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Turbidez y Sólidos Suspendidos Totales

No hay que confundir turbidez con los Sólidos Suspendidos Totales (SST), ya que este último no guarda equivalencia directa con el contenido en sólidos en suspensión, aunque sean términos que estén relacionados. No obstante, para cada caso concreto, existe la posibilidad de proceder a su correlación, que normalmente es buena para un mismo punto de un río o arroyo, ya que la materia en suspensión -sólidos orgánicos (algas, zooplancton y detritos) e inorgánicos (arcilla, lodo y arena)- es una característica intrínseca de cada cuenca.

La razón por la que se mide la turbidez, que es un procedimiento indirecto, se debe a la imposibilidad de determinar en continuo los sólidos en suspensión, que se presentan en cada una de las operaciones que se realizan en las plantas de tratamiento de aguas residuales y en las de potabilización de agua para abastecimiento urbano. La misma argumentación es válida para el caso particular de una instalación de recarga artificial de acuíferos.

Y es que la medida de los sólidos en suspensión SST es una medida del peso en seco de los sólidos no disueltos suspendidos en el agua y su determinación se realiza por el método gravimétrico (secado a la estufa a 105°C y pesado). Se mide como la cantidad de sólidos suspendidos por unidad de volumen de agua y se expresa en mg/l. El inconveniente de este método es que es un método lento (el análisis dura varias horas) y requiere efectuarlo en un laboratorio.

Por otra parte, se ha demostrado tras innumerables estudios que es posible definir una correlación entre los sólidos suspendidos totales (SST) y la medición óptica de la turbidez, lo que proporciona la utilidad de medir SST mediante turbidímetros con un buen sistema óptico para medir de forma efectiva toda la luz dispersa y así obtener una medida inmediata como una herramienta adicional al método gravimétrico.

Se debe tener cuidado al adoptar este enfoque para garantizar que se considere lo siguiente: las correlaciones entre ambos métodos pueden ser específicas del sitio o de la muestra y deben demostrarse antes de ser utilizadas. Cambios grandes en las condiciones de la muestra pueden requerir que se ajuste la correlación y, por lo tanto, se recomienda una verificación frecuente.

La relación entre turbidez y sólidos suspendidos totales suele ser una línea recta con el formato de y = mx + c, donde y es el total de sólidos suspendidos, m es la pendiente y c es la intersección.

La relación entre TSS y turbidez es exclusiva de un lugar, sitio o muestra específica y, por lo tanto, requiere la validación tanto de la naturaleza lineal como de la pendiente y el desplazamiento necesario para la implementación. El rango de los factores de pendiente informados es de 1.0 a 2.5, con compensaciones que dependen del rango de medición y los requisitos de linealidad. Hay que tener en cuenta la dispersión a concentraciones más altas.

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Aplicaciones en procesos de turbidez

Control de filtración, control de clarificación en vinos, estudios de sedimentación, control del medio ambiente acuícola, acuicultura, control de lavados, refrigeración, etc.

Aguas superficiales

La medida y control de las aguas superficiales (arroyos, ríos, lagos, océanos) también es importante debido a los efectos de la turbidez en los ecosistemas acuáticos. Hay que tener en cuenta que, debido a las variaciones en un mismo ecosistema, ya sean ríos, lagos, etc. pueden cambiar según la estación del año, los fenómenos atmosféricos, etc. variando enormemente los niveles de turbidez, siendo difícil su cuantificación, lo que obliga en algunos casos a una monitorización continua del sistema.

Aguas residuales

Medición en todas las etapas de tratamiento de los procesos en aguas residuales, aunque una de las más usuales es la medida de sólidos suspendidos totales.

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Aplicaciones de los turbidímetros

El monitoreo del agua potable, ya sea en el agua cruda, en la clarificación o el agua final, es el uso más común de la medida de la turbidez ya que es el parámetro clave indicador de la calidad del agua.

