DE AGUA PARA HEMODIÁLISIS
Y TERAPIAS RELACIONADAS
Contenido
Para diseñar un Sistema de Tratamiento de Agua, para Tratamiento Dialítico, el Agua Cruda o el agua de Alimentación del Sistema, debe tener las características de Agua Potable.
El agua de consumo inocua (agua potable), según se define en las Guías, no ocasiona ningún riesgo significativo para la salud cuando se consume durante toda una vida, teniendo en cuenta las diferentes vulnerabilidades que pueden presentar las personas en las distintas etapas de su vida. Las personas que presentan mayor riesgo de contraer enfermedades transmitidas por el agua son los lactantes y los niños de corta edad, las personas debilitadas o que viven en condiciones antihigiénicas y los ancianos.
El agua potable es adecuada para todos los usos domésticos habituales, incluida la higiene personal. Las Guías son aplicables al agua envasada y al hielo destinado al consumo humano. No obstante, puede necesitarse agua de mayor calidad para algunos fines especiales, como la diálisis renal y la limpieza de lentes de contacto, y para determinados usos farmacéuticos y de producción de alimentos.
Guías para la calidad del agua potable
Para Venezuela esta reglamentada la Calidad del Agua Potable, en la GACETA OFICIAL DE LA REPÚBLICA DE VENEZUELA, Nº 36.395, de fecha viernes 13 de febrero de 1.998.
GACETA OFICIAL DE LA REPUBLICA DE VENEZUELA Caracas, viernes 13 de febrero de 1998. Número 36.395
Se trata de una solución electrolítica preparada extemporáneamente por el monitor de hemodiálisis (MHD) a partir de agua purificada y solutos proporcionados en forma de concentrados electrolíticos o sales no disueltas. La composición del LD así formada es prácticamente isotónica y tiene una composición electrolítica parecida al plasma. Las diferencias de sus concentraciones están en función de los gradientes necesarios para lograr los balances adecuados de cada sustancia, en función de las necesidades del paciente.
La calidad y pureza del LD es uno de los principales requisitos de la técnica de hemodiálisis. De hecho, la presencia de contaminantes en el LD expone al paciente a un riesgo de acumular sustancias tóxicas, dando lugar a complicaciones tanto agudas como crónicas. Algunos contaminantes pueden interaccionar con células o proteínas, desencadenando fenómenos de bio incompatibilidad, que se añaden a los producidos por otros componentes del circuito sanguíneo extracorpóreo de la hemodiálisis.
La pureza y calidad del LD es la consecuencia de una compleja cadena de procesos en la que cualquier error tiene un gran impacto en el producto final. Es por tanto necesario cuidar todos los elementos y pasos necesarios para la producción del LD. Las condiciones de preparación, distribución y almacenamiento deben estar diseñadas para minimizar el riesgo de contaminación química y microbiológica.
Crecimiento y Formación de Biofilm en el Sistema de Distribución.
- Calidad de agua y concentrado.
- Uso óptimo de los recursos (por ejemplo, agua y energía)
- Costos mínimos de operación, desinfección y mantenimiento.
- Regulaciones locales
- Condiciones de operación y operación de emergencia
- Calidad de los componentes
- Tamaño y Dimensiones
- Capacidad de monitoreo
- Servicio y mantenimiento
- Fiabilidad y seguridad
- Eficiencia
- Análisis químico completo del agua cruda
- Carga microbiológica (recuentos viables, levaduras, mohos).
- Nivel SDI (Índice de densidad de sedimentos)
- Temperatura
- Caudales y presión
- Conocimiento de las técnicas de tratamiento del proveedor de agua, para permitir la selección adecuada de equipos y técnicas de tratamiento (por ejemplo, dosificación de agua cruda con cloro, flúor, sulfato de aluminio, etc.).
- Cambios en la fuente de suministro (por ejemplo, pozo versus fuente de agua superficial)
Filtro Multimedia o sedimentos:
Son filtros permanentes que combinan más de un medio filtrante en un solo recipiente. Están constituidos por múltiples capas filtrantes, cada una reteniendo progresivamente partículas más pequeñas.
Por ejemplo, en una configuración básica, el agua fluyendo a través del
filtro primero encontrará una capa de Carbón de Antracita, seguido
por una capa de Garnet, posteriormente Sílice de
varios tamaños granulométricos y composición, finalizando con Grava
Gruesa.
El uso de una serie de capas permite incrementar la capacidad de filtrado,
siendo las partículas más gruesas removidas en la parte superior y las más
finas en la capa final. Así el proceso de filtrado es repartido a través de
todo el lecho. El cabezal montado en la parte superior de la carcasa del filtro
permite la regeneración del mismo. Periódicamente el retro lavado remueve las
partículas insolubles acumuladas en el lecho. Después del retro lavado, el
enjuague prepara el medio filtrante para el servicio normal.
La selección de los medios o material filtrante a utilizar dependerá del
tipo de agua a tratar, así como los requerimientos del producto final, solo con
un análisis físico químico de agua cruda se puede seleccionar
e tipo de materia a utilizar.
Los filtros de sedimentos deben tener una carcasa opaca u otros medios para inhibir la proliferación de algas. Los filtros deben estar equipados con manómetros en las líneas de entrada y salida de agua para controlar la caída de presión, ΔP, a través del medio filtrante.
NOTA: Los filtros de sedimentos también se conocen como filtros multimedia o de arena
La Arena de
Sílice: está compuesta por granos sub angulares, duros,
duraderos y densos de material predominantemente silíceo, por ello es llamada
comúnmente arena de sílice o arena sílica. La arena sílice se utiliza como un
medio granular filtrante en el tratamiento del agua potable y residual en
filtros llamados de lecho profundo o multimedia
La arena sílice o arena de sílice es
un compuesto resultante de la combinación del sílice con
el oxígeno. Su composición química está formada por un átomo de sílice y
dos átomos de Oxígeno, formando una molécula muy estable: SiO₂.
