John Wojtowicz, O Químico Que Nos Deu a Ciência Moderna de Piscinas

Se você já usou uma calculadora de piscinas que ajusta pelo Ácido CianúricoÁcido CianúricoTambém chamado de estabilizador ou condicionador. Protege o cloro de ser destruído pela luz solar. Essencial para piscinas externas, mas em excesso reduz o poder desinfetante do cloro., você se beneficiou do trabalho de John Wojtowicz. Se seu app corrige as leituras de Alcalinidade TotalAlcalinidade TotalUma medida da capacidade da sua água de resistir a mudanças de pH. Pense nela como um amortecedor que mantém seu pH estável. Medida em ppm. para levar em conta o estabilizador, essa é a fórmula dele. Se alguém já explicou a você por que o Índice de SaturaçãoÍndice de SaturaçãoUm cálculo que prevê se sua água vai depositar incrustações ou dissolver cálcio das superfícies. Água balanceada tem um índice próximo de zero. da indústria de piscinas precisava ser atualizado, estavam transmitindo a pesquisa que ele publicou no final dos anos 90.

A maioria dos proprietários de piscinas nunca ouviu seu nome. A ciência em que confiam todos os dias remonta a artigos que ele escreveu depois de se aposentar de uma carreira de 32 anos em química industrial.

John A. Wojtowicz nasceu em Niagara Falls, Nova York, em 12 de outubro de 1926. Quando tinha dez anos, durante os piores anos da Grande Depressão, passou vários anos em um orfanato antes de ir morar com sua tia e tio. Ele se formou na Trott Vocational High School em 1945, depois obteve um bacharelado em Química pela Universidade de Buffalo e um mestrado pela Universidade de Niagara.

Trabalhou por onze anos como técnico de laboratório na DuPont em Niagara Falls. Depois de dois anos no Exército, juntou-se à Olin Corporation como Químico Pesquisador. Em 1959, a Olin o transferiu para seu laboratório de pesquisa em New Haven, Connecticut, onde trabalhou como Químico Pesquisador Sênior até sua aposentadoria em 1991.

Sua carreira na Olin produziu 56 patentes americanas e numerosas patentes estrangeiras. Foi autor de cinquenta artigos de periódicos e escreveu seis capítulos para a Enciclopédia Kirk-Othmer de Tecnologia Química, a obra de referência padrão para química industrial. Suas entradas na enciclopédia cobriam Ácido HipoclorosoÁcido HipoclorosoA forma ativa e germicida do cloro na sua piscina. pH mais baixo significa que mais do seu cloro está nesta forma eficaz., hipocloritos, CloraminasCloraminasCompostos formados quando o cloro reage com nitrogênio do suor, urina e outros contaminantes. Causa o forte ‘cheiro de piscina’ e irritação nos olhos., bromaminas e ácido cianúrico. Apresentou artigos em reuniões nacionais da Sociedade Química Americana. Era, por qualquer medida, um químico industrial sério trabalhando nos mais altos níveis de sua área.

Então ele se aposentou. E voltou sua atenção para as piscinas.

O Problema Que Ele Viu

A indústria de piscinas vinha usando o Índice de Saturação de Langelier (LSI)Índice de Saturação de LangelierUma fórmula que prevê se sua água vai depositar incrustações ou corroer superfícies. Zero é balanceado; positivo significa formação de incrustações; negativo significa corrosivo. desde o início dos anos 60 para prever se a água formaria incrustações ou seria corrosiva. O LSI originou-se nos anos 30 com o Dr. Wilfred Langelier, um professor de engenharia sanitária na UC Berkeley que o desenvolveu para sistemas de água municipais. Sua preocupação era a corrosão de tubulações em aplicações industriais de circuito fechado.

A indústria de piscinas adotou seu índice e o adaptou. A adaptação envolveu simplificação. Tabelas de fatores substituíram os cálculos termodinâmicos subjacentes, e aproximações se acumularam. Quando Wojtowicz examinou a fórmula que a indústria estava usando, ela havia se desviado consideravelmente da ciência original.

Ele encontrou vários problemas. Os fatores de temperatura nas tabelas publicadas haviam sido mal calculados e depois copiados para todos os principais livros de operação de piscinas. A fórmula usava uma constante para sólidos dissolvidos totaisTDSSólidos Dissolvidos Totais. Tudo que está dissolvido na sua água, incluindo minerais, químicos e sais. Alto TDS pode fazer a água parecer ‘pesada’ e reduz a eficácia química. que assumia 500 ppmppmA unidade padrão para medir concentrações químicas em água de piscina. 1 ppm equivale aproximadamente a 1 gota em 50 litros., tornando-a pouco confiável para piscinas de água salgada. Mais significativamente, tratava a alcalinidade total como se fosse o mesmo que Alcalinidade de CarbonatosAlcalinidade de CarbonatosA porção da alcalinidade total que realmente afeta o balanço da água. Em piscinas estabilizadas, subtraia aproximadamente um terço do seu CYA da alcalinidade total para obter esse número..

