Turbidez
Turbidez — La turbidez es la pérdida de transmisión de un haz de luz a través de una muestra de agua causada por materia suspendida y disuelta, leída como luz dispersada en un ángulo fijo frente a una suspensión de referencia.
Medición nefelométrica
Medición nefelométrica — Una medición nefelométrica capta la luz dispersada a 90 grados del haz incidente, de modo que la señal procede solo de las partículas que en ese instante siguen suspendidas dentro del camino óptico.
| Nefelométrica, dispersión a 90 grados | 0,02 - 40 NTU |
|---|---|
| Relación, dispersión entre transmitida | 1 - 400 NTU |
| Luz transmitida, atenuación | 40 - 4000 NTU |
| Longitud de onda, práctica ISO 7027 | 860 nm |
| Longitud de onda, práctica nefelométrica clásica | 650 nm |
| Banda de proceso | Disposición | Mecanismo de la elección |
|---|---|---|
| Agua filtrada, sub-NTU | Nefelométrica, 860 nm | Con pocos sólidos la luz dispersada aún supera el piso de luz parásita del equipo |
| Agua cruda, decenas de NTU | Relación, doble camino | El cociente de los dos canales anula en gran parte la película sobre el cristal |
| Lecho de decantador, cientos de NTU | Luz transmitida | La dispersión se satura cuando las partículas se sombrean; la atenuación sigue creciendo |
| Efluente coloreado | 860 nm en vez de 650 nm | El color disuelto absorbe en el extremo rojo y suma turbidez aparente |
- Deriva ilustrativa de fondo a fondo entre limpiezas, muestra cruda
- 6.5% del fondo
- Fuente: Conjunto de datos ilustrativo, no medido.
¿Puede un solo sensor cubrir 0,05 NTU y 800 NTU a la vez?
No con un único camino óptico. El extremo bajo lo fijan la luz parásita interna y la dispersión de la propia ventana; el alto lo fija la dispersión múltiple cuando las partículas se sombrean entre sí. Un equipo que declara ambos extremos conmuta rango o camino, y la zona de conmutación es donde su especificación es más débil.
¿Por qué la turbidez del agua filtrada sube antes de que toque calibrar?
Porque lo primero que se mueve es la superficie óptica, no la electrónica. Una película de biopelícula u óxidos de hierro dispersa luz hacia el detector de 90 grados y la lectura sube; sacar el sensor y leer un patrón certificado en un vaso al misma temperatura separa ventana sucia de calibración driftada en menos de cinco minutos.
Todos los valores numéricos de esta página son valores de ejemplo. Sustitúyelos por medidas propias antes de publicar; ninguno debe tratarse como especificación.
Las cuatro decisiones, en el orden en que deben tomarse
Un sensor de turbidez se elige mal de cuatro maneras distinguibles, y las cuatro se ven sobre la mesa antes de comprar nada. La primera es una banda de medición que no contiene el rango real del proceso. La segunda es una geometría óptica elegida para una concentración de sólidos equivocada. La tercera es un intervalo de limpieza y calibración más largo que la velocidad con que la muestra real ensucia la ventana. La cuarta es una línea de muestra que retira las partículas que el sensor debía ver. Resuélvalas en ese orden: la primera respuesta cambia la tecnología y las otras tres solo cambian la especificación de un sensor ya elegido.
La banda se construye con muestras puntuales tomadas en todo el régimen de operación, incluidas arranque, lavado de filtros y errores de dosificación de coagulante, no con el rango que figura en la orden de compra anterior. Una banda derivada solo de datos rutinarios no contiene el pico de turbidez que llega tras una lluvia o una dosis mal ajustada, y el sensor se recorta justo cuando la medición vale algo.
Dónde se acaba la dispersión a 90 grados y empieza la atenuación
El detector nefelométrico está a 90 grados del haz y cuenta la luz desviada hacia él por partículas en suspensión. Su señal crece con los sólidos mientras cada partícula sea iluminada y vista de forma independiente. Cuando la muestra es tan densa que las partículas se sombrean y la luz rebota más de una vez, el canal de dispersión se comprime e incluso se invierte, de modo que una muestra más sucia puede leerse plana o más baja. Esa es la física del extremo alto de la banda de dispersión.
La atenuación mide la magnitud opuesta: la fracción del haz directo que sobrevive al camino de la muestra. Decae exponencialmente con los sólidos, así que tiene señal donde la dispersión ya no la tiene, y casi ninguna sensibilidad en el extremo bajo, donde la luz perdida es menor que el ruido del detector. Un equipo de relación mide dispersión y transmisión a la vez y entrega su cociente; una película sobre la ventana afecta a los dos canales en el mismo sentido, de modo que el cociente se mueve mucho menos que cada canal por separado. Por eso la relación es la opción práctica cuando la muestra ensucia el cristal pero todavía no exige atenuación.
Qué fija de verdad el cero, y cómo comprobarlo en cinco minutos
El piso de una medición de rango bajo lo fijan la luz parásita del interior de la carcasa y la dispersión de la propia ventana, no la electrónica. De ahí que un equipo de fondo amplio no pueda verificar un agua filtrada sub-NTU: en el fondo de su banda está informando de su propia óptica. El mismo mecanismo explica la deriva entre calibraciones: óxidos de hierro y de manganeso y la biopelícula dispersan luz hacia el detector, y todos crecen sobre una ventana mojada en la dirección de una lectura ascendente.
Las burbujas actúan al revés en un punto concreto. El aire arrastrado dispersa con fuerza, así que sube el canal de dispersión, y además refracta el haz fuera del canal de transmisión; ambos canales suben y la relación solo lo compensa en parte. Si la lectura se dispara durante el arranque de bombas y luego se asienta, revise el desaireación antes de tocar el sensor.
La prueba de campo no cuesta nada: lea el proceso, eleve el sensor a un vaso con patrón certificado a la misma temperatura y vuelva a leer. Si vuelve al valor del patrón, el problema era la suciedad del camino óptico; si conserva el mismo desfase, se movió la calibración.
Muestras coloreadas: el intercambio entre 650 nm y 860 nm
Dos prácticas documentadas difieren sobre todo en la longitud de onda. El enfoque nefelométrico clásico usa una fuente roja cerca de 650 nm; la práctica ISO 7027 usa infrarrojo cercano cerca de 860 nm. El color disuelto absorbe en el extremo rojo de esa pareja, de modo que un efluente con color húmico lee notablemente más alto en 650 nm que su dispersión real. Pasar a 860 nm elimina gran parte de esa absorción, y el precio es que la dispersión en infrarrojo cercano responde más al tamaño de partícula y al índice de refracción. Cambiar de longitud de onda tras cambiar de coagulante desplaza la correlación con el resultado de laboratorio, y esa correlación se reconstruye con muestras propias, no se supone.
Errores de instalación que dan un número estable pero equivocado
Una celda de muestra con zona muerta sedimenta sólidos fuera del haz: el sensor lee por debajo del valor real con una repetibilidad excelente, el peor tipo de error, porque nada parece estar mal. Mantenga el caudal por la celda dentro del rango que exige el fabricante, monte la celda de forma que no quede líquido estancado al parar el flujo y no coloque el sensor donde una válvula descargue turbulencia directa sobre el haz. En una línea de agua filtrada, la línea de muestra suele ser el instrumento: un tramo horizontal largo y lento cría biopelícula que se desprende hacia la celda, y el pico de turbidez de los primeros minutos tras el lavado del filtro llega al sensor sin que el lecho tenga la culpa. Revise la fontanería antes de recalibrar.