Monitoreo de turbidez del agua potable: 7 consideraciones clave

1. Diseños específicos de la aplicación

Si bien todos los turbidímetros funcionan con un concepto similar de medición de interacciones de luz con un fluido, los diferentes diseños son adecuados para diferentes aplicaciones. Se requieren diferentes diseños para diferentes aplicaciones porque las variaciones en el tamaño, número, forma y color de las partículas suspendidas en ese fluido pueden afectar las lecturas proporcionadas.

En 1926, Kingsbury, Clark, Williams y Post desarrollaron una nueva solución de referencia estándar (polímero de formazina) que fue más fácil de formular. Proporcionó una mayor consistencia que el estándar de referencia de tierra de diatomeas de Jackson, que podría variar según la fuente del material. La formazina también hace un buen trabajo al replicar las partículas y la turbidez típicamente experimentada en aplicaciones de agua potable. Una ventaja de la formazina es que, aunque no todas las cadenas de polímeros son de un tamaño idéntico, produce una respuesta muy regular cada vez que se sintetiza. El estándar de formazina fue un paso importante hacia la estandarización de las pruebas de turbidez. Todavía está en uso hoy, mientras que otros componentes de turbidimetría, como las fuentes de luz y los detectores de luz, se han refinado para eliminar las variables de la luz de las velas y la vista humana.

• Turbidimetría de luz transmitida
  Los primeros turbidímetros funcionaron según el principio de atenuación, una medida de cómo la luz que pasa a través de un fluido es bloqueada o absorbida por las partículas en ese fluido. Este estilo de turbidímetro no es aplicable para aplicaciones de cumplimiento de agua potable de la EPA.
• Turbidimería de Luz Dispersa
  Muchos turbidímetros miden la cantidad de luz reflejada de las partículas. Esta luz reflejada se puede medir en un ángulo específico (es decir, 90 grados para el cumplimiento del agua potable) o en una combinación de ángulos. Cada versión tiene sus beneficios basados en la aplicación y el fluido que se está midiendo.
• Nefelometría
  Un nefelómetro es un tipo particular de dispositivo de detección de turbidez que mide la cantidad de luz reflejada detectada en un ángulo de 90 grados desde una fuente de luz colimada. Es el diseño específico exigido por el Método 180.1 de la EPA para los estándares de agua potable con respecto al cumplimiento del monitoreo de turbidez posterior a la filtración en plantas de tratamiento de agua. En la práctica, se usa principalmente para indicar la posible presencia de patógenos microscópicos, como Giardia lamblia y Cryptosporidium parvum, en agua con niveles de partículas relativamente bajos.
• Turbidimetría de relación
  Los fluidos coloreados, o fluidos con partículas grandes o una mezcla diversa de tamaños de partículas, como a menudo se encuentran en procesos industriales u otras aplicaciones comerciales, se benefician de la comparación de lecturas de ángulos múltiples (es decir, 180 grados, 90 grados, 70 grados, y 130 grados) proporcionados por un turbidímetro de relación.
• Turbidimetría sin contacto
  Un turbidímetro sin contacto es útil para aguas muy turbias, donde la inmersión del sensor en fluidos con altas cargas de sólidos en suspensión puede causar incrustaciones frecuentes y pérdida de sensibilidad, lo que puede alterar la precisión. Este diseño es una buena opción para evaluar las fuentes de agua superficial que ingresan a una planta de tratamiento de agua. Puede identificar a tiempo el deterioro de las condiciones de entrada para ajustar los tratamientos de floculación y coagulación para mejorar las posibilidades de cumplir con los requisitos de cumplimiento de turbidez posteriores a la filtración. Aunque este tipo de turbidímetro puede estar sujeto a problemas de condensación con aire de alta humedad, sus propiedades antiincrustantes lo convierten en una buena opción para el tratamiento de aguas residuales y otras aplicaciones altamente turbias: hasta 9,999 unidades nefelométricas de turbiedad (NTU).

2. Instrumentos en línea vs. Instrumentos de laboratorio

Los instrumentos de turbiedad en línea son la opción preferida para la supervisión del cumplimiento de la EPA en el flujo de agua posterior a la filtración, ya que proporcionan lecturas continuas en tiempo real para ofrecer la notificación más rápida de tendencias cambiantes o alteraciones del proceso. Los dispositivos de laboratorio se pueden usar para muestras ocasionales y como respaldo de emergencia.