Em piscinas que usam ácido cianúrico (CYACYAAbreviação de Ácido Cianúrico. Também chamado de estabilizador ou condicionador. Protege o cloro da degradação UV em piscinas externas.) como EstabilizadorEstabilizadorOutro nome para o ácido cianúrico (CYA). Protege o cloro de ser destruído pela luz solar. Às vezes chamado de condicionador., essa última questão importava enormemente. O ácido cianúrico se ioniza na água para formar CianuratoCianuratoA forma que o ácido cianúrico assume quando se dissolve na água. Se liga ao cloro, protegendo-o da luz solar mas diminuindo sua velocidade de desinfecção., que é alcalino. Quando você mede a alcalinidade total com um kit de teste padrão, está medindo tanto a alcalinidade de carbonatos quanto a alcalinidade de cianurato combinadas. O índice de saturação se preocupa apenas com a alcalinidade de carbonatos, porque isso é o que determina a solubilidade do carbonato de cálcio. Usar o número errado significa que seu cálculo do índice está errado, às vezes significativamente.

Wojtowicz elaborou a correção. Em pH típico de piscina, aproximadamente um terço da sua concentração de ácido cianúrico deve ser subtraído da sua leitura de alcalinidade total para obter a alcalinidade de carbonatos. Em pH 7.4 com 100 ppm de CYA, uma leitura de alcalinidade total de 100 ppm na verdade representa uma alcalinidade de carbonatos de aproximadamente 69 ppm. A diferença importa. A água que parece balanceada no papel pode na verdade ser corrosiva.

Os Artigos

Entre 1995 e o início dos anos 2000, Wojtowicz publicou extensivamente no Journal of the Swimming Pool and Spa Industry. Sua produção foi notável para alguém aposentado. Uma série de nove partes sobre balanço de água de piscinas reconstruiu o índice de saturação a partir dos primeiros princípios. Ele documentou a correção de alcalinidade de cianurato com experimentos de laboratório e testes de campo. Escreveu sobre química de tampões, potencial de precipitação de carbonato de cálcio, perda de dióxido de carbono e a base termodinâmica subjacente a tudo isso.

Os artigos são densos. Contêm derivações, constantes de equilíbrio, frações de ionização e coeficientes de atividade. Citam o trabalho de 1982 de Plummer e Busenberg sobre solubilidade de calcita, a tese de Harvard de 1972 de O’Brien sobre isocianuratos clorados, e a literatura primária que remonta décadas. Esta era ciência revisada por pares aplicada a uma indústria que vinha funcionando com regras empíricas.

Ele também escreveu artigos práticos. Pesquisas sobre sanitizantes e sistemas de sanitização. Resumos de informações de produtos. Guias de dosagem de ajustes químicos. Temperaturas seguras de armazenamento e transporte para produtos químicos de piscinas. O trabalho teórico apoiava a aplicação prática.

Seu artigo sobre a aplicabilidade do Índice de Saturação de Langelier às piscinas abordou diretamente se um índice projetado para tubulações fechadas fazia sentido para corpos d’água abertos. Alguns argumentavam que não. O Dr. Thomas, sucessor de Langelier na UC Berkeley, havia sido citado dizendo que o índice “não tem significância para corpos d’água abertos”. Wojtowicz demonstrou experimentalmente que um índice de saturação calculado corretamente era de fato aplicável às piscinas, desde que você usasse a fórmula correta com as correções apropriadas.

Por Que Isso Importa Agora

Todos os recursos sérios de química de piscinas hoje citam Wojtowicz. As associações comerciais da indústria referenciam sua equação revisada do índice de saturação. Os fabricantes de kits de teste reconhecem suas contribuições para a compreensão da química da água de piscinas. Seus artigos são a base sobre a qual repousa a ciência moderna de piscinas.

Quando você usa um app moderno de piscinas que fornece um CSICSIAbreviação de Índice de Saturação de Calcita. Um índice de saturação mais preciso que o LSI, baseado na termoquímica real do carbonato de cálcio. ou LSI corrigido, a ciência subjacente remonta às suas publicações. Quando alguém explica que o ácido cianúrico afeta sua leitura de alcalinidade, está transmitindo sua pesquisa. Quando uma postagem de fórum desmascara conselhos ultrapassados de lojas de piscinas usando química real, a química frequentemente vem do trabalho dele.

O Motor de Química do PoolFu

O motor de química do PoolFu é construído sobre a pesquisa fundamental de Wojtowicz. Sua equação corrigida do índice de saturação, seu trabalho sobre o ajuste de alcalinidade de carbonatos para o ácido cianúrico, e seus cálculos dependentes de temperatura informam como o app avalia sua água.

