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Conductividad y Salinidad

Por su gran sensibilidad y la facilidad para su medición, se entiende que la conductividad es el método más utilizado para determinar la salinidad. La salinidad del agua puede ser medida directamente utilizando equipos Thermo Scientific como mostramos a continuación:

  • Medidor de conductividad Orion con capacidad salina.
  • Sonda de conductividad con un termistor de temperatura integrado y constante entre la células entre 0.475 y 1.0 (Orion 013005MD)
  • Orion 111 mS/cm de conductividad estándar.

¿Cómo medir la salinidad?

Siga los siguientes pasos como se indican:

  1. Calibre la sonda de conductividad utilizando el Orion 111 mS/cm estándar.
  2. Para leer la salinidad práctica (S), seleccione la pantalla de salinidad como se indica:
  • Para medidores Orion Star A y Versa Star use el botón ‘mode’ para desplazarse por la pantalla de conductividad y seleccione salinidad en unidades de ‘psu’.1
  • Para medidores Orion Star, desplace la pantalla de conductividad y selecciones salinidad en unidades de ‘ppt’.
  • Note que ambos medidores dan resultados de salinidad práctica, a pesar de que las unidades difieren.
  1. Sumerja la sonda de conductividad y lea los resultados directamente en unidades  de salinidad práctica.

Temperatura y Salinidad

La medición de la conductividad (y por consiguiente la medición de la salinidad) es dependiente de la temperatura de la muestra. Las mediciones de salinidad práctica se basan en la medición de la muestra en relación a la lectura de una solución estándar de cloruro de potasio a 15ºC. Mientras la sonda de conductividad tenga un sensor de temperatura integrado, como señalamos anteriormente, no hay más acciones se requieran por parte del usuario para obtener la medición correcta de salinidad práctica.

Antecedentes de la salinidad

Los medidores Orion ofrecen mediciones de salinidad de acuerdo a la Escala de Salinidad Práctica.3 Cuando la Escala de Salinidad Práctica fue adoptada por oceanógrafos en 1978 (PSS-78), definieron salinidad de la siguiente manera:

el agua de mar de salinidad 35 (S = 35) tiene una relación de la conductividad de la unidad con una solución de 32,4356 gramos de cloruro de potasio en 1 kg de solución a 15 º C y 1 ambiente.

Este valor de salinidad fue determinado por extensas pruebas a muestras de agua de mar,4 antes de adoptar el PSS-78. Por consiguiente, desde 1978, una lectura de salinidad práctica es un valor relativo basado en una solución estándar de cloruro de potasio (KCl).

Dado que la salinidad es una relación, el valor medido es adimensional y en realidad no tiene unidades. Sin embargo, la salinidad es comúnmente reportada en unidades conocidas como «unidades prácticas de salinidad» (psu por sus siglas en ingles) o en las unidades tradicionales de «partes por mil «(ppt por sus siglas en ingles o ‰).

Por ejemplo, el mismo resultado calculado sobre la base de PSS-78 puede ser reportada como S = 34,97 psu o S = 34,97 ppt o S = 34.97 ‰.

Las lecturas prácticas de salinidad Orion se calculan de acuerdo a PSS-78 y son representadas en unidades de fuente de alimentación o ppt, dependiendo del medidor utilizado.

conductividad

Notas:

  1. En los medidores Star A y VersaStar, existe una opción adicional. Las unidades de ppt están disponibles y corresponden a una unidad de salinidad histórica (agua de mar natural) basada en la convención realizada por la UNESCO en 1966. El rango es de 0 – 42 ppt. La mayoría de los usuarios querrá leer la salinidad en unidades prácticas. Como se marca en la pág. 1.
  1. Tenga en cuenta que las opciones de compensación de temperatura en el menú de configuración del medidor de conductividad Orion no son aplicables al cálculo de la salinidad y no afectará a la medición de la salinidad. Las lecturas de salinidad son compensadas automáticamente por los medidores Orion a 15ºC por las convenciones aceptadas
  1. Introducción a la Oceanografía Física, Capítulo 6 – Temperatura, Salinidad y Densidad
    http://oceanworld.tamu.edu/resources/ocng_textbook/chapter06/chapter06_07.htm
  1. Tabla de Salinidad de la Superficie Marina
    http://en.wikipedia.org/wiki/File:WOA09_sea-surf_SAL_AYool.png

 Cortesía de,
Thermo Orion Scientific.

