Medición del Oxigeno y Turbidez

Definición

El medidor de oxígeno se utiliza para medir la cantidad de oxígeno disuelto en líquidos. Normalmente se utilizan dos escalas de medición: partes por millón (ppm); o porcentaje de saturación (%), que se define como el porcentaje de oxígeno disuelto en 1 litro de agua, respecto la cantidad máxima de oxígeno disuelto que puede contener 1 litro de agua. Es necesario determinar la cantidad de oxígeno disuelto en el agua porque es un indicador de la calidad del agua. Así es importante, por ejemplo, controlar las aguas residuales urbanas e industriales donde las concentraciones bajas de este parámetro son un signo de contaminación.

Aplicaciones

Los medidores de oxígeno se usan para medir y controlar el contenido en oxígeno en los diversos puntos del circuito de agua de las instalaciones de calderas de vapor, para controlar posibles corrosiones debido al poder oxidante del oxígeno. Otra de los usos de los oxímetros es la prevención de la corrosión de metales, como en los sistemas de calefacción, donde uno de los factores que afectan el grado de corrosión es el porcentaje de oxígeno presente.

Otra aplicación muy importante es en piscicultura, donde el nivel de oxígeno debe ser controlado continuamente para obtener una reproducción óptima y evitar una alta mortalidad causada por niveles bajos de oxígeno. También en las centrales nucleares para medir el oxígeno presente en sus aguas pesadas.

Principio de Funcionamiento

El sistema convencional de medición de O.D. consiste en un medidor y una sonda polarográfica tipo Clark. La sonda es la parte más importante del sistema y la más delicada. La sonda consta de un ánodo de plata (Ag) revestido con un alambre de platino (Pt), que funciona como cátodo. Esto es insertado en una cubierta protectora llena de una solución electrolítica de cloruro potásico (KCI). La cubierta tiene en su extremo una membrana de Teflon®, un material permeable al gas que permite el paso del oxígeno presente en la solución, pero no el paso de la solución en si.

Mediante la aplicación de un potencial de 790 mV, el oxígeno presente en la célula se reduce a iones de hidróxido (OH-) en el cátodo, y se deposita cloruro de plata (AgCl) en el ánodo. Esta reacción provoca un flujo de corriente con intensidad proporcional a la cantidad de oxígeno presente en la muestra. El medidor convierte la medición del flujo de corriente en la concentración correspondiente de oxígeno disuelto.

Debe advertirse que la solubilidad del oxígeno depende de muchos factores, incluyendo la temperatura, presión atmosférica y salinidad de la solución. Algunos de los medidores de oxígeno de Hanna Instruments son capaces de compensar automáticamente estas variables, asegurando así mediciones incluso más precisas.

Sondas y Membranas de O.D.

Al ser la sonda muy sensible, se recomienda una serie de procesos de mantenimiento para garantizar mediciones precisas. La solución electrolítica debe ser mantenida al nivel fijado y debe ser reemplazada periódicamente. Cuando se reemplace la solución electrolítica, la sonda debe ser polarizada para eliminar cualquier oxígeno residual que haya quedado en la célula.

La duración del proceso de polarización varía desde unos minutos a varias horas, dependiendo de los instrumentos, y es uno de los factores que diferencian este tipo de instrumentos. Los medidores de oxígeno de Hanna Instruments completan el proceso de polarización en aproximadamente 6 minutos, lo que les sitúa entre los más rápidos de la industria.

Es importante evitar que queden burbujas de aire cuando el tapón es atornillado a la sonda. La membrana de Teflon® debe ser comprobada cuidadosamente, y en caso de rasguños, desgarros o perforaciones debe ser reemplazada. También se recomienda calibrar periódicamente el medidor en aire para volver a fijar los valores 100% (y en solución oxígeno cero, donde sea necesario). Siguiendo estas fáciles sugerencias, sus medidores permanecerán siempre precisos y fiables.

Turbidez 

Se entiende por turbidez o turbiedad la falta de transparencia de un líquido debido a la presencia de partículas en suspensión. Cuantos más sólidos en suspensión haya en el líquido (generalmente se hace referencia al agua), más sucia parecerá ésta y más alta será la turbidez. La turbidez es considerada una buena medida de la calidad del agua, cuanto más turbia, menor será su calidad.

Hay varios parámetros que influyen en la turbidez del agua. Algunos de estos son:

• Presencia de fitoplancton, o crecimiento de las algas;
• Presencia de sedimentos procedentes de la erosión;
• Presencia de sedimentos resuspendidos del fondo (frecuentemente revueltos por peces que se alimentan por el fondo, como la carpa);
• Descarga de efluentes, como por ejemplo escorrentías urbanas mezclados en el agua que se analiza.

Límite de turbidez del agua para consumo humano

Según la OMS (Organización Mundial para la Salud), la turbidez del agua para consumo humano no debe superar en ningún caso las 2 NTU, y estará idealmente por debajo de 1 NTU.

Los sistemas filtrantes, de las plantas de tratamiento del agua para consumo humano deben asegurar que la turbidez no supere 1 NTU* (0.6NTU para filtración convencional o directa) en por lo menos 95% de las muestras diarias de cualquier mes. A partir del 1 de enero de 2002, en los estándares de los EEUU, la turbidez no debe superar 1 NTU, y no debe superar 0.3 en 95% de las muestras diarias de cualquier mes.

Efectos de una alta turbidez en el agua

Las partículas suspendidas absorben calor de la luz del sol, haciendo que las aguas turbias se vuelvan más calientes, y reduciendo así la concentración de oxígeno en el agua (el oxígeno se disuelve mejor en el agua más fría). Además algunos organismos no pueden sobrevivir en agua más caliente, mientras que se favorece la multiplicación de otros.Las partículas en suspensión dispersan la luz, de esta forma decreciendo la actividad fotosintética en plantas y algas, que contribuye a bajar la concentración de oxígeno más aún.

