Turbidez

¿Qué es la turbidez?

La definición de turbidez es la turbidez o neblina de un fluido causada por sólidos en suspensión que normalmente son invisibles a simple vista. La medición de la turbidez es una prueba importante para determinar la calidad del agua. Es una propiedad óptica agregada del agua y no identifica sustancias individuales; Simplemente indica que hay algo ahí.

El agua casi siempre contiene sólidos en suspensión que consisten en muchas partículas diferentes de tamaños variados. Algunas de las partículas son lo suficientemente grandes y pesadas como para acabar depositándose en el fondo de un recipiente si se deja una muestra en pie (estos son los sólidos sedimentables). Las partículas más pequeñas solo se asientan lentamente, si es que se asientan (estos son los sólidos coloidales). Son estas partículas las que hacen que el agua parezca turbia.

El término turbidez (también llamada neblina) también puede aplicarse a sólidos transparentes como el plástico y el vidrio.

¿Qué causa la turbidez?

Organismos como el fitoplancton pueden contribuir a la turbidez en aguas abiertas. La erosión y los efluentes de zonas altamente urbanizadas contribuyen a la turbidez de las aguas en esas zonas. La construcción, la minería y la agricultura alteran el suelo y pueden provocar niveles elevados de sedimentos que se desbordan hacia los cursos de agua durante las tormentas. Las aguas pluviales de superficies pavimentadas como carreteras, puentes y aparcamientos también contribuyen a la turbidez.

En el agua potable, cuanto mayor es el nivel de turbidez, mayor es la probabilidad de que quienes la usan puedan desarrollar enfermedades gastrointestinales. Contaminantes como virus y bacterias patógenas pueden adherirse a los sólidos en suspensión. Estos sólidos interfieren entonces con la desinfección.

Altos niveles de turbidez pueden reducir la cantidad de luz que llega a profundidades más bajas en cuerpos de agua como ríos, lagos y embalses, lo que inhibe el crecimiento de algunas plantas acuáticas y puede afectar negativamente a especies que dependen de ellas, como peces y mariscos. Altos niveles de turbidez también dificultan la capacidad del pez para absorber el oxígeno disuelto. Esta condición ha sido observada y documentada en toda la bahía de Chesapeake, en la región del Atlántico Medio de Estados Unidos.

¿Cómo se mide la turbidez?

La medida más común de turbidez en Estados Unidos son las Unidades de Turbidez Nefelimétrica (NTU).

Existen varias formas de comprobar la turbidez en el agua, siendo la más directa una medida de atenuación, o reducción de la resistencia, de una fuente de luz al pasar por una muestra de agua. Un sistema más antiguo se llamaba método de la vela de Jackson, con unidades expresadas como JTU o Unidades de Turbidez de Jackson. Utilizaba una llama de vela vista a través de una columna transparente llena de agua. La longitud del agua a través de la que se podía ver la vela estaba relacionada con la turbidez en la muestra de agua. Con la llegada de la tecnología de contadores electrónicos, este método dejó de utilizarse.

Las partículas suspendidas en el agua dispersarán un haz de luz enfocado en ellas. La luz dispersada se mide entonces en varios ángulos respecto al camino de la luz incidente. Esto se acepta ahora como una medida más precisa de la turbidez. Para medir la turbidez de esta manera, utiliza un nefelómetro, como el LaMotte 2020we. Nephele es la palabra griega para «nube»; métrica significa «medir». Nephelométrico , por tanto, significa «medir la turbidez». La mayoría de los nefelómetros miden la luz dispersada a 90°. Si más luz puede llegar al detector, significa que hay muchas partículas pequeñas dispersando el haz fuente; menos luz llega al detector significa menos partículas. Las Unidades de Turbidez Nefelimétrica (NTU) son las unidades de medida utilizadas por un nefelómetro que cumplen con los criterios de diseño de la EPA. La cantidad de luz dispersada está influida por muchos aspectos de las partículas como el color, la forma y la reflectividad. Por esto, y porque las partículas más pesadas pueden asentarse rápidamente y no contribuir a la lectura de turbidez, la relación entre turbidez y sólidos en suspensión total (TSS) puede cambiar dependiendo del lugar donde se haya recogido la muestra de prueba.

