¿Cómo se mide la turbidez del agua?

¿Qué es la turbidez?

La turbidez es una medida de la turbidez o neblina de un líquido, comúnmente empleada para evaluar la calidad del agua en cuerpos de agua naturales, como ríos, lagos y océanos, así como en sistemas de tratamiento de agua. Se origina debido a la presencia de partículas en suspensión, como limo, algas, plancton y subproductos industriales, que dispersan la luz que atraviesa la columna de agua.
La turbidez se cuantifica típicamente en unidades nefelométricas de turbidez (NTU), donde los valores más altos indican una mayor opacidad del agua. Esta unidad se basa en la cantidad de luz dispersada por las partículas suspendidas en el agua, medida con un nefelómetro. El nefelómetro proyecta un haz de luz a través de la muestra y detecta la luz dispersada por las partículas suspendidas en un ángulo de 90 grados. Los valores más altos de NTU indican una mayor turbidez o turbidez del agua. Los valores más bajos de NTU indican un agua más clara.
Por ejemplo: el agua clara puede tener un valor NTU cercano a 0. El agua potable, que debe cumplir con estándares de seguridad, normalmente tiene un NTU menor a 1. El agua con altos niveles de contaminación o partículas suspendidas puede tener valores NTU de cientos o miles.

¿Por qué medir la turbidez de la calidad del agua?

Los niveles elevados de turbidez pueden provocar varios efectos adversos:
1) Menor penetración de la luz: esto perjudica la fotosíntesis en las plantas acuáticas, alterando así el ecosistema acuático más amplio que depende de la productividad primaria.
2）Obstrucción de los sistemas de filtración: Los sólidos suspendidos pueden obstruir los filtros en las instalaciones de tratamiento de agua, aumentando los costos operativos y reduciendo la eficiencia del tratamiento.
3）Asociación con contaminantes: Las partículas que causan turbidez a menudo sirven como portadoras de contaminantes dañinos, como microorganismos patógenos, metales pesados ​​y productos químicos tóxicos, lo que representa riesgos tanto para el medio ambiente como para la salud humana.
En resumen, la turbidez sirve como un indicador crítico para evaluar la integridad física, química y biológica de los recursos hídricos, particularmente dentro de los marcos de monitoreo ambiental y salud pública.
¿Cuál es el principio de medición de la turbidez?

El principio de medición de la turbidez se basa en la dispersión de la luz al atravesar una muestra de agua con partículas en suspensión. Al interactuar con estas partículas, la luz se dispersa en diversas direcciones, y su intensidad es directamente proporcional a la concentración de partículas presentes. Una mayor concentración de partículas produce una mayor dispersión de la luz, lo que a su vez produce una mayor turbidez.

El principio de medición de la turbidez

El proceso se puede dividir en los siguientes pasos:
Fuente de luz: Un haz de luz, generalmente emitido por un láser o LED, se dirige a través de la muestra de agua.
Partículas suspendidas: a medida que la luz se propaga a través de la muestra, la materia suspendida (como sedimentos, algas, plancton o contaminantes) hace que la luz se disperse en múltiples direcciones.
Detección de luz dispersa: Anefelómetro, el instrumento utilizado para medir la turbidez, detecta la luz dispersada en un ángulo de 90 grados con respecto al haz incidente. Esta detección angular es el método estándar debido a su alta sensibilidad a la dispersión inducida por partículas.
Medición de la intensidad de la luz dispersa: Se cuantifica la intensidad de la luz dispersa, siendo las intensidades más altas las que indican una mayor concentración de partículas suspendidas y, en consecuencia, una mayor turbidez.
Cálculo de turbidez: La intensidad de luz dispersa medida se convierte en unidades de turbidez nefelométrica (NTU), proporcionando un valor numérico estandarizado que representa el grado de turbidez.
¿Qué mide la turbidez del agua?

La medición de la turbidez del agua mediante sensores ópticos es una práctica ampliamente adoptada en las aplicaciones industriales modernas. Normalmente, se requiere un analizador de turbidez multifuncional para mostrar mediciones en tiempo real, permitir la limpieza automática periódica de los sensores y generar alertas ante lecturas anormales, garantizando así el cumplimiento de las normas de calidad del agua.

Sensor de turbidez en línea (medible en agua de mar)

Los diferentes entornos operativos requieren soluciones específicas para el monitoreo de la turbidez. En sistemas residenciales de suministro secundario de agua, plantas de tratamiento de agua y en los puntos de entrada y salida de instalaciones de agua potable, se emplean predominantemente medidores de turbidez de rango bajo con alta precisión y rangos de medición estrechos. Esto se debe a los estrictos requisitos de bajos niveles de turbidez en estos entornos. Por ejemplo, en la mayoría de los países, la norma regulatoria para el agua del grifo a la salida de las plantas de tratamiento especifica un nivel de turbidez inferior a 1 NTU. Si bien los análisis de agua de piscinas son menos comunes, cuando se realizan, también exigen niveles de turbidez muy bajos, lo que generalmente requiere el uso de medidores de turbidez de rango bajo.

