Cero. En la mayoría de los procesos industriales, ese número no plantea ningún problema. En la fabricación farmacéutica, sin embargo, demostrar que una sustancia está realmente ausente —y no solo por debajo de un umbral tolerable— se ha convertido en uno de los retos más exigentes del control de calidad del agua. El cloro libre es el ejemplo más claro: antes de llegar a las membranas de ósmosis inversa que producen agua purificada (PW) o agua para inyectables (WFI), su concentración debe ser exactamente nula, sin excepciones ni márgenes.
El problema, según explica Luis Montiel, Business Development Manager Water & Energy de Bürkert Fluid Control Systems Ibérica, no es tanto medir el cloro cuando está presente, sino algo más sutil: garantizar que un sensor siga siendo fiable después de semanas —o meses— sin detectar absolutamente nada. Es lo que en el sector se conoce como el fenómeno del "sensor dormido", una limitación poco conocida que puede comprometer la protección de uno de los componentes más sensibles de cualquier planta farmacéutica.
La monitorización continua de parámetros críticos es una parte
esencial para garantizar la calidad del agua en aplicaciones farmacéuticas.
En las etapas de pretratamiento es habitual emplear agentes oxidantes para controlar el crecimiento microbiológico o proteger ciertas fases del tratamiento del agua. El problema es que, antes de que esa agua llegue a las membranas de ósmosis inversa, el cloro tiene que haber desaparecido por completo. No se trata de dejarlo en niveles bajos ni de tenerlo controlado, sino de que su concentración sea literalmente cero, y demostrarlo de forma continua es bastante más complicado de lo que parece a primera vista.
¿Dónde aparece realmente este reto?
Esquema: agua bruta → pretratamiento → eliminación de cloro →
ósmosis inversa → Purified Water / Water for Injectio
Las membranas de ósmosis inversa son, dentro de una planta farmacéutica, uno de los elementos más sensibles y críticos de todo el sistema. Una exposición puntual al cloro puede reducir su vida útil y comprometer la continuidad del proceso. Por eso una comprobación aislada no es suficiente: hace falta saber, en todo momento, qué está pasando realmente en el agua.
Los métodos tradicionales funcionan… hasta cierto punto
Existen varias tecnologías para determinar el cloro libre, y cada una tiene su propio equilibrio entre ventajas y limitaciones.
Método DPD
El método colorimétrico DPD sigue siendo una referencia por su precisión, aunque tiene varias contrapartidas: requiere reactivos, depende de que un operador intervenga, genera un coste de mantenimiento continuo y, sobre todo, solo ofrece una fotografía puntual del proceso. Es una herramienta excelente para verificar, pero no una solución pensada para monitorizar de forma continua.
ORP (potencial redox)
La medición del potencial ORP es otra tecnología muy extendida, y sí permite una supervisión continua del estado oxidante del agua. Su limitación está en la especificidad: el ORP no mide cloro libre de manera directa, sino que su valor responde a la combinación de múltiples sustancias oxidantes y reductoras presentes en el agua. Como indicador general del proceso puede resultar útil, pero no llega al nivel de precisión que exigen las aplicaciones farmacéuticas más críticas.
Por eso cada vez más fabricantes de plantas PW/WFI optan por sensores amperométricos para la monitorización continua del cloro. Ahí aparece un desafío poco conocido.
El fenómeno del «sensor dormido»
Pensemos en una instalación que lleva varias semanas funcionando con normalidad, con el sensor marcando siempre 0 ppb. A simple vista, el sistema funciona correctamente.
El problema es que esa ausencia prolongada de cloro puede afectar al funcionamiento de determinados sensores convencionales. Cuando el electrodo pasa mucho tiempo sin actividad electroquímica, puede sufrir un fenómeno de pasivación superficial: sigue marcando cero, pero deja de estar del todo preparado para reaccionar de inmediato. Cuando aparece cloro, necesita un tiempo para recuperar toda su sensibilidad, justo cuando más falta hace detectarlo cuanto antes para proteger las membranas.
En algunos entornos, a este fenómeno se le conoce como sleeping sensor, o sensor dormido.
Los sistemas de análisis en línea permiten supervisar continuamente
la calidad del agua sin depender de mediciones manuales.
La importancia de mantenerse activo incluso cuando el valor es cero
Normalmente, cuando pensamos en un sensor nos fijamos en su capacidad para detectar una concentración concreta. Aquí la dificultad real es otra: mantenerse preparado cuando, durante semanas, no hay nada que detectar.
El siguiente gráfico muestra el comportamiento de un sensor que trabajó durante más de dieciséis semanas en agua sin presencia de cloro.
Gráfico 1: Estabilidad del sensor durante más de dieciséis
semanas trabajando en ausencia de cloro.
Aunque la concentración se mantiene en cero durante todo ese tiempo, la corriente electroquímica sigue siendo estable, dentro del rango de picoamperios. Eso indica que el electrodo sigue activo y listo para responder en cuanto aparezca el primer episodio de cloro.
La respuesta cuando realmente importa
La verdadera prueba de un sensor llega cuando el cloro aparece: no basta con detectarlo, hay que hacerlo de inmediato.
El siguiente registro procede de una instalación real donde se realizan inyecciones periódicas de cloro.
Gráfico 2: Respuesta repetitiva y estable del sensor
frente a inyecciones periódicas de cloro.
Cada pico del gráfico corresponde a un episodio de cloro, y la respuesta se repite con la misma estabilidad cada vez, lo que confirma que el sensor detecta cada evento de forma rápida y consistente.
Una aproximación diferente al problema
Hasta aquí hemos descrito el problema. Queda por resolver cómo evitar el efecto del sensor dormido.
En Bürkert lo abordamos desde el propio diseño del sensor: nuestra tecnología amperométrica incorpora una arquitectura electroquímica multicapa, pensada específicamente para mantener activa la superficie del electrodo incluso tras largos periodos sin cloro en el agua. Gracias a ello, el sensor está siempre listo para detectar de inmediato el primer episodio, sin los retrasos que sí sufren los electrodos convencionales por efecto de la pasivación.
El sistema integra la monitorización en línea de múltiples
parámetros críticos del agua en una única plataforma compacta.
Beneficios para aplicaciones farmacéuticas
Esta tecnología aporta ventajas especialmente relevantes en aplicaciones PW y WFI:
- Resolución del orden de 1 ppb.
- Monitorización continua en línea.
- Excelente estabilidad tras semanas trabajando en ausencia de cloro.
- Respuesta inmediata cuando aparece el primer episodio de cloro.
- Funcionamiento fiable en aguas de muy baja conductividad.
- Menor mantenimiento al eliminar electrolitos, membranas reemplazables y operaciones periódicas de pulido.
Cuando cero también es una medida
En la mayoría de las aplicaciones industriales, la precisión consiste en poder medir concentraciones cada vez más pequeñas. En el mundo farmacéutico el reto es distinto: la dificultad está en demostrar, día tras día, que el valor sigue siendo exactamente el que se espera, cero.
Proteger una membrana de ósmosis inversa no depende solo de medir el cloro: depende de confiar en que, después de semanas sin detectar nada, el sensor responderá de forma inmediata en cuanto aparezca el primer ppb. Esa confianza es lo que garantiza la continuidad de todo el proceso.
¿Hablamos?
¿Cómo gestiona actualmente la monitorización de cloro en sus sistemas PW/WFI? ¿Con verificación puntual, con ORP, o ya trabaja con sensores amperométricos?
Autor: Luis Montiel, Business Development Manager Water & Energy
