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Medición
de Turbiedad Parte
experimental Instrucciones
para el uso del TURBINEF Bibliografía
Anexos La efectividad de los procesos de tratamiento de aguas superficiales es generalmente evaluada en términos de remoción de turbiedad. Mediante procesos de coagulación, floculación y sedimentación se pueden alcanzar niveles de 5 a 10 unidades y con una filtración adecuada se logran turbiedades menores que una unidad, aunque de acuerdo a normas internacionales se pueden aceptar hasta 5 unidades.
Entre las razones para remover la turbiedad del agua para bebido podemos señalar:
Por otro lado, estudios en los Estados Unidos e Inglaterra han demostrado la alta efectividad desinfectante del cloro libre cuando el agua tratada tiene menos de una unidad de turbiedad. (4) (5).
Las aguas turbias son ricas en nutrientes y materia orgánica, que estimulan el crecimiento de microorganismos dentro del sistema de distribución. Un ejemplo de esta posibilidad ha sido reportado en un hospital de los Estados Unidos. (6). La calidad del agua puede ser afectada por la demanda de cloro que ejerce la materia orgánica y por malos olores y sabores causados por el metabolismo y la descomposición de las bacterias.
En la actualidad no es fácil evaluar el nivel de turbiedad en muchas plantas pequeñas de tratamiento por no contar con equipos de la sensibilidad requerida para la medición de bajos niveles.
En el presente estudio se describe la confección y el uso de un turbidímetro sencillo de comparación visual, de fácil manipulación - denominado "Turbinef" - que puede utilizarse para evaluar bajos niveles de turbiedad. La construcción puede efectuarse con materiales disponibles en el mercado local a un precio mucho menor que el costo de un equipo sofisticado, tal como un nefelómetro de detección fotoeléctrica. El costo que demanda construir y armar el Turbinef es de aproximadamente EUA$160.00 (principalmente debido a los tubos nessler utilizados), mientras que un nefelómetro comercial tiene un precio de EUA$2.300.00. Las cifras precedentes corresponden al Perú, pero se estima que son válidas para otros países en desarrollo.
Para medir altos niveles de turbiedad se pueden emplear los turbidímetros que tienen como principio básico la transmisión de la luz a través de la muestra. Un instrumento que funciona con este principio es el turbidímetro Jackson, que está calibrado para medir niveles e 25 a 5.000 unidades Jackson (UJ).
La medición de turbiedades bajas es más significativa desde el punto de vista de salud puesto que generalmente corresponde a aguas tratadas. Los niveles bajos son medidos con más exactitud y precisión con un nefelómetro, instrumento que se basa en la medición de la reflexión de la luz dispersa, generalmente a 90§. La detección de la luz se realiza con un fotomultiplicador y la respuesta se obtiene mediante un medidor electrónico.
El Turbinef también se basa en el principio nefelomético, pero reemplaza el fotomultiplicador con ojo humano y la lectura se realiza directamente por comparación, con un considerable ahorro en el costo.
Turbinef
La idea de construir un turbidímetro sencillo basado en el principio nefelométrico no es nueva. Por ejemplo, Baylis construyó un nefelómetro simple en 1926 que fue utilizado para la medición de turbiedad en la planta de tratamiento de chicago. (7). Otro equipo sencillo es el turbidímetro St. Louis. (8).
El turbinef está basado en el de Baylis, pero con algunas modificaciones importantes. Es bastante más compacto (30 cm. de altura en vez de 77.5), la luz dispersa se observa contra un fondo azul (blanco en el de Baylis) y es de más fácil manejo.
El turbinef ha sido construido en madera terciada, con el interior pintado íntegramente de negro. La lámpara usada es de 40 watts, convenientemente ubicada para que los extremos de los filamentos sean simétricos a los tubos de medición. El reflector es una pieza de cartón forrada con papel de aluminio y está ubicado en la parte posterior del foco. Los tubos que contienen los patrones y las muestras son del tipo Nessler, de forma alta, de 50 ml. En la base, ubicada debajo de los tubos, va colocado un vidrio opalescente que soporta un cristal azul de cobalto; a un costado y en forma perpendicular se ubica otro cristal azul de cobalto. En los agujeros donde se insertan los tubos se colocaron tapas de plástico convenientemente horadadas, de tal manera que al colocar los tubos se ajusten sin dejar espacios por don de se colocan los tubos, es movible y sirve como tapa del instrumento. (
Ver en Anexos la lista de materiales y planos).No se ha propuesto una teoría definitiva para explicar el funcionamiento del instrumento pero, según los ensayos efectuados, el filtro y fondo azul aumenta la sensibilidad. Esto se debe posiblemente a que el color azul se dispersa más que los otros colores del espectro.
Se prepararon suspensiones de diferentes valores de turbiedad utilizando formazina, bentonita y agua gel .
