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Información sobre la turbidez y los turbidímetros

Esta medida es una de las más utilizadas porque no necesita de reactivos, es decir, las mediciones son inmediatas y su manejo es sencillo, por lo que se ha convertido en imprescindible en el monitoreo general de la calidad del agua y se emplea tanto en el control en laboratorios (permite evaluar la calidad de las aguas y determinar el nivel de la transparencia de diferentes líquidos, como vinos o colutorios bucales, entre otros muchos) como en el control de procesos mediante medidas on-line en potabilización de aguas, aguas residuales, acuicultura, monitoreo ambiental, piscinas y spas, entre otros.

En la actualidad, el método más utilizado es la medida mediante turbidímetros, entre otras cosas por su facilidad de uso y su alta precisión y repetitividad, son los turbidímetros, instrumentos electrónicos que utilizan celdas fotoeléctricas que miden la luz dispersada a 90º (medición nefelométrica). Los turbidímetros no requieren tiempo de calentamiento y proporcionan un rendimiento a largo plazo sin necesidad de reemplazar la lámpara.

La escala de longitudes de onda utilizada en la medición de turbidez se sitúa en la zona visible mediante una fuente de luz: una lámpara de tungsteno (400 y 600 nm) - según la norma EPA 180.1 8- o un infrarrojo cercano (NIR) 860 nm, si se mide con instrumentos según el método ISO 7027. Para valores de turbidez por encima de 40 NTU, es muy importante efectuar calibraciones con patrones adecuados a los rangos de medida.

El método de la lámpara de tungsteno puede verse afectado por la absorción de luz visible por la muestra, en cambio no afecta al sistema de luz infrarroja, por este motivo este sistema infrarrojo se utiliza en todo tipo de líquidos incluso coloreados, como vinos, etc.

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Tipos de termohigrómetros

La gran mayoría de los termohigrómetros que encontramos hoy en día en el mercado son portátiles, por su facilidad de transporte y la posibilidad de efectuar mediciones en diferentes localizaciones, mapeos de almacenes, etc.  La elección de un modelo u otro dependerá básicamente de la aplicación, teniendo en cuenta el tipo y forma de la sonda: formas planas para la medida en papel o cartón, forma de punta para medida en granos, etc.

Asimismo, gran parte de los termohigrómetros cuentan también con un registro de datos (datalogger), que además de efectuar la medición, permiten guardar lecturas con información de fecha y hora y, posteriormente, descargar los datos en el ordenador para obtener hojas de cálculo, u otros formatos.

Este tipo de termohigrómetros incluyen:

  • Cálculo del punto de rocío
  • Temperatura máxima y mínima
  • Cálculo de valores medios
  • Alarmas acústicas y ópticas en caso de exceder valores límites
  • Conexión con ordenador

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Funcionalidad de los termohigrómetros

Los termohigrómetros son instrumentos que miden la temperatura y humedad relativa o “RH”. Miden la cantidad de agua en el aire en forma de vapor, comparándolo con la cantidad máxima de agua que puede ser mantenida a una temperatura concreta.

La humedad relativa es la relación entre la humedad absoluta y el vapor de saturación, expresada en %. La humedad relativa (HR) de una mezcla de aire y agua se define como la relación de la presión parcial de vapor de agua (PH2O) en la mezcla a la presión de vapor de equilibrio del agua (P*H2O) sobre una superficie plana de agua pura a una temperatura concreta.

Para calcular el HR, se emplea la siguiente fórmula matemática: HR= (PH2O) / (P*H2O).

Por tanto, por ejemplo, si la humedad es del 50% a 23°C, esto indica que el aire contiene el 50% del nivel máximo de vapor de agua que podría mantener a esa temperatura. En cambio, si midiera 100% de humedad relativa, indicaría que el aire está en su máxima saturación.  

La humedad relativa depende fuertemente de la temperatura. También la presión cambia la humedad relativa: si ésta se duplica (a temperatura constante), la humedad relativa aumentará en un factor de dos.

La humedad relativa influye tanto en las personas como en objetos, materiales o productos, por lo que es de suma importancia tener un control sobre ella y en muchos casos los termohigrómetros son de uso obligado para cumplir la normativa (GMP, Good Manufacturing Process) marcada por las autoridades reguladoras sobre el buen estado de conservación de productos en múltiples campos como el sector alimentario y farmacéutico, entre otros.

Punto de rocío

Cuando el aire húmedo entra en contacto con una superficie o aire más frío, el vapor de agua condensa y produce gotas de agua, un fenómeno que se conoce como 'punto de rocío'.