Esta molécula es insoluble en agua y en la naturaleza se encuentra en
forma de cuarzo. Si el cuarzo está cristalizado se denomina Cristal de Roca.
Pertenece a la clase de los silicatos y al sistema cristalino trigonal.
Este mineral es muy rico en variedades, los que se pueden agrupar en Macro
cristalinas, con cristales bien visibles a simple vista, y Criptocristalinas,
formada por cristales microscópicos.
Los usos industriales de la sílice derivan
de sus importantes propiedades físicas y químicas, destacándose especialmente
su dureza, resistencia química, alto punto de fusión, piezoelectricidad,
piroelectricidad y transparencia.
Las arenas son utilizadas como lecho filtrante para depuración y
potabilización de las aguas (para la retención de los flósculos de tamaños muy
pequeños que no son separados por decantación)
El número de malla a utilizar depende del agua a tratar, varían
entre malla 10/20 a 20/40.
La Zeolita o Ceolitas: son minerales aluminosilicatos micro porosos. Destacan por su capacidad
de hidratarse y deshidratarse de un modo reversible. Hasta octubre de 2012 se
han identificado 206 tipos de zeolitas según su estructura, de los que más de
40 son naturales; los restantes son sintéticos. Las zeolitas naturales
se encuentran, tanto en rocas sedimentarias como en volcánicas y metamórficas.
La Zeolita natural es un
mineral con propiedades únicas. Su estabilidad y
micro porosidad la hacen el medio de
filtración perfecto para prácticamente cualquier aplicación en
la industria de la purificación de agua. Está demostrado su mejor
desempeño como medio filtrante en comparación con la arena y la
antracita, o la combinación de ellas.
Al utilizar la
zeolita se elimina la necesidad de
utilizar dos o más medios filtrantes, ya que
cubre las especificaciones de darle profundidad a la cama de filtrado, y de
retener partículas de hasta 5 micras.
Como medio filtrante en el tratamiento de agua Se le ha dado cada vez un mayor uso como medio filtrante
como sustituto de la arena sílice, y los filtros multimedios. Por las
siguientes razones
1.-Tienen una área
superficial 10 veces mayor que la arena y el multimedios. Lo que le permite retener
partículas más pequeñas y lograr una mayor filtración de sólidos suspendidos
2.- debido a
que son un 50% más liviano que la arena, tienen una mayor permeabilidad lo que
les brinda una mayor capacidad de carga de sólidos, lo que les permite brindar
carreras de filtración más prolongadas y brindar ahorros sustanciales de agua y
energía.
Sin embargo no
todas las zeolitas naturales son aptas para este fin, Ya que muchas de estas o
bien tienen una cantidad de arcillas y materiales solubles adheribles, que se
liberal al contacto con el agua, y no permiten que esta se limpie adecuadamente
O bien poseen metales pesados que se liberan durante el proceso de filtración.
Grava Silica: La Grava se produce por trituración de piedra de silica de textura abierta, cribada a distribución de grano necesaria.
Se utiliza como soporte de medios filtrantes, la parte cóncava de los tanques son áreas que no intervienen en la filtración, en la mayoría de los casos es recomendable rellenar con grava sílica está área, por ser un material que no le imparte ninguna característica al agua a tratar y es mucho más económica. Aplicaciones: Medio de soporte para filtros multimedia, carbón activado, suavizadores.
Tamaño en pulgadas:
1/8 x
1/16″ — 3.175 x 1.58 mm (Cuarzo)
1/4 x 1/8″
— 6.35 x 3.175 mm (Cuarzo)
Filtro de Cartuchos.
Segunda etapa de filtración de partículas o sólidos; la selección del cartucho depende de las partículas a filtrar.
Los filtros de cartuchos deben tener una carcasa opaca u otros medios para
inhibir la proliferación de algas.
Los filtros deben estar equipados con manómetros en las líneas
de entrada y salida de agua para controlar la caída de presión, ΔP, a través
del medio filtrante.
El polipropileno (PP) es un polímero termoplástico, parcialmente cristalino, que se obtiene de la polimerización del propínelo (o propeno). El
recomendado para el tratamiento de agua es el denominado Termo Moldeado ( melt blown ).
Suavizador o
Ablandador:
Se debe instalar un ablandador de agua si la dureza
del agua bruta es mayor a 1dHº (17.8ppm de CaCO3). Los suavizantes deben estar dimensionados.
Para proporcionar un suministro continúo de agua
ablandada. La regeneración debe ser automática y configurada para evitar.
Dureza de penetración. El uso de unidades de volumen
controlado debe usarse para optimizar el uso de sal,
agua y costos de funcionamiento posteriores. La sal
debe cumplir con las especificaciones del fabricante del suavizante
Un suavizador remueve dureza mineral (Ca++ y Mg++) y
otros ciertos contaminantes presentes en el agua usando un proceso de
intercambio de iones. La construcción básica de un intercambiador de iones es
un cilindro o recipiente a presión que aloja una serie de esferas insolubles
llamadas resina.
Cuando está completamente regenerada, la resina está cargada con sodio, mientras el agua dura no tratada pasa a través de la resina, la dureza mineral se adhiere a este material suavizador; al mismo tiempo el sodio es liberado dentro de la corriente de agua; este proceso es denominado intercambio de iones.
Cuando la resina está cargada con dureza se dice que está saturada y el suavizador no pueden por lo tanto llevar a cabo su tarea.
Para regenerar la resina la unidad es llevada a través de un ciclo de varios pasos:
1. Retro lavado.
2. Regeneración con solución saturada de cloruro de sodio.
3. Enjuague lento.
4. Enjuague rápido.
5. Llenado del Tanque de Salmuera.
6. Servicio.
Después de completar estos pasos la capacidad del suavizador es restablecida y la resina esta nuevamente lista para remover dureza del agua. El proceso de regeneración periódico es llevado a cabo por el cabezal que va alojado en la parte superior del cilindro.