En la
Tabla 1 se aprecia que las mediciones realizadas con el Turbinef, comparadas con las tomadas con un nefelómetro electrónico HACH 2100A no presentan una diferencia significativa. Calculando la correlación estadística que existe entre los valores leídos con cada uno de los dos instrumentos, se halla que es de 1.00 cuando las muestras y las suspensiones de concentración conocida tienen la misma clase de turbiedad, y que es de 0.99 cuando las muestras y las suspensiones conocidas corresponden a diferentes tipos de compuestos.Los resultados de la medición de muestras de agua filtrada de una planta de tratamiento, tomadas con el Turbinef y el turbidímetro HACH 2100A, tienen una correlación estadística de 0.95 cuando las suspensiones de concentración conocida son de formazina y de 0.87 cuando se prepararon en base a agua cruda de turbiedad medida con el turbidímetro Jackson.
Evaluación del Turbinef
Este instrumento permite medir niveles de turbiedad menores que 25 UN. Su ámbito de mayor sensibilidad es entre 0 y 0.5 UN, donde se puede distinguir perfectamente entre dos suspensiones que difieren en 0.2 UN. En el ámbito de medición entre 1.5 y 3.0 UN se distingue 0.3 UN de diferencia y, con suspenciones entre 3 y 10 UN, se lee con un precisión de + 0.5 UN.
El ámbito de turbiedad de interés en plantas de tratamiento de agua es de 0 a 5 y, de acuerdo a ensayos, podemos efectuar estas mediciones con mucha sensibilidad.
De los ensayos realizados con el Turbinef en una planta de tratamiento de agua y de los resultados obtenido en estas pruebas, se considera que puede ser usado para el control rutinario del nivel de turbiedad del agua filtrada. El procedimiento utilizado es el siguiente:
En el control rutinario en una planta pequeña, el Turbinef puede ser usado de las dos maneras siguientes:
De la suspensión de turbiedad de 4.000 UN se preparan, por diluciones sucesivas, suspensiones de 400 UN, 40 UN y 4 UN. A partir de la suspención de 40 UN se preparan las diluciones comprendidas entre 25 UN y 4 UN y, a partir de la de 4 UN, se preparan las diluciones menores.
Para obtener las suspensiones más diluidas, se diluye lo siguiente a 100 ml volúmenes de suspensión de turbiedad conocida:
| Para obtener 100 ml de suspensión de |
Mezclar ml de suspensión | Ml de agua | |
| De 40 UN | 4 UN | ||
| 5 UN 4.5 UN 4 UN 3.5 UN 3.0 UN 2.5 UN 2.0 UN 1.5 UN 1.0 UN 0.5 UN |
12.5 11.25 10 - - - - - - |
87.5 75.0 62.5 50.0 37.5 25.0 12.5 |
87.5 88.75 90 12.5 25.0 37.5 50.0 62.5 75.0 87.5 |
Para efectuar las mediciones en el ámbito de ínterés en plantas de tratamineto de aguas - 0 a 5 UN - se podrían tener dos series de suspenciones de turbiedad conocida, una de 0, 0.5, 1.5, 2.0, y 2.5 y otra de 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0. según el nivel de turbiedad que presenta la muestra de agua, se emplea la serie más conveniente.
Las suspensiones de formazina de turbiedades menores de 40 UN deben ser preparadas semanalmente, pues al cabo de este tiempo se descomponen.
LISTA DE MATERIALES QUE SE EMPLEARON PARA LA CO9NSTRUCCION DEL TURBINEF
a. Madera terciada simple: 2 piezas de 35.3 x 30 cm, (Salen los cortes 1 y 2) 2 piezas de 35.3 x 20 cm, (Salen los cortes 3, 4, 5, 6, 7 y 8) 2 tiras de 30.3 x 1.0 cm. b. Madera de _ de pulgada de grosor: 2 Piezas de 12.5 x 10cm. (Salen los cortes 9 y 10, nótese el detalle de los mismos en la Fig. 3) c. Clavos de 1 cm. d. Pegamento para madera e. Lámpara incandescente de 40 watts f. Un metro de cable eléctrico corriente g. Interruptor de corriente simple h. Enchufe para la instalación eléctrica i. Cristal azul de cobalto de 10 x 10 cm, j. Cristal azul de cobalto de 10 x 3 cm, k. Cristal blanco opalino de 10 x 5 cm, l. Dos tapas de plástico de « pulgada m. Doce tubos nessler de 2 cm, de diámetro y 30 cm. de largo, (50 ml., forma alta) n. Un soporte para tubos Nessler de 50 ml., forma alta.
CONSTRUCCION
Tras haber obtenido todos los materiales arriba indicados, se procede a cortar las piezas de madera según las dimensiones indicadas en la
Figura 1.El instrumento se arma siguiendo el orden y posición de las piezas demostrado en la Figura 2. Para unir las piezas se usa pegamento de madera (cola), ajustándose con clavos. En la Figura 3 se observan los detalles del armado de TURBINEF.
La Figura 4 nos muestra el Turbinef terminado.
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