direita, aumentando a concentração de OCL- e diminuindo a concentração de HCLO.
Este último tem grande poder de desinfecção e, o primeiro, um baixo poder de desinfecção.
A saber, o HCLO é aproximadamente 300 vezes mais eficiente no tocante à desinfecção do que o CLO-
Portanto, o pH deve ser o mais baixo possível para se ter um cloro livre com maior eficiência.
Considerando que o intervalo ideal de pH é de 7,2 a 7,8, vamos mostrar a porcentagem de ácido hipocloroso neste dois pHs.
Para pH = 7,2 têm-se 63% de ácido hipocloroso e para pH= 7,8 têm-se 24% de ácido hipocloroso. Ou seja, em pH=7,2 tem-se aproximadamente 3 vezes mais ácido hipocloroso.
Testes de cloro livre
Infelizmente o teste de DPD e OTO não diferenciam entre os dois tipos de cloro (ácido hipocloroso e íon hipocloroso) quando o pH é alto.
Lembrar que a partir de pH =8,5 praticamente não existe cloro.
Fatores que influenciam na ORP
Diferentemente das medições da concentração de cloro que é dado em ppm, a ORP é medida em mV.
Por convenção o sinal + indica solução oxidante e o sinal - indica solução redutora.
No caso de piscinas interessam as soluções oxidantes.
A ORP depende muito da concentração de cloro, de uma maneira logarítmica, bastante do pH, com menor dependência da concentração de ácido cianúrico e dos sólidos dissolvidos e com pequena dependência da temperatura da água.
Enquanto pH, concentração de ácido cianúrico e sólidos dissolvidos à medida que aumentam diminuem o ORP, para temperatura, seu aumento resulta num aumento do ORP.
Oxidantes e redutores no ORP
ORP é a atividade ou força dos oxidantes ou redutores em relação as suas concentrações.
Os desinfetantes, aceitam elétrons enquanto redutores principalmente contaminantes perdem elétrons.
Por exemplo, no caso de piscinas, existem muitos produtos oxidantes que querem doar elétrons e serão reduzidos e muitos produtos redutores que querem receber elétrons e serão oxidados.
Nesse sentido, como a maioria dos micro-organismos na piscina são redutores e a maioria das substâncias são de caráter orgânico e portanto redutores, devemos introduzir produtos oxidantes na piscina, caso do cloro, peróxido de hidrogênio (água oxigenada), ozônio monopersulfato de potássio, entre outros.
Como o cloro é continuamente introduzido na piscina, a ação de desinfecção é principalmente devida a compostos clorados, em particular o ácido hipocloroso.
Portanto, a ORP é o potencial de um desinfetante com poder de inativar micro-organismos e oxidar materiais orgânicos.
Quanto mais alta a leitura de mV(milivolt) maior é a potência da água em oxidar e desinfetar.
Oxidantes causam um aumento no valor do mV e portanto aumentam a desinfecção.
Redutores diminuem o valor de mV, que decresce e portanto, diminuem a eficiência da desinfecção.
Redutores comuns em piscinas são o íon hipoclorito, cloraminas, ácido cianúrico, matéria orgânica, urina, suor, micro-organismos, cosméticos e material fecal entre outros.
Uma queda na ORP indica um aumento na demanda de cloro causada pelos contaminantes.
Correlação de ORP e concentração de cloro
É praticamente impossível transformar ORP em ppm de cloro, a menos que se usem equações quadráticas acompanhadas por logaritmos e dados exponenciais.
ORP é qualitativo e ppm é quantitativo. Não tem uma relação linear com PPM.
Leis e normas
Algumas leis e normas estrangeiras, para compensar a influência do pH e do ácido cianúrico na eficiência do cloro costumam indicar valores maiores de cloro na piscina quando o pH for maior do que 7,6 e/ou quando existir ácido cianúrico na piscina.
Histórico
Na Alemanha e países europeus com normas de alto nível foi estabelecido pela DIN 19.643 a ORP mínima de 750mV.
Estudos feitos no estado de Oregon, nos Estados Unidos, em 30 spas mostraram que tinham ORP superior a 650 mV.