Los ablandadores de agua deben estar equipados con un
mecanismo, para evitar que el agua contenga altas concentraciones de cloruro de
sodio, el cual es usado durante la regeneración, ingrese a la línea de agua del
producto durante la regeneración.
La regeneración puede realizarse por volumen de
consumo de agua o por tiempo estimado de saturación del filtro. Este cálculo se
estima por los siguientes factores:
Dureza del Agua a tratar; expresada en Carbonato de Calcio (mg/l de CaCO).
Volumen de Agua a Suavizar.
Capacidad del Filtro.
Consumo de Sal.
Factores Conversión
1dHº= 17.8 ppm de CaCO3
1ºdF = 10 ppm de CaCO3
1dHº= 1,78ºdF
1eHº= 1,43ºdF
1eq/l= 50 ppm de CaCO3
ppm = mg/l
1 ppm de Ca2+ = 2,5 ppm de CaCO3
1 ppm de Mg2+ == 4,1 ppm CaCO3
Tipos de resinas
Las resinas de intercambio iónico pueden ser de los siguientes tipos:
Resinas catiónicas de ácido fuerte
Resinas Catiónicas de Sodio:
eliminan la dureza del agua por intercambio de sodio por el calcio y el
magnesio.
Resinas Catiónicas de Hidrógeno: pueden eliminar todos los cationes (calcio, magnesio, sodio, potasio, etc) por intercambio con hidrógeno.
Resinas Catiónicas de ácidos débiles: eliminan los cationes que están asociados con bicarbonatos.
Resinas Aniónicas de bases fuertes: eliminan todos los aniones. Su uso se ha generalizado para eliminar aniones débiles en bajas concentraciones, tales como: carbonatos y silicatos.
Resinas Aniónicas de base débil: eliminan con gran eficiencia los aniones de los ácidos fuertes, tales como sulfatos, nitratos y cloruros.
Salmuera:
Es
recomendable usar Sal Paletizada (Tipo Pellets) con 98% de Cloruro de Sodio (NACL), para
la regeneración de la resina de Sodio, cualquier otro tipo de sal aporta
impurezas al producto.
1 Galón de
Agua disuelve 3 Libras
de Sal
1 Litro de
Agua disuelve 0,36 Kg de Sal
Para 1 pie3
de Resina se necesitan 10
libras de Sal
Para 10 libras
de Sal se necesitan 3.33
Galones de Agua (12.58 lts)
Proceso de intercambio iónico:
Intercambio iónico es una reacción química reversible, que tiene lugar cuando un ión de una disolución se intercambia por otro ión de igual signo que se encuentra unido a una partícula sólida inmóvil.
Filtro de Carbón Activado.
El Carbón Activado es un derivado del Carbón que ha sido tratado de manera de convertirlo en un material extremadamente poroso y por lo tanto posee un área superficial muy alta que torna muy eficiente los fenómenos de adsorción o las reacciones químicas.
Es un material que se
caracteriza por poseer una cantidad muy grande de micro poros (poros menores a
2 nanómetros de
radio). A causa de su alta micro porosidad, el carbón puede poseer una
superficie de 50 m²/g o más si es
activo, llegando a valores de más de 2500 m²/g.
 |
| Filtro Carbon Activado |
Generalmente se produce por dos métodos diferentes:
1.
Activación
química: una
sustancia deshidratante, que puede ser un ácido,
se mezcla con la materia prima y se somete a un tratamiento a temperaturas
moderadas. Esta técnica puede ser problemática porque, por ejemplo, al usar
como agente deshidratante cloruro de zinc los
residuos del zinc pueden permanecer en el producto
final, aún después de lavado.
2.
Activación
física o del vapor:
el material carbonizado se trata con una mezcla de gases de combustión y vapor de agua a
una alta temperatura para que se active.
Como material de partida se usan varios
materiales carbonosos, como cáscaras de nuez, madera, concha de coco.
Para su aplicación en tratamiento de agua se requiere 1 a 3
pies cúbicos (de 30 a 90 decímetros cúbicos aproximadamente) de carbón activado
para tratar 1 millón de litros de agua, siempre y cuando, la concentración
de cloro libre sea igual
o menor a 1 ppm (parte por millón).
La capacidad de filtración y vida del filtro
dependerán de la calidad del agua que se filtra. El tamaño del poro del carbón
activado y el tamaño de las partículas a filtrar también influyen en la vida y
capacidad de filtración del filtro de carbón activado.
Por lo que la única forma de saber si un filtro de
carbón activado ha dejado de funcionar es hacer un análisis del agua resultante
del filtro, pues ni el sabor u olor pueden ser un referente certero. Una vez que se ha saturado un filtro de
carbón activado, el agua que pase por él, resultará
más contaminada que si no se filtrara.
El carbón
activado es un absorbente usado para remover una variedad de químicos orgánicos
del agua.
El cloro y las
cloraminas son añadidos normalmente al agua por las autoridades para prevenir
contaminación bacterial. Esos agentes deben ser removidos durante la producción
de agua para hemodiálisis.
El agua se
hace pasar a través de filtros de carbón, lo cual remueve también las
sustancias orgánicas disueltas. La remoción es lograda a través de la absorción
por la estructura micro porosa del carbón activado.
El filtro de
carbón debe ir siempre instalado inmediatamente antes de la osmosis inversa, y
lo más próximo a ésta, pues una vez que el agua esté libre de cloro, puede
correr serios riesgos de contaminaciones, sobre todo al paso de otros filtros
donde se restringe su velocidad.
El factor principal en la buena configuración del filtro es el tiempo de contacto del agua con el carbón. Reduciendo el flujo de agua se aumenta el tiempo de contacto o también aumentando la cantidad de carbón utilizado.
Cuando el agua de aporte tenga niveles
elevados de cloraminas u otros contaminantes orgánicos, contaminación
municipal, industrial o agrícola del agua, se recomienda la utilización de 2
filtros de carbón activado en serie.