Aplicaciones de los termohigrómetros

Los termohigrómetros tienen múltiples aplicaciones en sectores muy diversos como pueden ser:

  • Museos: controlan la humedad relativa de las diferentes salas con el objetivo de evitar el deterioro de las obras de arte.
  • Bibliotecas: en estos edificios es indispensable controlar la humedad relativa para asegurarse tanto de la conservación de los libros y otros materiales como del adecuado manteniendo de la calidad del aire para los usuarios.
  • Hospitales y edificios públicos: para garantizar una excelente ratio entre temperatura y humedad y mantener la calidad del aire interior, ya que la humedad relativa afecta también a las personas.
  • Invernaderos: a fin de disponer las condiciones óptimas para el crecimiento de las plantas.
  • Centro de datos: los equipos informáticos necesitan unas condiciones específicas de temperatura y humedad, por lo que es imprescindible su control.
  • Almacenes: puertos y aeropuertos, fábricas, laboratorios, grandes superficies, etc.
  • Laboratorios

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Aplicaciones mediante el control de oxígeno disuelto

En piscicultura es necesario medir la cantidad de oxígeno disuelto en el agua, que dependerá de la especie, de su estado físico, la temperatura del agua (los peces son animales de sangre fría, por lo que ellos utilizan más oxígeno a temperaturas altas, cuando su velocidad metabólica aumenta), los contaminantes presentes, y más.

Consecuentemente por esto es imposible predecir con precisión el mínimo nivel de oxígeno disuelto en el agua para peces específicos y animales acuáticos. Por ejemplo, a 5oC, la trucha usa sobre 50-60 miligramos (mg) de oxígeno por hora, a 25oC, deberían necesitar cinco o seis veces esa cantidad. 

La cantidad mínima estimada de oxígeno disuelto, controlada con oxímetros portátiles, que soportara una gran y diversa población de peces, es de 4 a 5 partes por millón (ppm). El nivel de oxígeno disuelto en las buenas aguas de pesca generalmente tiene una media de 9.0 partes por millón (ppm).

En la elaboración de cerveza, los niveles correctos de oxígeno disuelto deberían ser menores a 100 ppb (partes por billón), dependiendo en gran medida de la cantidad de oxígeno disponible durante el proceso de fermentación, estos valores son los adecuados para obtener una cerveza con el color, turbidez, aroma y sabor adecuados. También se obtiene de esta manera, una vida útil más alta. La cerveza fabricada está sujeta a la oxidación y es importante evitar que entre en contacto con el oxígeno en el momento de embotellarla, ya que produciría un cambio en su sabor (producido por la reacción de los polifenoles) e incluso en su color.

El oxígeno interviene de forma crucial en el proceso enológico completo, desde la recogida de la uva hasta el embotellado del vino y define las características sensoriales finales de los vinos. Para producir vinos de calidad, es recomendable la oxigenación controlada de mostos y vinos durante su procesamiento, obteniendo beneficios como la estabilización del color, la reducción de la astringencia y el amargor y el empleo de menores dosis de sulfuroso. Se mide el oxígeno disuelto en el vino con oxímetros portátiles en barricas, depósitos y en botellas (en el espacio de cabeza de la botella e incluso el que entra a través del tapón) y dado que se conoce que cada mg de O2 disuelto es capaz de consumir 4 mg de SO2 libre, nos da la pauta para el ahorro en la adición del SO2, importante para mantener el sabor y aroma adecuado.

Más información sobre instrumentos para medir oxígeno disuelto

 

 

Afectaciones en el agua debidas a la concentración sobre el oxígeno disuelto

A mayor temperatura, el oxígeno disuelto es menos soluble en agua. Esto significa que cuando el agua está demasiado caliente no habrá suficiente oxígeno en el agua. También cuando hay muchas bacterias o minerales acuáticos en el agua, forman una sobrepoblación, consumiendo el oxígeno disuelto en grandes cantidades.

Los niveles de oxígeno también pueden ser reducidos a través de la sobre-fertilización (altos contenidos de nitratos y fosfatos) por la fuga desde los campos de cultivos. Bajo de estas condiciones, el número y el tamaño de las plantas acuáticas aumenta en gran cantidad, enturbiando el agua y las plantas utilizaran todo el oxígeno disuelto disponible para respirar, causando la muerte de la fauna (peces, etc.).

Cuando las plantas mueran, llegarán a ser comida para las bacterias, las cuales tendrán alta multiplicación y usarán a su vez grandes cantidades de oxígeno, causando la muerte del medio acuático. Para evitarlo es imprescindible controlarlo en diferentes procesos, no solo agrícolas, siendo uno de los más importantes en el tratamiento de las aguas residuales, donde el oxígeno se utiliza para descomponer las sustancias orgánicas (degradación del carbono, la nitrificación y la desnitrificación en el tanque de aireación en las depuradoras) y el control preciso del aporte de oxígeno supone un ahorro muy importante y este análisis se lleva a cabo mediante oxímetros.

Otro uso es el control del contenido de oxígeno en los sistemas de agua de alimentación, que deben mantener niveles de oxígeno lo más bajo posible, a fin de minimizar el peligro de corrosión en calderas y tuberías.

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