Para medir la turbidez en aplicaciones ambientales, como océanos, ríos y lagos, se puede utilizar un disco de Secchi. Es un disco blanco y negro que se baja al agua hasta que ya no se ve. A esa profundidad (llamada profundidad de Secchi) el número correlacionado se registra como una medida de la claridad del agua. La ventaja de usar este dispositivo en aguas abiertas es la capacidad de medir la turbidez a diversas profundidades donde hay múltiples capas de turbidez. Este dispositivo también es fácil de usar y relativamente económico.

Normas y métodos de ensayo del agua potable

Muchas cosas pueden afectar a la calidad del agua potable, por lo que las regulaciones gubernamentales fijan el nivel de turbidez permitido. En Estados Unidos, los sistemas públicos de agua potable que utilizan floculación o filtración directa para el control de la turbidez no pueden superar la unidad de turbidez nefelométrica (NTU) de 1,0 al salir de la planta de tratamiento. En las muestras recogidas para la medición de turbidez, la turbidez debe mantenerse inferior o igual a 0,3 NTU para al menos el 95 por ciento de las recogidas en cualquier mes. Si un sistema público de agua potable utiliza cualquier filtración distinta a la floculación o filtración directa, entonces están sujetos a su límite de estado individual, pero incluso estos no deben superar un nivel de turbidez de 5 NTU. Normalmente, las compañías eléctricas intentan mantener un nivel de turbidez de aproximadamente 0,1 NTU.

Métodos analíticos

Los métodos de prueba analíticos publicados para la turbidez incluyen:

• Método Nº 180.1 de la EPA de EE. UU., «Turbidez»
• ISO 7027 «Calidad del agua: determinación de la turbidez»
• «Métodos Estándar,» nº 2130B.
• Numerosos métodos ASTM

Nefelómetros y Turbidímetros

En esta discusión nos centraremos en el uso de nefelómetros y turbidímetros para analizar la turbidez en el agua potable y en aplicaciones medioambientales e industriales. La diferencia entre ambos es sutil. Si el detector de luz está en un ángulo de 90° respecto a la fuente, el fotómetro se considera un nefelómetro; si está en un ángulo de 180°, entonces es un turbidímetro. Como la fuente o fuentes de luz en la mayoría de los medidores portátiles contienen ambos tipos de detectores, los medidores suelen llamarse turbidímetros.

Como se ha mencionado antes, la medición de la turbidez en el agua potable es importante debido a la posibilidad de que las bacterias puedan utilizar las partículas en suspensión para «esconderse» de los químicos que las compañías eléctricas usan para la desinfección. Las partículas también interactúan con los desinfectantes, dificultando mantener un residuo lo suficientemente alto como para neutralizar eficazmente los patógenos presentes.

Un medidor de turbidez con un diseño especificado por ISO utiliza un LED infrarrojo (IR-LED) con una longitud de onda de 860 nm y un camino de luz colimado requerido para los métodos: ISO 7027/DIN EN 27027 (EN ISO 7027).

Los medidores de turbidez con diseños especificados por la EPA utilizan lámpara de tungsteno incandescente y son necesarios para el muestreo de cumplimiento según el método EPA 180.1 para la determinación de la turbidez por nefelometría, que establece:

«Las diferencias en el diseño físico de los turbidímetros provocarán diferencias en los valores medidos de turbidez, aunque se use la misma suspensión para la calibración. Para minimizar tales diferencias, deben observarse los siguientes criterios de diseño:

1. Fuente de luz: Lámpara de tungsteno que funcionaba a una temperatura de color entre 2200 y 3000°K.
2. Distancia recorrida por la luz incidente y la luz dispersa dentro del tubo de muestra: total no debe exceder 10 cm.
3. Detector: Centrado a 90° respecto al camino de la luz incidente y no superar los ±30° desde 90°. El detector, y el sistema de filtros si se utilizan, deben tener una respuesta pico espectral entre 400 nm y 600 nm.