El tiempo recomendado para la remoción de cloro es de 5 minutos y para las cloraminas es de 10 minutos. El retrolavado regular del filtro reestablece la capacidad de absorber, removiendo los compuestos acumulados; este retrolavado es realizado de manera automática por el cabezal colocado en la parte superior del cilindro.
El
filtro del carbón se debe colocar después del suavizador.
La
instalación de dos filtros en serie, con un punto de muestreo después de cada
unidad, se recomienda para alcanzar seguridad adicional contra la fallas de
algún filtro.
Ventaja del
Carbón Activado:
·
Adsorbe
el Cloro y las Cloraminas.
·
Proteja
al paciente contra la hemólisis; < 0.1 mg/l.
·
Proteja
la membrana contra el daño del Cloro < 0.1 mg/l
·
El
Cloro puede combinarse con otros productos químicos para formar los
trihalometanos, un carcinógeno.
·
También
ventajas de fijar otros herbicidas y pesticidas de poco peso molecular de la
materia orgánica por adsorción
EBCT (Empaty Bed Contact Time)
Tiempo
empleado por un fluido para pasar a través de un volumen vacío equivalente al
volumen de un lecho de partículas.
NOTA: Se utiliza como una medida indirecta de la cantidad
de contacto se produce entre las partículas, tales como Carbón Activado, y como
el agua fluye a través de un lecho de partículas.
EBCT (min) se
calcula utilizando la siguiente ecuación: EBCT = V / Q
Dónde:
V = El volumen
del lecho de partículas en metros cúbicos;
Q = El caudal
de agua a través del lecho en metros cúbicos por minuto.
Cuando se
utilizan las cloraminas para desinfectar el suministro de agua potable a un
nivel de 1 mg / l o más, Dos Filtros de Carbón instalados en serie. Cada uno de
los lechos de carbón deberá contar con una EBCT de al menos 5 min a el máximo
caudal de agua producto ( una EBCT total de al menos 10 minutos).
Ejemplo:
Pie3
Necesarios = Flujo Total (gl) x 0,13367 x EBCT min.
Consumo para
25 máquinas = (12,5 x 2) 25 lts/ min /
3,78 gl
6,61 gl/min x
0,13367 x 5min = 4,42 pie3 x 2=
8,84 pie3
Luz Ultravioleta
De todos los métodos de desinfección actual, la luz ultravioleta (UV) es el más eficiente, económico y seguro. Más aún, su acción germicida se realiza en segundos o en fracciones de éstos, además es ambientalmente el método más adecuado, utilizado mundialmente a lo largo de varias décadas.
La luz UV se produce naturalmente dentro del
espectro electromagnético de las radiaciones solares en el rango comprendido
entre 200 y 290 nanómetros (nm) conocido como UV-C, el cual
resulta letal para los microorganismos.
Cuando se utiliza luz
ultravioleta para controlar la proliferación de bacterias en el sistema de
diálisis, sistema de distribución y
almacenamiento de agua, la irradiación de UV del dispositivo, deberá emitir luz
a una longitud de onda de 254 nm y de proporcionar una dosis de energía
radiante de 30 mW.sec/cm2. y
la utilización de un filtro de endotoxinas a continuación. ISO 13958:2009
Si el irradiador incluye un medidor de intensidad ultravioleta calibrado, la dosis mínima de energía radiante debe ser por lo menos 16 mW.sec/cm2.
El dispositivo debe ser dimensionado para el caudal
máximo previsto según las instrucciones del fabricante. Irradiadores de UV
deben ir seguidos de un filtro de retención de endotoxinas.Y reemplazado el bombillo de la mismas cada 12 meses o 7.000 horas de uso.
La generación artificial de la luz UV se realiza a
través de un emisor (lámpara) de cuarzo puro, el cual contiene un gas inerte
que es el encargado de proveer la descarga inicial, y conforme se incrementa la
energía eléctrica, el calor producido por el emisor también aumenta junto con
la presión interna del gas, lo cual genera la excitación de electrones que se
desplazan a través de las diferentes líneas de longitud de onda, produciendo la
luz UV.
El espectro UV se divide en cuatro regiones, que se
designa el vacío UV, UV-A, UV-B, y UV-C. Nosotros particularmente nos enfocamos
en los tres últimos.
·
UV-A u onda
larga ultravioleta, ocurre entre 325 y 390 nm, es representado por la luz
solar. Este rango tiene poco valor germicida.
·
UV-B u onda
media ultravioleta ocurre entre 295 y 325 nm y es mejor conocido para su uso en
lámparas. Estas ondas medias también se encuentran en la luz solar y proveen de
algún efecto germicida si la exposición es suficiente.
·
UV-C u onda
corta ultravioleta ocurre entre 200 y 295 nm y es donde más ocurre el efecto
germicida. La óptima acción UV germicida ocurre en 265 nm.
 |
En el modo Doble Paso de Osmosis Inversa, se recomienda que la lámpara UV
se coloque en la entrada (del lado de alimentación) la primera Osmosis Inversa.
Esta ubicación permite la irradiación del retorno del circuito combinado
(permeado y concentrado de la segunda Osmosis) y del agua de alimentación de la Osmosis primaria.
La colocación recomendada de la lámpara UV en la entrada de la máquina RO
podría dejar suficiente superóxido residual radicales en el agua de entrada
para dañar las membranas de RO, es por ello que debe programar un Rinse o
Flux, automático al equipo de Osmosis Inversa por no menos de 15 minutos, después
de la última sección de diálisis.
Proceso de
Si dos soluciones idénticas pero con diferentes concentraciones son separadas por una membrana semi-permeable, las concentraciones de las soluciones tienden a ecualizarse. Esto puede realizarse por dos diferentes procesos.