Hoy en día, la producción de agua potable municipal obtiene un agua de muy baja turbidez (> 0.1 NTU), por lo que la medición se vuelve cada vez más dependiente de la técnica del operador y las especificaciones del turbidímetro. Los niveles pueden variar significativamente, por ejemplo:

  • 5 NTU: Límite máximo recomendado por la OMS para el agua potable, aunque recomienda por debajo de 1 NTU (0.5 NTU para filtración directa o convencional)
  • 4 NTU: Nivel mínimo capaz de percepción visual, aceptable para el agua del grifo
  • 3 NTU: Estándar chino para determinadas aplicaciones
  • 1 NTU: El nivel máximo obtenido mediante un tratamiento moderno
  • 0.1…0.2 NTU: Por debajo de estos niveles para la industria farmacéutica

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Patrones de turbidez de calibración primarios

El patrón de referencia es la formacina, la cual es relativamente inestable, sobre todo a bajas concentraciones, por lo que se debe preparar siempre para su inmediato uso, normalmente a partir de una solución de reactivos puros (hexametilentetramina C6H12N4 y sulfato de hidracina N2H6SO4) y diluida para producir los patrones de calibración primarios.

La formacina sigue siendo el único método verdadero para comparar los valores de turbidez de la plataforma de medición a la plataforma de medición. Sin embargo, debido a su inestabilidad y que uno de sus componentes -el sulfato de hidracina- es venenoso y carcinógeno, en la actualidad se utiliza el SDVB, que es un material de calibración primario alternativo.

El SDVB (suspensiones esféricas de copolímeros de estireno-di-vinil-benceno) para uso de la calibración se ha aprobado recientemente como material de calibración más estable, dado los problemas de uso de la formacina.

Debe tener en cuenta que las soluciones SDVB no son transferibles entre diferentes fabricantes o modelos, ya que se fabrican ajustándolas para proporcionar una dispersión de luz equivalente a los detectores del instrumento y para que coincida con los valores de la formacina en toda la escala para cada modelo de turbidímetro específico.

Con el tiempo, el SDVB se degrada potencialmente hasta en un 10% durante 12 meses. Las tolerancias nominales detalladas en los estándares SDVB definen esta disminución en el rendimiento a lo largo del tiempo, por lo que se recomienda su reemplazo cada año. La única preocupación de uso es evitar que los patrones se congelen. Es importante tener en cuenta este detalle a fin de conservarlas o transportarlas adecuadamente.  (Las SDVB son fabricadas por AMCO en los EE. UU)

Otros materiales de calibración que se emplean para validar que la calibración sigue siendo correcta, no como patrones, pueden ser de base gel que contienen óxidos metálicos o materiales de látex, así como materiales sólidos que proporcionan una trayectoria de dispersión estándar, como acrílicos y filtros de densidad neutra. Hay que tener cuidado con el manejo y el funcionamiento, verificando periódicamente con los patrones de calibración primarios.

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Métodos visuales para medir la turbidez

Los primeros métodos para medir la turbidez como indicador de la calidad del agua eran visuales.  Hemos de considerar que estos métodos son aproximativos. Uno de los primeros fueron los turbidímetros de Jackson Candle, un sistema desarrollado a principios del siglo XX, que consiste en un tubo de vidrio calibrado, una vela estándar y un soporte que alinea la vela y el tubo de vidrio. 

La turbidez se mide determinando el punto en el que la llama de la vela desaparece cuando se ve desde la parte superior del tubo de vidrio. Cuanto mayor sea la longitud de la muestra a la que desaparece la llama, mayor será la turbidez. Para su calibración se utilizaban suspensiones de arcilla en agua expresadas en JTU (unidades de turbidez Jackson) o mg/l de SiO2. Se trata de un sistema que se encuentra ya en desuso.

El otro método visual es el método disco Secchi, cuyo principio implica el oscurecimiento de un patrón estándar en un disco. Generalmente se usa para la medición de la turbidez de las aguas superficiales, como lagos y ríos. El disco se baja a la muestra hasta que ya no se puede visualizar el patrón marcado en el disco y tras medir la longitud de la cadena hasta alcanzar la profundidad donde desaparece la marca del disco, nos indica la profundidad de Secchi. Para una mayor precisión, se eleva nuevamente la cadena para ver de nuevo el patrón, se vuelve a medir la longitud de la cadena y se toma el valor promedio.

En el manual de calidad del agua de la OMS e ISO 7027, se hace referencia al método del Tubo de turbidez, que consiste en apoyar un tubo de tamaño pequeño en el fondo, donde existe una marca definida (cruz o círculo generalmente). Se vierte agua en el tubo y mirando directamente hacia abajo del tubo desde arriba, se continúa vertiendo la muestra hasta que la marca definida ya no sea visible. Para conocer el valor de turbidez, hay que visualizar el dato situado en el lado del tubo.

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