Unidades de Turbidez – Una Cuestión Nublada

Estamos acostumbrados a utilizar unidades de medidas intercambiables. Por ejemplo,

  • Unidades de concentración: mg/l-ppm ≈ (partes por millón),
  • Unidades de conductividad: Siemens = mhos
  • Unidades de salinidad: unidades prácticas de salinidad (psu) ≈ ppt de salinidad.

Pregunta: ¿Qué hay de la turbidez – son unidades de turbidez de NTU intercambiables con unidades de FNU ?
Respuesta: La respuesta precisa es no. Estrictamente hablando, las -unidades no son equivalentes.

  • Unidades de turbiedad: NTU ≠ FNU

Para resultados de turbiedad, el uso de una unidad de reporte en particular puede dar información sobre el tipo de medidor o sensor utilizado para generar las lecturas. Por ello, diferentes unidades (como las NTU o FNU) pueden indicar diferentes tipos de medidores y diferentes metodologías de pruebas.

Por ejemplo, en Norte América, es común medir la turbiedad del agua potable y de las aguas residuales utilizando medidores con una fuente de luz blanca (como una lámpara de tungsteno o una luz LED blanca) y un ángulo detector de 90 grados para medir la dispersión de la luz en la muestra. El Método EPA 180.1 es un ejemplo de esta metodología. Las unidades de reporte son Unidades de Turbiedad Nefelométricas (NTU; por sus siglas en ingles).

Por lo que:

  •  Las unidades NTU indican una lectura desde un medidor utilizando una luz blanca y un detector de 90 grados.

En las regiones de Europa, Asia y el Pacífico, por ejemplo, es común utilizar una fuente de luz infrarroja y un ángulo detector de 90 ó 180 grados para medir la dispersión o la atenuación de la luz en la muestra. (El ángulo detector elegido depende de cuan turbia este la muestra). ISO 7027 es un ejemplo de esta metodología. Las unidades de reporte para las lecturas de 90 grados son unidades nefelométricas de formacina (FNU; por sus siglas en ingles) y, para las lecturas de 180 grados se utilizan las unidades de atenuación de formacina (FAU; por sus siglas en ingles). 

Por ello;

  • Las unidades FNU indican una lectura desde un medidor utilizando una fuente de luz infrarroja (IR) y un detector de 90 grados.
  • Las unidades FAU indican una lectura desde un medidor utilizando una fuente de luz infrarroja (IR) y un detector de 180 grados.

Pregunta: Todas estas lecturas tomadas utilizando medidores de turbidez, entonces ¿por qué estas unidades son diferentes? Por qué no usar las mismas unidades.

Respuesta: El valor de turbidez de una muestra depende no solamente en las propiedades ópticas de la muestra (como color, densidad, tamaño y forma), sino también de las propiedades ópticas del medidor, como lo es la longitud de onda de la fuente de luz, el ancho de la banda espectral, el ángulo del detector, etc. A mayor
cantidad de sustancias que causen turbidez dentro de la muestra, mayores variaciones entre las lecturas de los distintos tipos de medidores. Por ello;

  • Turbiedad ↔ propiedades ópticas de la muestra + propiedades ópticas del medidor.

Tabla 1. Unidades de Turbidez Comunes y Propiedades de Medidores Asociadas.

tabla1

 

Apéndice y Otras Trivialidades acerca de la Turbidez:
Un nuevo sistema de unidades de turbidez, el cual describe cada tipo de sensor de turbiedad y medidor disponible a la venta hoy en día (septiembre 2011), ha sido desarrollado. Tablas de esta información han sido adoptadas por:

  • La Sociedad Geológica de los Estados Unidos (USGS por sus siglas en ingles), publicado en el USGS Field Manual en http://water.usgs.gov/owq/FieldManual/Chapter6/6.7_contents.html
  • La Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (ASTM por sus siglas en ingles), publicado en ASTM Method D7315 en: http://www.astm.org/Standards/D7315.htm

La nomenclatura es fácil y lógica de decodificar. Por ejemplo, ‘N’ se refiere al ángulo detector nefelométrico de 90º y la ‘T’ se refiere a la fuente de luz blanca.

Por lo que, las unidades de NTU indican una lectura nefelométrica de 90º y una fuente de luz blanca.

Tabla 2. Clave para unidades de turbidez por USGS y ASTM

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Nota: Mientras USGS y ASTM han adoptado esta nomenclatura para unidades de turbidez, no todos los fabricantes y otros organismos estándar lo han hecho.

Consulte el manual de su medidor para determinar la fuente de luz actual y la geometría del detector para su equipo. Las unidades de reporte como sean requeridas por su método
de evaluación.

Tabla 3. Una breve historia acerca de las unidades de turbidez

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Cortesía de,
Thermo Fisher Scientific.