Difusión:
La difusión es un proceso físico irreversible, consiste en el flujo neto de átomos, iones u otra especie dentro de un material, las partículas se mueven de una región de alta concentración a un área de baja concentración hasta obtener una distribución uniforme
 |
| DIFUSIÓN |
La
difusión es una consecuencia del movimiento aleatorio de las moléculas
(Movimiento Browniano).
Osmosis:
El solvente de la solución tiende a
desplazarse desde el área de baja concentración al área de alta concentración hasta que las concentraciones
se ecualicen. El nivel del fluido en el compartimiento de la solución con alta
concentración tiende a subir. La diferencia producida entre estos niveles de
los fluidos se debe a una presión estática la cual es llamada presión
osmótica.
 |
| OSMOSIS |
A diferencia
de la difusión las partículas disueltas no atraviesan la membrana, sin embargo
la concentración tiende a igualarse, por esto el agua pasa a través de la
membrana.
Osmosis Inversa
La osmosis inversa es un proceso de separación que utiliza una membrana para remover solvente de una solución. Una presión es aplicada al agua para forzarla a pasar a través de una membrana semipermeable la cual retiene entre 90 – 95 % de iones univalentes, 95 – 99 % de iones divalentes, 95 – 100 % de todos los contaminantes orgánicos disueltos con un peso molecular por encima de 100.
 |
| OSMOSIS INVERSA |
La presión en un lado de la membrana produce la
filtración de agua con sustancias disueltas, en la medida en que éstas puedan
atravesar la membrana.
El rendimiento vendrá determinado por los caudales de producción y rechazo, siendo el caudal de producción o permeado el agua que cruza la membrana de ósmosis y se envía para su utilización, y el caudal de rechazo o concentrado la que no cruza la membrana, con gran concentración de los elementos disueltos en el agua que no pueden atravesar la membrana y que es enviada al desagüe o de retorno al equipo parcialmente o en su totalidad; generalmente suelen estar en torno al 50% en ambos, para equipos de una sola etapa de ósmosis, y este porcentaje puede variar dependiendo del diseño del equipo, de las características del agua bruta, del pre tratamiento y de la calidad que se quiera obtener con los parámetros anteriores.
Después del pre
tratamiento deben instalarse las membranas de ósmosis, interponiendo un filtro
de al menos 5 micras, que evite la posibilidad de que pequeñas partículas de
carbón pasen a la misma, entendiéndose esta como el elemento básico de
tratamiento para obtener agua de calidad de acuerdo a las normas reflejadas.
Espectro de Filtración:
Micro
filtración (MF)
La micro filtración elimina
partículas en el rango de aproximadamente 0.1 a 1 micrón. En general, las
partículas suspendidas y los coloides grandes se rechazan mientras que las
macromoléculas y los sólidos disueltos pasan a través de la membrana MF. Las
aplicaciones incluyen la eliminación de bacterias, materiales floculados o TSS
(sólidos suspendidos totales). Las presiones transmembrana son típicamente de
10 psi (0.7 bar).
Ultrafiltración
(UF)
La ultrafiltración
proporciona separación macro-molecular para partículas en el rango de 20 a
1,000 Angstrom (hasta 0.1 micras). Todas las sales disueltas y las moléculas
más pequeñas pasan a través de la membrana. Los elementos rechazados por la
membrana incluyen coloides, proteínas, contaminantes microbiológicos y grandes
moléculas orgánicas. La mayoría de las membranas de UF tienen valores de corte
de peso molecular entre 1,000 y 100,000. Las presiones transmembrana son
típicamente de 15 a 100 psi (1 a 7 bar).
Nanofiltración
(NF)
La nanofiltración se refiere
a un proceso de membrana especializado que rechaza partículas en el rango de
tamaño aproximado de 1 nanómetro (10 Angstroms), de ahí el término
"nanofiltración". NF opera en el ámbito entre UF y ósmosis inversa.
Las moléculas orgánicas con pesos moleculares superiores a 200-400 son
rechazadas. Además, las sales disueltas se rechazan en el rango de 20-98%. Las
sales que tienen aniones monovalentes (por ejemplo, cloruro de sodio o cloruro
de calcio) tienen rechazos del 20-80%, mientras que las sales con aniones
divalentes (por ejemplo, sulfato de magnesio) tienen rechazos más altos del 90-98%.
Las aplicaciones típicas incluyen la eliminación del color y el carbono
orgánico total (TOC) del agua superficial, la eliminación de la dureza o el
radio del agua de pozo, la reducción general de los sólidos disueltos totales
(TDS) y la separación de la materia orgánica de la inorgánica en aplicaciones
especiales de alimentos y aguas residuales. . Las presiones transmembrana son
típicamente de 50 a 225 psi (3.5 a 16 bar).
Osmosis
Inversa (RO)
La ósmosis inversa es el
mejor nivel de filtración disponible. La membrana RO actúa como una barrera
para todas las sales disueltas y las moléculas inorgánicas, así como las
moléculas orgánicas con un peso molecular superior a aproximadamente 100. Las
moléculas de agua, por otro lado, pasan libremente a través de la membrana
creando una corriente de producto purificado. El rechazo de sales disueltas es
típicamente del 95% a más del 99%.
Las aplicaciones para RO son
numerosas y variadas, e incluyen la desalinización de agua de mar o agua
salobre para beber, recuperación de aguas residuales, procesamiento de
alimentos y bebidas, separaciones biomédicas, purificación de agua potable para
el hogar y agua de proceso industrial.
Además, el RO se usa a
menudo en la producción de agua ultrapura para su uso en la industria de
semiconductores, la industria energética (agua de alimentación de calderas) y
aplicaciones médicas / de laboratorio. La utilización de RO antes del
intercambio iónico (IX) reduce drásticamente los costos operativos y la
frecuencia de regeneración del sistema IX. Las presiones transmembrana para RO
generalmente varían de 75 psig (5 bar) para agua salobre a más de 1,200 psig
(84 bar) para agua de mar.