Ou seja, apresentaram-se bem desinfeccionados (quando testadas para contagem de bactérias e pseudomonas aeruginosas) independentemente da concentração de cloro.
Assim, lembramos que a desinfecção em spas é muito mais crítica do que em piscinas.
Intervalos recomendados de ORP
A água potável é adequadamente desinfetada em ORP igual ou superior a 650 mV.
Em piscinas, uma ORP de 700 à 720 mV permite uma rápida cloração no ponto de ruptura quando as condições permitem.
Para piscinas de alto uso, valores de ORP entre 750 mV e 800mV são recomendados.
O valor de ORP sugerido para piscina é maior do que para água potável porque a contaminação é constantemente adicionada à piscina.
Entretanto, uma ORP de 650 mV já fornece resultados aceitáveis no aspecto microbiológico.
Medições de ORP em conjunto com medições de pH
Sendo o valor de ORP muito sensível ao pH, sensores de ORP são sempre usados juntamente com sensores de pH.
Pois se o pH aumenta, para compensar a queda no valor de ORP a bomba dosadora do HCLO é acionada, aumentando demasiadamente a concentração de cloro na piscina.
Assim, é prudente o uso de um alarme, que é acionado quando o pH ultrapasse determinado limite.
Sensores de ORP
A ORP é determinada usando-se um sensor e medidor de alta qualidade.
A maneira de medir a ORP é por meio de sensores que podem ser colocados na tubulação hidráulica ou sensores manuais testados diretamente na piscina.
Estes sensores são bem mais baratos que os sensores de cloro (em torno de 10 vezes).
Em suma, aliada a não influência do pH, é uma vantagem em relação às medições com cloro.
Porém o cloro possui a vantagem de ter métodos de medição bem mais baratos, quando do uso de kit comerciais de testes.
Definitivamente, quando se trata de automação, diga-se: piscinas de grande porte, o sistema ORP é vantajoso.
Em piscinas de pequeno porte o sistema cloro é vantajoso devido ao menor custo de medição.
A medição deste potencial elétrico é feita contra um eletrodo de platina ou ouro, que por convenção tem ORP zero.
Calibração dos sensores de ORP
A calibração do sensor de ORP e seu controlador é necessária.
Existem dois métodos de calibração:
Pelo uso de soluções padrões.
Pelo uso de calibradores eletrônicos.
É necessário que o sistema ORP seja calibrado a cada 6 meses por um orgão independente e um certificado de calibração deve ser exigido.
Introdução proporcional
Uma outra maneira de segurança pode ser obtida quando houver a introdução de cloros básicos como o de cloro líquido de hipoclorito de cálcio, por exemplo, que aumentam o pH.
Neste caso é feita uma introdução proporcional de ácido para compensar a basicidade dos dois tipos de cloro.
Por exemplo:
Uma piscina com 3,0 ppm de cloro livre, pH = 7,4 e acido cianúrico com 40 ppm tem ORP menor do que uma piscina com 0,3 ppm de cloro livre, pH=7,2 e sem ácido cianúrico.
Limitações do ORP
Como todos os tipos de testes, a medição de ORP tem seus inconvenientes.
A velocidade de resposta é diretamente relacionada à densidade de corrente, que é derivada da concentração do sistema de oxirredução e do eletrodo.
Isto quer dizer que a velocidade de resposta é lenta, dependendo das condições do sistema de oxirredução.
Quando os eletrodos de oxirredução estão na tubulação hidráulica (geralmente na de retorno) o problema tempo de resposta não é problema, uma vez que o eletrodo está constantemente em contato com a água da piscina.
Entretanto, no caso de medidores manuais de oxirredução é necessário algum tempo para a estabilização da medição.
A sujeira pode prejudicar a precisão dos sensores de oxirredução, sendo portanto necessária uma constante limpeza deles.
Enfim, espero ter ajudado com as explicações sobre ORP, Cloro e pH.
São questões um tanto técnicas, mas muito importantes para a qualidade e segurança do uso da piscina. Especialmente em grandes empreendimentos, com alto fluxo de pessoas.
Contato:
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