Qué mide realmente una sonda ORP
Una sonda ORP (Oxidation-Reduction Potential) mide el potencial eléctrico generado por la combinación de todas las especies oxidantes y reductoras presentes en el agua, referenciado contra un electrodo Ag/AgCl. No mide cloro libre directamente. Mide el poder oxidante total del agua.
En una planta potabilizadora típica, las especies oxidantes presentes son HOCl (ácido hipocloroso), OCl⁻ (hipoclorito), cloramina si existe amoníaco, y oxígeno disuelto. Las reductoras son materia orgánica residual, ion ferroso, sulfuro, nitritos. El ORP medido es la suma ponderada de todos esos pares redox.
La implicación práctica: una misma concentración de cloro libre puede dar ORP de 580 mV a 750 mV dependiendo de la matriz del agua. La sonda es una medida integral, no específica.
La dependencia del pH que rompe la equivalencia
A primera vista el gráfico parece lineal: más cloro, más ORP. Correcto — a pH fijo. Pero el pH no es fijo en la operación real:
La razón es la especiación: HOCl/OCl⁻ tiene pKa = 7.53. Por debajo de pH 7.53 predomina HOCl — el oxidante activo con E° = 1.49 V. Por encima predomina OCl⁻ — E° = 0.89 V. Con 1 mg/L de cloro libre total, el ORP medido varía 130 mV entre pH 6 y pH 9 por cambio de especiación, no por cambio de concentración.
La ventana OMS: 700–750 mV, ¿con qué condiciones?
La OMS (Guidelines for Drinking-water Quality, 4.ª ed., Addendum 2022) cita ORP > 650 mV como condición de desinfección efectiva para la mayoría de patógenos bacterianos y > 750 mV para inactivación viral rápida. Estas cifras asumen:
- pH entre 6.5 y 8.5 (rango típico de agua potable)
- Temperatura entre 10 °C y 25 °C
- Turbidez menor a 1 NTU
- Sin materia orgánica natural elevada (COT < 3 mg/L)
Fuera de estas condiciones, el ORP deja de ser un proxy confiable. La recomendación estándar — y la que aparece en ISO 17294-3 — es no usar ORP como medida única de residual desinfectante. Se debe combinar con medida directa de cloro libre (DPD colorimétrico u amperométrico).
Arquitectura de medición que funciona
Sonda ORP + sonda de cloro libre amperométrica
El ORP es útil como indicador operativo de rápida respuesta. El cloro amperométrico es la medida primaria para dosificación. En operación normal, el ORP permite detectar cambios en segundos (ej: una intrusión, un pulso de MON orgánica); la amperometría valida el valor real cada 30–60 segundos.
Compensación automática por pH
Sondas ORP modernas pueden integrarse con la lectura de pH en el mismo cabezal y hacer la corrección de especiación automáticamente. El valor reportado es 'ORP equivalente a pH 7.0' — una normalización que devuelve la equivalencia con cloro libre útil para control de proceso.
Limpieza y calibración
| Actividad | Frecuencia | Método |
|---|---|---|
| Verificación con solución Zobell | Semanal | 228 mV a 25 °C |
| Limpieza mecánica de electrodo Pt | Mensual | Alúmina 0.05 µm, agua DI, enjuague HCl 0.1 M |
| Recalibración completa | Trimestral | Solución Zobell + cuprocúprico 0.1 M (2 puntos) |
| Reemplazo del electrodo de referencia | Anual o según deriva > 15 mV | Preferir Ag/AgCl en gel, no KCl líquido |
Resumen
- ORP no mide cloro libre. Mide el potencial redox integral del agua, que depende de cloro + pH + temperatura + matriz.
- A 1 mg/L de cloro libre constante, el ORP varía 130 mV entre pH 6 y pH 9 por el cambio de especiación HOCl/OCl⁻.
- La ventana OMS de 700–750 mV asume condiciones específicas (pH 6.5–8.5, temperatura 10–25 °C, turbidez < 1 NTU, COT < 3 mg/L). Fuera de ellas, el ORP no es proxy fiable.
- La arquitectura correcta combina: ORP (respuesta rápida), amperometría de cloro libre (medida primaria), compensación automática por pH.
- Mantenimiento: verificación Zobell semanal, limpieza mecánica mensual, recalibración trimestral, reemplazo de referencia anual.