La sensibilidad del instrumento debería permitir detectar una diferencia de turbidez de 0,02 NTU o menos en aguas con turbidez inferior a 1 unidad. El instrumento debe medir una turbidez de 0 a 40 unidades. Puede ser necesario disponer de varios rangos para obtener tanto una cobertura adecuada como una sensibilidad suficiente para turbidez baja.»

Es importante determinar qué tipo de medidor usar antes de comprar. Una empresa de agua potable que cumpla con el método EPA 180.1 debe utilizar un nefelómetro tipo tungsteno. Para la mayoría de las demás aplicaciones debe utilizarse el turbidímetro ISO tipo IR-LED.

La razón de esto es que una fuente de luz infrarroja minimizará o posiblemente eliminará la influencia de la coloración en una muestra. Estas pueden perder algo de sensibilidad a las partículas más pequeñas en esta longitud de onda de 860nm porque las partículas más pequeñas tienden a dispersar menos luz a 860nm que a longitudes de onda visibles. El medidor tipo tungsteno de «luz blanca» tendrá una mayor sensibilidad para esas partículas pequeñas, pero perderá precisión cuando haya color en la muestra.

Es importante recordar que, en ambos tipos de medidores portátiles de turbidez, las partículas flotantes y en movimiento pueden causar pequeñas desviaciones de medición. Para que estos medidores ofrezcan los mejores resultados posibles, siempre se debe medir la muestra inmediatamente, ya que las partículas se asentan con el tiempo. Es mejor mantener una temperatura constante de la lámpara sin encender y apagar el fotómetro con frecuencia entre análisis de muestras. Además, la posición en las celdas de la muestra debe marcarse al colocarse en la cámara de muestra para eliminar variaciones en los viales de vidrio.

Muestreo, calibración y análisis

Para los fines de esta discusión, se utilizará como ejemplo el Medidor de Turbidez LaMotte 2020we/wi. La mayoría de los medidores de turbidez portátiles siguen procedimientos similares para calibración y prueba. Es importante seguir siempre las recomendaciones del fabricante para el uso, cuidado y almacenamiento del contador.

El medidor debería venir con un conjunto de estándares de turbidez. Si no es así, compra los estándares que el fabricante recomienda para esa unidad. Los medidores we/wi de 2020 vienen con un estándar en blanco, o 0 NU, uno estándar de 1 NTU y otro de 10 NTU. Se pueden adquirir estándares adicionales a nivel NTU por separado. Elige siempre estándares cercanos al rango de muestras de turbidez que se van a analizar. Para obtener los resultados más precisos, selecciona estándares en el rango más pequeño posible. El medidor debe calibrarse al menos una vez al mes, pero la calibración debe revisarse diariamente para asegurarse de que sigue siendo precisa. Se puede realizar una comprobación escaneando una muestra de uno de los estándares para comprobar que el contador sigue marcando el correcto.

Comprobar la turbidez en sistemas de agua regulados es un paso fundamental para garantizar el cumplimiento y la eficacia del tratamiento. Los mejores resultados se obtienen con una atención cuidadosa al procedimiento y la técnica. El mantenimiento del equipo, incluyendo el medidor, los tubos y la cámara de muestras, así como un manejo cuidadoso de las muestras, minimizará las interferencias y proporcionará los resultados más precisos. Revisa periódicamente la cámara de muestra en el medidor para determinar si ha habido algún arañazo. Si es así, que cambien la recámara lo antes posible. Lo mismo ocurre con los tubos de muestra si se rayan. No se recomienda aplicar aceite de silicona sobre superficies de vidrio rayadas, ya que esto puede producir una superficie irregular de aceite en el tubo y alterar las lecturas finales.

Por muy bien diseñado que esté un medidor, solo puede funcionar correctamente si se presta atención a estos detalles y se siguen las calibraciones adecuadas.