3. Precisión

Uno de los avances más importantes en la precisión de la medición de turbidez desde la publicación del documento original del Método 180.1 de la EPA en 1993 se relaciona con las fuentes de luz. Hoy en día, las fuentes de luz LED y diodos láser capaces de proporcionar un rendimiento mucho mejor han sido aprobadas como alternativas aceptables a la bombilla de tungsteno original especificada por el método original. De hecho, proporcionan una luz estable y más controlable que evita los cambios en la potencia y la geometría experimentados con las bombillas de tungsteno durante su vida útil. El rendimiento mejorado hecho posible por estas fuentes de luz ha llevado a mejoras inmensas en la estabilidad, precisión y repetibilidad de las lecturas del turbidímetro. La instrumentación con software incorporado que complementa los requisitos de garantía y control de calidad puede mejorar la integridad operativa y aumentar la confianza del usuario final en las lecturas de turbidez .

4. Velocidad de respuesta

Los nuevos diseños de turbidímetros pueden detectar cambios en los valores de turbidez en aumento en cuestión de segundos, no minutos, pasando de cero a lectura a escala completa en tan solo 5 segundos. En las plantas de tratamiento de agua que usan filtración de membrana, esa velocidad de respuesta puede ser crítica para indicar un posible deterioro de la membrana o detectar avances reales inmediatamente después de que ocurran, lo que permite suficiente tiempo para evitar que el proceso se salga del cumplimiento. Los dispositivos de respuesta lenta pueden enmascarar eventos de turbidez de corta duración promediando lecturas sesgadas durante un período más largo. La velocidad de respuesta también ayuda a minimizar los tiempos del ciclo de retrolavado al detectar cuándo el flujo de retrolavado del medio filtrante comienza a quedar limpio.

5. Digital vs. Análogo

Si bien cualquier nefelómetro que cumpla con los requisitos del Método EPA 180.1 debería proporcionar resultados satisfactorios, las ventajas de los nefelómetros digitales se prestan a aplicaciones donde los datos son capturados y administrados automáticamente por los sistemas de información digital. Primero, no hay peligro de lecturas de datos sesgadas debido a la interferencia analógica. En segundo lugar, el acceso instantáneo a datos a través de una gama de dispositivos, hecho práctico a través de la conectividad en la nube, proporciona un mayor grado de comodidad y confort para los usuarios finales. El monitoreo y la grabación digital también hacen que sea más fácil identificar las condiciones de alteración del proceso y luego identificar y analizar la causa de los problemas en el proceso. Los lazos analógicos requieren verificación electrónica periódica adicional y verificación de calibración que no requieren las conexiones digitales.

6. Facilidad de mantenimiento

Los esfuerzos de mantenimiento ordenados por la EPA o necesarios para la limpieza frecuente del sensor debido a la contaminación de la superficie pueden variar drásticamente de un diseño de nefelómetro a otro. Considere todos los aspectos de la calibración / verificación de rutina y los costos de mantenimiento auxiliar junto con la disponibilidad de repuestos y contratos de servicio.

• Conveniencia
  Los diseños modernos de nefelómetro que reducen el área de superficie que necesita limpiarse en un 98 por ciento pueden reducir el tiempo de limpieza general de 10 minutos a solo 1 minuto o menos y pueden realizarse automáticamente. Esos mismos diseños pueden reducir el tiempo de verificación a la mitad y reducir la participación del operador para la calibración de 15 minutos a solo 1 minuto por trimestre.
• Procedimientos operativos estándar consistentes
  En las plantas de tratamiento de agua con multiples turbidímetros / nefelómetros, la estandarización de un método / estilo de unidad con requisitos comunes de interfaz, mantenimiento, calibración y validación puede reducir el tiempo y la complejidad para el personal de mantenimiento. Simplificar el proceso reduce las posibilidades de mantenimiento perdido o realizado incorrectamente y minimiza el tiempo y el esfuerzo necesarios para cumplir con los métodos o diseños de equipos en conflicto. El mantenimiento de las unidades de respaldo debe ser el mismo que el de los instrumentos para informes regulatorios.
• ¿Cubeta o no cubeta?
  Cuando considere un turbidímetro / nefelómetro con una celda de muestra de vidrio o plástico (cubeta), asegúrese de calcular el tiempo adicional necesario para mantenerla adecuadamente, para no comprometer las lecturas. Esto puede ser una consideración importante en entornos de aplicación sujetos a depósitos de manganeso y hierro, bioincrustaciones o incrustaciones químicas.