Como consecuencia de la sedimentación de las partículas en el fondo, los lagos poco profundos se colmatan más rápido, los huevos de peces y las larvas de los insectos son cubiertas y sofocadas, las agallas de los peces se tupen o dañan.

El principal impacto de una alta turbidez es meramente estético: a nadie le gusta el aspecto del agua sucia. Pero además, es esencial eliminar la turbidez para desinfectar efectivamente el agua que desea ser bebida. Esto añade costes extra para el tratamiento de las aguas superficiales. Las partículas suspendidas también ayudan a la adhesión de metales pesados y muchos otros compuestos orgánicos tóxicos y pesticidas.

Medición de la turbidez

La turbidez se mide en Unidades Nefelométricas de turbidez, o Nephelometric Turbidity Unit (NTU).

El instrumento usado para su medida es el nefelómetro o turbidímetro, que mide la intensidad de la luz dispersada a 90 grados cuando un rayo de luz pasa a través de una muestra de agua.

La unidad usada en tiempos antiguos era la Unidad de Turbidez de Jackson (Jackson Turbidity Unit - JTU), medida con el turbidímetro de vela de Jackson. Esta unidad ya no está en uso estándar. En lagos la turbidez se mide con un disco Secchi.

1. Hay varios métodos para medir la turbidez. El LFRWMP utiliza un tubo de transparencia, que mide la profundidad a la que un patrón en forma de cruz en blanco y negro es visible en la parte inferior de un tubo lleno de agua corriente. Baja Transparencia está altamente correlacionado con alta turbidez en los arroyos. Otro método disponible para la medición de la turbidez utiliza la cantidad de luz transmitida a través de la muestra, e informa de los resultados en FAU, (Formazin Attenuation Units = Unidades de Atenuación de Formazin). Las mediciones más exactas de turbidez se hacen con un medidor de turbidez nefelométrica. Reportan en Medidores de turbidez en (Nephelometric Turbidity Units = Unidades Nefelométricas de Turbidez), y tienen una mayor capacidad para determinar niveles más bajos de turbidez. Para el LFRWMP, las mediciones de la sonda transparencia deben ser reportados en unidades de profundidad de centímetros (cm). Una transparencia de aproximadamente 25 a 35 cm es equivalente a aproximadamente 25 NTU. Una transparencia de> 60 cm es aproximadamente equivalente a una turbidez de <10 NTU. Una transparencia de aproximadamente 5 cm es aproximadamente equivalente a una turbidez de aproximadamente 200 a 300 NTU. Una relación más detallada y robusta entre la turbidez y transparencia para las corrientes en el noreste de Wisconsin aún no ha sido desarrollado. Una medición de la turbidez puede ser usada para proporcionar una estimación de la concentración de TSS (Sólidos Totales en Suspensión), lo que de otra forma es un parámetro tedioso y no fácil de medir.

Medición de radiación

La radiación y los materiales radioactivos son comunes en más industrias de las que la gente se imagina. Donde sea que la radiación se use o esté presente, es necesario poder detectar su presencia. Se emplea la misma tecnología de detección tanto para detectar y medir la radiación involucrada en un proceso como para asegurar que no se ha liberado radiación. Estas tecnologías de detección se clasifican en dos categorías básicas: instrumentos de conteo de partículas e instrumentos de medición de dosis.

Contadores a gas

Todos los contadores de partículas miden el número o el porcentaje de partículas (alfa, beta y gamma) que ingresan a la parte donde está el sensor del dispositivo. Un contador a gas utiliza un cilindro que contiene una pequeña cantidad de gas, y a lo largo de éste existe una diferencia de potencial. Las partículas producto de una radiación de ionización ingresan a la cámara y ionizan pequeñas cantidades de gas. Lo que mide el detector es el cambio de voltaje resultante, una medida del número o porcentaje de interacciones entre las partículas y el gas. Un contador a gas muy común es el detector de Geiger-Muller, cuyo icónico ruido de clic es lo que la mayoría de la gente asocia con los contadores de radiación.

Contadores de centelleo

Los contadores de centelleo se basan en la interacción entre partículas de radiación y algún material líquido o sólido en vez de usar un gas y el principio físico de la ionización. Los contadores de centelleo son transductores; la energía cinética proveniente de la partícula es convertida en un haz de luz debido a su interacción con el medio líquido o sólido, usándose distintos medios según el tipo de radiación que se quiera detectar. Estos haces o estallidos de luz (centelleos) son amplificados mediante tubos fotomultiplicadores, y registrados por el detector. Luego, puede hacerse un conteo de los impulsos y ordenarlos en base a las características de los pulsos.

Dosímetros

 

Los dosímetros también usan la interacción entre la radiación y algún material, pero no miden el flujo de la partícula (porcentaje de partículas que impactan el medio de detección), sino la dosis efectiva de radiación. Éste corresponde con la cantidad de energía que depositaría la radiación de ionización en un material particular de interés. Este medio suele ser, con frecuencia, tejido humano. Los dosímetros suelen ser usados por personal que trabaja en ambientes donde podrían entrar en contacto con radiación, y se utilizan para determinar cuánta radiación ha absorbido la persona (su dosis). El material del dosímetro registra la energía y los efectos de la radiación absorbida, y esto puede representar la dosis equivalente de, por ejemplo, la persona que está usando el dosímetro. El primer tipo de dosímetro usado ampliamente constaba de una pieza pequeña de película cubierta en un material que la protegía de la exposición a la luz visible. La película estaba expuesta a una predeterminada dosis de radiación. En la actualidad, existe una variedad de clases de dosímetros para diferentes propósitos y tipos de radiación.