El rango normal de los
procesos de filtración se muestra en la Figura
Membranas de Osmosis Inversa:
Configuraciones y materiales de membranas
La tecnología de filtración por membranas ha
evolucionado en cuanto a la forma en que se empaquetan las membranas y también
en cuanto al tipo de material de membranas utilizado. El resultado es una
amplia gama de configuraciones de módulos y geometrías de membranas, que se
adecúan a diversas aplicaciones. Normalmente, las membranas se suministran en
forma tubular, en espiral, de lámina plana o de fibra hueca con otras configuraciones
novedosas más recientes que inducen la vibración o utilizan aspas rotativas
para aumentar las tasas de filtración por medio de la reducción de los efectos
de polarización de la concentración en la superficie de las membranas
La
configuración en espiral es ampliamente usada para tratamientos de agua en
hemodiálisis. En esta configuración, dos capas de membrana son unidas colocando
un separador entre ellas y enrolladas sobre un tubo perforado. La presión
aplicada al flujo de suministro fuerza el agua a pasar a través de la membrana
semipermeable, produciendo permeado. La porción de agua que no pudo pasar, así
como los contaminantes forman el rechazo. Los módulos de membrana en espiral
son contenidos de un recipiente a presión diseñado para soportar las altas
presiones de trabajo. Las membranas pueden ser limpiadas por medios hidráulicos
o químicos.
El rendimiento vendrá determinado por los caudales de producción y rechazo, siendo el caudal de producción o permeado el agua que cruza la membrana de ósmosis y se envía para su utilización, y el caudal de rechazo o concentrado la que no cruza la membrana, con gran concentración de los elementos disueltos en el agua que no pueden atravesar la membrana y que es enviada al desagüe o de retorno al equipo parcialmente o en su totalidad; generalmente suelen estar en torno al 50% en ambos, para equipos de una sola etapa de ósmosis, y este porcentaje puede variar dependiendo del diseño del equipo, de las características del agua bruta, del pre tratamiento y de la calidad que se quiera obtener con los parámetros anteriores.
La membrana de osmosis inversa
rechaza solutos inorgánicos disueltos, solutos orgánicos, contaminantes micro
viales, virus, bacterias y partículas. Debido a este amplio espectro de rechazo
de solutos, la ósmosis inversa es un proceso de suma importancia en la
purificación de agua para hemodiálisis.
Las membranas
en espiral, como su nombre lo indica, consisten en material de filtro
empaquetado en forma ceñida, que se coloca entre separadores de malla y se
envuelve en un tubo de diámetro pequeño. La alta densidad de empaquetado implica
que hay significativamente más área de superficie en una determinada unidad de
filtración que la que pueden proporcionar las membranas tubulares. Sin embargo,
ante la presencia de sólidos en suspensión en la corriente de proceso, las
membranas en espiral requieren una filtración previa cuidadosa para evitar el
bloqueo y el taponamiento. Los avances en los tamaños y diseños de los
separadores de malla están ayudando a aumentar la cantidad de aplicaciones para
las cuales se adecúan las espirales.
Equipo de Osmosis Inversa:
El equipo de
osmosis inversa, además de las membranas, viene equipada con una serie de
controles que garantizan una operación eficaz y automática: manómetros,
interruptores de presión, medidor de flujo de rechazo, monitor de conductividad, característica de auto lavado (autoflush),
bomba centrífuga multi etapa y un marco para alojar todo los componentes.
Cuando se utiliza el Sistema de Osmosis Inversa, para preparar el agua
para aplicaciones de hemodiálisis, ya sea solo o como la última etapa de la
cascada de purificación, se debe demostrar
que es capaz de cumplir con los requisitos de validación.
Los dispositivos de ósmosis inversa deben estar equipados con monitores
en línea que permiten la determinación de la calidad del agua y debe estar equipado con monitores que determinan la tasa de rechazo sobre la
base de la conductividad. Monitores que muestran la resistividad o sólidos
disueltos totales (TDS ) podrían ser utilizados en lugar de los monitores de la
conductividad.
La medida de Resistividad, Conductividad
o TDS tendrán compensación por temperatura, estimada en 25 ° C.
Se diseñará de forma que el monitor no se puede desactivarse mientras el
paciente está en riesgo, salvo en breves momento si fuera necesario; con control
manual y un operador con atención constante sobre el equipo.
Debe incluir un medio para prevenir la exposición del paciente al agua
producto inseguro, tales como la desviación de la agua del producto al drenaje,
en el caso que el producto o la conductividad este fuera del límite.
Si la ósmosis inversa no tiene un medio de impedir que el agua producto
inseguro entrara en las máquinas de diálisis, el monitor de conductividad deberá
activar alarmas sonoras y / o visuales cuando la conductividad del agua
producto excede el límite de alarma ajustado. Las alarmas se dispondrán de
manera que garanticen una rápida respuesta por parte del personal en el área de
atención al paciente.
Cuando se utiliza una alarma sonora, el sonido emitido deberá ser de al menos 65 decibeles ("A" escala) a 3 m, y no será posible silenciar la alarma por más de 180 s.
Conceptos
Particulares del Sistema de Osmosis Inversa.
Flujo de Alimentación (Qf) es el caudal de agua de alimentación, en gpm ó gph (Lpm ó m3/h). El flujo de alimentación es igual a la suma de los de permeado y de concentrado.
Flujo de Permeado [Flujo de Agua Producto (Qp)] es el caudal de agua purificada que ha pasado a través de la membrana y salido de la misma; expresada en gal/min (gpm) ó gal/hr (gph) [en unidades métricas, l/min (lpm) o metros cúbicos/hora (m3/h). Los caudales de permeado son generalmente especificados a 77 ºF (25 ºC).
Flujo de Concentrado [Flujo de Descarte (Qc)] es el caudal de agua enviado a drenaje, que contiene los sólidos rechazados, en gpm ó gph (Lpm ó m3/h).
Rechazo de Sales (Iónico) es el porcentaje de sales disueltas rechazadas por la membrana, calculada a partir de una concentración promedio sobre la membrana.
