Por: Lic. Mabel Delgado de Meave
Supervisora Unidad de Metrología Química - IBMETRO
El Instituto Boliviano de Metrología, IBMETRO, está
realizando el Programa “Fomento a la Infraestructura de la Calidad que apoya
las mediciones en agua potable y aguas residuales”. Este Programa contribuye a
mejorar las capacidades técnicas de los laboratorios del sector agua, principalmente
y no exclusivamente los parámetros de control mínimo de la Norma NB 512:2016
Agua Potable – Requisitos.
En la actualidad se está trabajando en los
parámetros, turbidez y conductividad electrolítica. Para mejorar esta capacidad
técnica, es importante que los laboratorios dispongan de materiales de
referencia que les permitan realizar ejercicios de validación, que soporten la
confiabilidad de los resultados de medición. Un material reconocido para la
calibración de estos instrumentos es la formazina, pero se necesita además contar
con un material caracterizado para el parámetro turbidez en la matriz de
medición, en este caso agua.
Estos servicios serán implementados en IBMETRO
para apoyar al sector y estarán disponibles en el segundo semestre del año.
A continuación, se presentan de forma resumida algunas
cuestiones que ayudan a la comprensión de este parámetro y los detalles a tener
en cuenta cuando se realiza la medición.
La cantidad expresada como turbidez se puede entender
como "la disminución de la transparencia de una muestra líquida debido a
la presencia de materia sin disolver", es una medida de la relativa
claridad de una muestra, y una característica cualitativa que es impartida por
sólidos que obstruyen la transmisión de la luz en la muestra. Por lo tanto, no
se mide directamente las partículas en suspensión, sino el efecto de la
dispersión de la luz que ejercen estas partículas.
En consecuencia, es posible cuantificar la
presencia de una cantidad de partículas suspendidas (limo, arcilla, algas, materia
orgánica, microorganismos y otras materias no disueltas), midiendo sus
propiedades ópticas, debido a la cantidad de luz dispersada desde la dirección
de la luz incidente, técnica denominada nefelometría.
En Bolivia se cuenta con la Norma NB 514:2016 Agua
potable - Determinación de la turbiedad y también se encuentran los
procedimientos en normas internacionales.
Este parámetro está vinculado al de calidad del
agua y es controlado además en el Reglamento Nacional de Control de la Calidad
de Agua para consumo humano, actualmente en actual revisión para aprobación, como
uno de los parámetros de control mínimo. La Norma NB 512:2016 Agua Potable –
Requisitos, establece que el agua potable debe tener una turbidez de 0 – 15
NTU. NTU significa “Nefelometric Turbidity Unit” o UNT “Unidades Nefelométricas
de Turbidez”.
La medición, aparentemente sencilla y rápida está
basada en el gráfico a continuación:
El rayo de luz proveniente de la lampara es
relativamente inalterado cuando se transmite a través de agua pura, aunque
incluso las moléculas en un fluido puro dispersan luz hasta cierto punto. Por
lo tanto, ninguna solución tiene turbidez cero.
En muestras que contienen sólidos suspendidos, la manera en que la
muestra interfiere con la transmitancia de la luz está relacionada con el
tamaño, forma y composición de las partículas en la solución y la longitud de
onda (color) de la luz incidente. La dispersión de la luz se intensifica a
medida que la concentración de partículas aumenta.
INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN DE TURBIDEZ
El instrumento usado para medir turbidez puede ser un nefelómetro
o un turbidímetro.
Hoy en día, muchos tipos de instrumentos están
disponibles para medir desde un nivel extremadamente bajo de turbidez hasta un
rango extremo de tamaños de partículas de muestra y en diferentes composiciones.
La capacidad del instrumento para medir un rango amplio de turbidez depende de
su diseño.
Para funcionar apropiadamente el instrumento debe cumplir ciertos criterios:
- Las
especificaciones del instrumento se adecuan al cumplimiento de las normas.
- El
instrumento cumple con las especificaciones elaboradas por el laboratorio
- El
instrumento puede ser operado fácilmente.
El sistema óptico básico del nefelómetro típicamente consta
de una fuente de luz, lente y aberturas para enfocar la luz, un detector a 90˚ para medir la luz
dispersa. La
longitud de onda de la radiación incidente debe ser de 860 nm. La fuente de luz
puede ser lámpara de tungsteno; diodos ó láser. El ancho de banda espectral
debe ser menor o igual a 60 nm. La distancia recorrida por la luz incidente y
dispersada dentro del tubo de muestra, no debe exceder 10 cm.