Medidores de turbidez de rango bajo TBG-6188T

Por el contrario, aplicaciones como plantas de tratamiento de aguas residuales y puntos de descarga de efluentes industriales requieren medidores de turbidez de alto rango. El agua en estos entornos suele presentar fluctuaciones significativas de turbidez y puede contener concentraciones sustanciales de sólidos en suspensión, partículas coloidales o precipitados químicos. Los valores de turbidez con frecuencia superan los límites superiores de medición de los instrumentos de rango ultrabajo. Por ejemplo, la turbidez del afluente en una planta de tratamiento de aguas residuales puede alcanzar varios cientos de NTU, e incluso después del tratamiento primario, sigue siendo necesario el monitoreo de niveles de turbidez de decenas de NTU. Los medidores de turbidez de alto rango suelen funcionar según el principio de la relación de intensidad de luz dispersa a transmitida. Mediante técnicas de expansión de rango dinámico, estos instrumentos alcanzan capacidades de medición de 0,1 NTU a 4000 NTU, manteniendo una precisión de ±2 % de la escala completa.

Analizador de turbidez industrial en línea

En entornos industriales especializados, como los sectores farmacéutico y de alimentos y bebidas, se imponen exigencias aún mayores a la precisión y la estabilidad a largo plazo de las mediciones de turbidez. Estas industrias suelen utilizar turbidímetros de doble haz, que incorporan un haz de referencia para compensar las perturbaciones causadas por las variaciones de la fuente de luz y las fluctuaciones de temperatura, garantizando así una fiabilidad constante en las mediciones. Por ejemplo, la turbidez del agua para inyección debe mantenerse normalmente por debajo de 0,1 NTU, lo que impone rigurosos requisitos de sensibilidad y resistencia a las interferencias del instrumento.
Además, con el avance de la tecnología del Internet de las Cosas (IoT), los sistemas modernos de monitoreo de turbidez se vuelven cada vez más inteligentes y están interconectados. La integración de módulos de comunicación 4G/5G permite la transmisión en tiempo real de datos de turbidez a plataformas en la nube, lo que facilita el monitoreo remoto, el análisis de datos y las notificaciones de alerta automatizadas. Por ejemplo, una planta municipal de tratamiento de agua ha implementado un sistema inteligente de monitoreo de turbidez que vincula los datos de turbidez de salida con su sistema de control de distribución de agua. Al detectar una turbidez anormal, el sistema ajusta automáticamente la dosificación de productos químicos, lo que resulta en una mejora en el cumplimiento de la calidad del agua del 98 % al 99,5 %, junto con una reducción del 12 % en el consumo de productos químicos.
¿La turbidez es el mismo concepto que los sólidos suspendidos totales?

La turbidez y los sólidos suspendidos totales (SST) son conceptos relacionados, pero no son lo mismo. Ambos se refieren a partículas suspendidas en el agua, pero difieren en lo que miden y cómo se cuantifican.
La turbidez mide la propiedad óptica del agua, específicamente cuánta luz es dispersada por las partículas suspendidas. No mide directamente la cantidad de partículas, sino cuánta luz es bloqueada o desviada por esas partículas. La turbidez se ve afectada no solo por la concentración de partículas, sino también por factores como el tamaño, la forma y el color de las partículas, así como la longitud de onda de la luz utilizada en la medición.

Medidor industrial de sólidos suspendidos totales (TSS)

Sólidos suspendidos totales(TSS) mide la masa real de partículas suspendidas en una muestra de agua. Cuantifica el peso total de los sólidos que están suspendidos en el agua, independientemente de sus propiedades ópticas.
El TSS se mide filtrando un volumen conocido de agua a través de un filtro (normalmente un filtro con un peso conocido). Después de filtrar el agua, los sólidos que quedan en el filtro se secan y se pesan. El resultado se expresa en miligramos por litro (mg/L). El TSS está directamente relacionado con la cantidad de partículas suspendidas, pero no proporciona información sobre el tamaño de las partículas ni sobre cómo las partículas dispersan la luz.
Diferencias clave:
1）Naturaleza de la medición:
La turbidez es una propiedad óptica (cómo se dispersa o absorbe la luz).
TSS es una propiedad física (la masa de partículas suspendidas en el agua).
2) Qué miden:
La turbidez da una indicación de qué tan clara o turbia es el agua, pero no da una masa real de sólidos.
TSS proporciona una medición directa de la cantidad de sólidos en el agua, independientemente de lo clara o turbia que se vea.
3）Unidades:
La turbidez se mide en NTU (unidades de turbidez nefelométricas).
El TSS se mide en mg/L (miligramos por litro).
¿El color y la turbidez son lo mismo?

El color y la turbidez no son lo mismo, aunque ambos afectan la apariencia del agua.

Medidor de color en línea de calidad del agua

Aquí está la diferencia:
El color se refiere al tono o matiz del agua causado por sustancias disueltas, como materia orgánica (como hojas en descomposición) o minerales (como hierro o manganeso). Incluso el agua clara puede tener color si contiene compuestos coloreados disueltos.
La turbidez se refiere a la turbidez o neblina del agua causada por partículas suspendidas, como arcilla, limo, microorganismos u otros sólidos finos. Mide cuánto dispersan las partículas la luz que pasa a través del agua.
En breve:
Color = sustancias disueltas
Turbidez = partículas suspendidas