Pasaje de Sales (Iónico) es igual a (100 % - Rechazo) o el porcentaje de sales disueltas que pasan a través de la membrana.
·
Concentración es el Total
de Sólidos Disueltos (TSD) de una solución expresados como miligramos por
litro (mg/L) o conductividad (microSiemens/cm).
Cf = Concentración en la Alimentación
Cp = Concentración en el Permeado
Cc = Concentración en el Concentrado
Cavg = Concentración Promedio en el Equipo
Sistema de Distribución:
Los sistemas
de distribución de agua de permeado, han sido señalados en varios episodios de
contaminación bacteriana en el tratamiento de Diálisis.
Algunos criterios
de diseño específicos, tales como velocidades de flujo mínimas, para minimizar
la proliferación bacteriana y formación de biofilm deben ser considerados.
Estos diseño
incluyen el uso de un circuito de distribución sin bifurcación o ramificación y
puntos muertos, diseños con caminos o rutas sencillas deben ser considerados
para que la trayectoria del fluido sea la más breve posible, un mínimo de
accesorios en la tubería, y el uso de válvulas con mínimo puntos muertos.
Aun no hay un
acuerdo en los estudios realizados, en relación a la velocidad de flujo mínimo.
A todas las velocidades
de flujo, las fuerzas de arrastre no son suficientes para quitar todos los microorganismos
de las paredes de la tubería.
Por otra parte,
los datos de la industria de los semiconductores muestran que un número de
Reynolds de 3000 en un sistema de tuberías, son suficiente para prevenir la
contaminación bacteriana en agua. Un número de Reynolds de aproximadamente 3000
se obtiene con una velocidad de flujo de aproximadamente 0,15 m/s en una
tubería de 2 cm de diámetro ( 0,5 pies / s en un 3/4 " tubo de diámetro). Sin
embargo, incluso en los sistemas operativos de Re 3000, el biofilm fue
encontrado en el interior superficie de los tubos.
Además, en
muchos centros de diálisis no hay flujo a través del sistema de distribución cuando el centro de diálisis no
está en funcionamiento, tal como en la noche y los domingos.
Incluso si
fuera posible especificar una velocidad de flujo mínima que fuera eficaz en la
reducción de la formación de biofilm esta velocidad mínima de flujo; no sería
un sustituto para la desinfección periódica del sistema de distribución.
Los sistemas
de alimentación on line comúnmente retornan el agua del lopps a la entrada de la ósmosis inversa; antes de
la bomba de presurización. Con esta configuración, es posible que el agua de la
entrada la ósmosis inversa realice un flujo retrógrado al loop de distribución
de agua de diálisis si la presión en el anillo disminuye repentinamente como el
resultado de un aumento repentino en la demanda de agua de diálisis.
Dado que el
flujo retrógrado permite que el agua contaminada pueda entrar en el sistema de
distribución de agua de diálisis, es necesario de alguna forma de evitar el
flujo retrógrado. Un método común es incluir válvulas de retención (Check) en
el extremo del bucle de distribución. Muchos estudios les preocupan de que no
haya forma de controlar la integridad de estas válvulas.
Un segundo
enfoque consiste en devolver el agua de diálisis al tanque de reserva de la
entrada.
El
sistema de distribución de agua de diálisis no debe aportar productos químicos
(tales como aluminio, cobre, plomo y de zinc) o contaminación bacteriana del
agua.
El Sistemas de distribución de agua de diálisis
deben diseñarse para reducir al mínimo la proliferación de bacterias y la
formación de Biofilm.
Las publicaciones científicas
recientes han aclarado los siguientes puntos:
No hay superficies o material libre de biofilm.
A pesar del mejor efecto de corte interno de la tubería y un números de *Reynolds más altos, las superficies seguirán siendo siempre laminares (dentro de una profundidad de 1μm de superficie interna de la tubería).
Un número de Reynolds mayor de 2500 asegura mantener las células separadas de las paredes y proporcionar el nivel adecuado de control de contaminación.
El crecimiento microbiano disminuye en el agua de la diálisis, debido a la disponibilidad baja de alimentos.
Los puntos de muestreo convenientes deben estar disponibles al principio y el extremo del lazo de la distribución.
Las tuberías deben ser etiquetadas cada dos metros para identificar el tipo de agua para diálisis y el sentido del flujo.
La velocidad del flujo de agua debe ser igual o mayor de 1,5m/seg.
Almacenamiento
El agua tratada almacenada
es susceptible de contaminaciones, por lo que se debe evitar. El almacenamiento
de agua genera dificultades de desinfección.
Al prescindir de depósitos
de agua tratada debe garantizarse el suministro de agua de aporte. Los sistemas
pueden ser:
Doble acometida de agua.
Depósito de agua de aporte
Depósito de agua pre tratada. En este último caso, se precisa algún tratamiento conservante o desinfectante que garanticen la no contaminación del agua.
Cuando existan depósitos de agua, cualquiera que sea el volumen, deben estar herméticamente cerrados, opacos, preferiblemente de acero inoxidable, base cónica, con la salida de agua por la parte inferior y con filtro de venteo antibacteriano de 0,2 _m. La entrada de agua debe ser en forma de ducha.
Debe estar garantizado el volumen de agua necesario para completar un día de funcionamiento de la unidad de HD.
Red de distribución
El agua tratada se muestra
ávida de adquirir sustancias de los elementos que estén en contacto con ella,
por lo que la red de distribución debe estar realizada con materiales que no
aporten nada al agua o se sospeche puedan hacerlo; no se puede utilizar cañerías
de cobre, hierro o aluminio; sin fondos de saco, en tubo continuo que evite
empalmes e intersecciones, con la menor longitud posible.