Los nefelómetros deben estar diseñados para
detectar nada o niveles muy pequeños de luz extraviada, con el objeto de no
interferir en mediciones de turbidez de baja concentración.
ASPECTOS PRÁCTICOS EN LA MEDICIÓN DE TURBIDEZ
·
Para mediciones de turbidez, el único estándar que se
ha demostrado que cumple con los requisitos de estándar primario, es el
polímero blanco formazina, utilizado para realizar la escala convencional de
unidades de turbidez. La formazina es preparada a través de una reacción de
condensación que involucra sulfato de hidrazina y hexametilentetramina disuelta
en agua.
Pesando y disolviendo con precisión 5000 g de sulfato
de hidrazina (grado ACS del 99% de pureza) y 50 g de hexametilentetramina (al
menos 98% de pureza) en 1 L de agua destilada, la solución desarrolla una
turbidez blanca después de 48 h. Esto es igual a 4000 NTU. Entonces, bajo
condiciones ambientales ideales condiciones de temperatura (25˚C ± 3˚C) y luz, esta
formulación puede prepararse repetidamente con una precisión de 1% a partir de
materias primas rastreables. Pero su estabilidad química es altamente
dependiente de las condiciones de almacenamiento, ya que la exposición al calor
o la luz solar directa y la exposición prolongada al ambiente puede disminuir
su vida útil.
·
LUZ EXTRAVIADA
La luz extraviada puede provenir de varias fuentes:
celdas de muestra con superficies rayadas o imperfectas, reflejos dentro del compartimiento
de la celda, reflejos dentro del sistema óptico, lámparas que emiten luz
divergente, y en menor extensión el sistema electrónico. Al diseñar un
instrumento, se usan lentes, aberturas, espejos negros y varias trampas de luz para
ayudar a minimizar la luz dispersa. Sin embargo, hay un contribuyente significativo
a la luz extraviada que el diseño no puede completamente controlar y es la
contaminación debida al polvo dentro de la celda de muestra y en los compartimentos
ópticos del instrumento. Con el tiempo, la luz difusa en un turbidímetro
aumentará a medida que la contaminación del polvo aumenta y dispersa la luz.
·
PULIDO DE LA CELDA DE
MEDICIÓN
Las celdas de muestra deben mantenerse pulidas. Pulir
el exterior de las celdas de muestra con aceite de silicona ayuda a evitar que
las partículas se adhieran a las paredes exteriores. El aceite de silicona
también ayudará a reducir la luz dispersa al llenar las pequeñas imperfecciones
que de otra manera dispersarían la luz.
·
ELIMINACIÓN DE BURBUJAS
Las pequeñas burbujas de aire pueden ser una fuente de
interferencia positiva en la medición de la turbidez. La mejor manera de
disminuir esta interferencia es dejar reposar la para que la muestra varios
minutos para que las burbujas desalojen.
TURBIDEZ
VS SÓLIDOS SUSPENDIDOS
El ensayo tradicional de sólidos suspendidos totales en
una muestra, se realiza generalmente por métodos gravimétricos, los cuales
consumen tiempo, y que puede llegar de dos a cuatro horas para completarlos.
Por lo tanto, si se encuentra un problema, a menudo es demasiado tarde para
hacer una corrección rápida al proceso. Sin embargo, con la medición de la turbidez
se puede tener un resultado rápido de la cantidad de sólidos suspendidos en la
muestra de manera más rápida. Para validar resultados sin embargo se debe
establecer una correlación entre la turbidez y los sólidos suspendidos totales
(SST) de la muestra. Si existe tal correlación, entonces un nefelómetro se
puede utilizar para controlar los cambios de SST en una muestra, lo que resulta
en un análisis rápido. El tiempo de respuesta a un cambio en el SST de un
proceso se puede reducir de horas a segundos con el uso de un nefelómetro.
CONCLUSIONES
La turbidez es uno de los parámetros más
importantes en la calidad del agua, es un indicativo de su contaminación, tiene
un papel importante en el desempeño de laboratorios de prueba de análisis de
las plantas de tratamiento de aguas residuales y de plantas purificadoras agua.
Es importante realizar la elección de
instrumentos apropiados, validar los métodos de medición, contar con materiales
de referencia adecuados para lograr la confiabilidad de resultados.
REFERENCIAS
Mirella Buzoianu “Practical considerations on the traceability to
conventional scales” Accred Qual Assur
(2000) 5:142–150
Michael J. Sadar “TURBIDITY SCIENCE” Technical Information Series—Booklet No. 11
La Guía Metas “Medición de Turbidez en la Calidad
del Agua”
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