Quando o PoolFu calcula o balanço da sua água, está usando ciência que remonta diretamente aos seus artigos. O app não apenas aplica faixas estáticas de uma tabela ultrapassada, ele implementa as relações termodinâmicas que ele documentou, adaptando os alvos com base na temperatura real da sua água e na química.

Isso é o que ele passou sua aposentadoria construindo: uma base científica rigorosa o suficiente para que o software pudesse implementá-la corretamente. Essa base agora funciona dentro dos telefones de proprietários de piscinas que nunca leram um artigo de química, mas se beneficiam do trabalho dele toda vez que testam sua água.

A Questão do Bloqueio de Cloro

Os artigos de Wojtowicz também fornecem munição contra mitos persistentes. A noção de “bloqueio de cloro”Bloqueio de CloroUm mito. A ideia de que alto CYA para completamente o funcionamento do cloro. Na realidade, alto CYA apenas requer níveis proporcionalmente mais altos de cloro. Não ‘bloqueia’ nada., a ideia de que o ácido cianúrico alto torna o cloro completamente ineficaz, tem circulado na indústria de piscinas por décadas. Originou-se com estudos de laboratório dos anos 60 que mostraram que o ácido cianúrico diminuía o tempo de eliminação do cloro contra bactérias.

Os estudos eram reais. Anderson em 1965 e Fitzgerald e DerVartanian em 1969 documentaram que o CYA reduzia a velocidade bactericida em condições controladas. O próprio Anderson advertiu que seus resultados vinham de condições de laboratório e deveriam ser usados com cautela se estendidos para a operação real de piscinas. Estudos de campo de outros pesquisadores descobriram que em piscinas reais, com cargas orgânicas reais e compostos de nitrogênio presentes, a relação era mais complexa. O cloro em piscinas estabilizadas podia na verdade superar as piscinas não estabilizadas sob certas condições.

Os artigos de Wojtowicz sobre química do cloro, o equilíbrio cloroisocianurato, e a interação entre CYA e cloro disponível fornecem a base científica para entender o que realmente acontece. Um CYA mais alto realmente requer proporcionalmente mais Cloro LivreCloro LivreO cloro disponível para desinfetar sua piscina agora mesmo. É isso que mata bactérias e algas. Diferente do cloro combinado, que já reagiu com contaminantes. para manter o mesmo poder sanitizante. A relação é bem definida e calculável. A ideia de que o cloro fica completamente “bloqueado” em algum limiar é uma interpretação errada da ciência.

Uma Vida na Química

Wojtowicz morreu em 19 de maio de 2020, aos 93 anos. Passou sua aposentadoria no Arizona, onde competia nos World Senior Games em Utah e nas Olimpíadas Sênior do Arizona. Era fã do futebol americano de Notre Dame. Deixou três filhos, sete netos e três bisnetas.

Seu obituário no Hartford Courant listava suas patentes, seus capítulos de enciclopédia, seus artigos de periódicos, e seu livro, The Chemistry and Treatment of Swimming Pool and Spa Water. Mencionava seu trabalho de consultoria e seu serviço como testemunha especializada em casos de responsabilidade por produtos químicos. Observava que ele havia começado sua educação após sobreviver a infância em um orfanato da era da Depressão.

A indústria de piscinas para a qual contribuiu tão significativamente após a aposentadoria raramente o menciona pelo nome. Seus artigos são citados em documentos técnicos e notas de rodapé de wikis. Suas fórmulas funcionam silenciosamente dentro das calculadoras. Suas correções são aplicadas automaticamente por apps que nunca explicam de onde vem a matemática.

É assim que a ciência frequentemente funciona. A pessoa que fez a pesquisa fundamental desaparece no fundo enquanto as aplicações práticas se espalham por toda parte. Mas para aqueles que querem entender a química de piscinas em um nível mais profundo, que querem saber por que ajustamos a alcalinidade pelo CYA ou por que o índice de saturação importa, os artigos de Wojtowicz continuam sendo a fonte primária.

Eles estão disponíveis gratuitamente. Os arquivos do Journal of the Swimming Pool and Spa Industry estão hospedados em poolhelp.com. Qualquer pessoa curiosa o suficiente para lê-los encontrará ciência cuidadosa, claramente documentada, aplicável a problemas que proprietários de piscinas enfrentam todos os dias.

A maioria dos proprietários de piscinas nunca lerá seus artigos. Usarão apps e calculadoras que incorporam seu trabalho sem atribuição. Seguirão conselhos que remontam à sua pesquisa sem saber. E suas piscinas serão mais bem mantidas porque um químico industrial aposentado decidiu aplicar ciência séria a um campo que precisava dela.