Si se utiliza acero inoxidable, debe ser de calidad farmacéutica. El tubo que alimenta al monitor desde la red de distribución deberá considerarse como un elemento más de la propia red de distribución. Tiene que circular a velocidad que minimice los riesgos de contaminación y formación de biofilm, > 1,5 m/s, por lo que se debe calcular especialmente su sección. El agua no consumida debe retornar al tratamiento de agua y pasar de nuevo por él. Las uniones en los materiales plásticos implican recovecos y alteraciones bruscas en la linealidad del tubo que implican reservorios y ruptura del flujo laminar; ya existen en el mercado materiales plásticos que no presentan estos inconvenientes.
Estas uniones se encuentran tanto en los codos cuando estos se colocan para cambiar la dirección del tubo, como en las derivaciones a los monitores y llaves. Cuando se opte por algún tipo de material, hay que tener presente cómo realiza las uniones, pegamentos o termosoldados, por la posibilidad de que los pegamentos sean capaces de aportar, con el paso del tiempo y por su degradación, elementos indeseables al agua. Actualmente existen tuberías de polímeros que obvian estos inconvenientes y resisten el calor sin deformarse. Este tipo de materiales son los recomendables para la red de distribución. Si la opción es acero inoxidable, presenta la ventaja de que se pueden utilizar sistemas de desinfección térmica o química, y su resistencia a los golpes o tracciones que se puedan hacer sobre él accidentalmente. Es fundamental la forma de realizar las soldaduras en este tipo de tubo, para que no sufran oxidación posterior.
Es necesario garantizar la total ausencia de fondos de saco; las tomas de los monitores deben ser consideradas como tales y, por tanto, también deben ser eliminadas, enfatizando en aquellas donde los tubos son traslúcidos. Para ello la red de distribución debe llegar hasta el monitor; la forma de realizarlo puede ser mediante instalación denominada en U, donde la red de distribución va hacia el monitor y retorna, yendo posteriormente al siguiente monitor; presenta la desventaja de que el tubo que va hasta el monitor es de la misma sección que el resto de la red.
La otra forma de realizarlo es mediante anillos secundarios:
Un anillo primario es el encargado de distribuir el agua por
toda la unidad; un segundo anillo secundario lleva el agua hasta el monitor.
Lógicamente, la dimensión de este anillo secundario es más pequeña que la del
primario; en caso de rotura o estrangulamiento, solo afectaría al monitor
conectado a él.
Materiales del Anillo Sanitario
La no
toxicidad de los materiales de construcción para equipos de tratamiento de agua
de hemodiálisis es de gran importancia.
Algunos
materiales no tóxicos bien reconocidos incluyen ciertas formulaciones de acero
inoxidable, caucho de silicio, vidrio de borosilicato, polipropileno, cloruro
de polivinilo (PVC), PVC clorado (CPVC), fluoruro de polivinilideno (PVDF), polietileno,
polietileno reticulado (PEX) y politetrafluoretileno (PTFE). Los datos son
ahora disponible que demuestre que los materiales que alguna vez se
consideraron inertes pueden ser tóxicos en esta aplicación (p. ej. lixiviados
de cobre de los conductos de cobre, especialmente en presencia de pH bajo, lo
que puede resultar cuando un desionizador está agotado).
Otros
materiales han sido documentados como peligrosos para el paciente. (por
ejemplo, latón, zinc, hierro y aluminio), y estos materiales también deben
evitarse. El peligro oculto con respeto a los materiales de construcción deriva
de la toxicidad acumulativa a largo plazo. Los pacientes en hemodiálisis, tiene
una esperanza de vida superior a 10 años, y este hecho debe reconocerse al
seleccionar materiales de construcción. En este momento, no se pueden
especificar pruebas directas de productos químicos lixiviados de los
dispositivos. debido a la falta de procedimientos adecuados.
La exposición
repetida al ozono o al agua caliente podría tener un efecto perjudicial en
algunos materiales plásticos o metálicos.
Por lo tanto,
los fabricantes deben incluir advertencias de que solo los materiales
compatibles con ozono o calor utilizado en sistemas de tuberías destinados a
ser utilizados con dispositivos de desinfección con ozono o agua caliente,
respectivamente.
COSTOS VS MANTENIMIENTO
Bibliografía:
Water
Quality in Hemodiálisis; Good Dialysis Practice; E. Bonnie-Schor, A, Grassmann,
I.Uhlenbusch-Korwer, C.Weber, J. Vienken . Fresenius Medical Care, March 1998.
Tratado de
Hemodiálisis; Fernando Valdebarrano; Editorial Medica Jims; 1999.
Manual de Operación y Mantenimiento Equipos de
Purificación de Agua Serie M; GE Osmonics Medical Systems.
Guia de Gestion de Calidad del Líquido de Diálisis (LD) SEN 2015
ISO 11663 Quality of dialysis fluid for haemodialysis and related therapies
ISO 13485 Medical devices
ISO 13958 Concentrates for haemodialysis and related therapies
ISO 13959 Water for haemodialysis and related therapies
ISO 26722 Water treatment equipment for haemodialysis applications and related therapies
ANSI AAMI RD5 Hemolialysis Systems
ANSI AAMI RD52 Dialysate of Hemodialysis
ANSI-AAMI RD62 2006 Water Quality for Dialysis
ASTM D1193-99 Standard Specification for Reagent Water
GACETA OFICIAL Normas Requisitos Arquitectónicos y de Equipamiento para Establecimientos de Salud Medico – Asistenciales N 36.090 1996
GACETA OFICIAL NORMAS REQUISITOS ARQUITECTÓNICOS Y DE FUNCIONAMIENTO DE UNIDADES DE HEMODIALISIS N° 37.976 2004
GACETA OFICIAL NORMAS SANITARIAS DE CALIDAD DEL AGUA POTABLE N° 36.395 1998
Guías para la calidad del agua potable; PRIMER APÉNDICE A LA TERCERA EDICIÓN, OMS
GUIDELINE FOR WATER, CONCENTRATE AND DIALYSIS FLUID FOR HAEMODIALYSIS AND RELATED THERAPIES, FWT
