Nefelómetro

Un nefelómetro o fotómetro de aerosoles es un instrumento para medir la concentración de partículas en suspensión en un coloide líquido o gaseoso. Un nefelómetro mide las partículas suspendidas empleando un haz de luz (haz fuente) y un detector de luz colocado a un lado (a menudo a 90°) del haz fuente. La densidad de partículas es entonces una función de la luz reflejada en el detector desde las partículas. Hasta cierto punto, la cantidad de luz reflejada para una determinada densidad de partículas depende de las propiedades de las partículas, como su forma, color y reflectividad. Los nefelómetros se calibran para una partícula conocida, luego usan factores ambientales (factores k) para compensar los polvos de colores más claros o más oscuros en consecuencia. El factor K lo determina el usuario haciendo funcionar el nefelómetro junto a una bomba de muestreo de aire y comparando los resultados. Hay una amplia variedad de nefelómetros de grado de investigación en el mercado, así como variedades de código abierto.

Usos del nefelómetro

Los principales usos de los nefelómetros se relacionan con la medición de la calidad del aire para el control de la contaminación, el control del clima y la visibilidad. Las partículas en el aire suelen ser contaminantes biológicos, partículas contaminantes, gases contaminantes o polvo.

La tabla adjunta muestra los tipos y tamaños de varios contaminantes de partículas. Esta información ayuda a comprender el carácter de la contaminación por partículas dentro de un edificio o en el aire ambiente, así como el nivel de limpieza en un ambiente controlado.

Los contaminantes biológicos incluyen moho, hongos, bacterias, virus, caspa de animales, ácaros del polvo, polen, células de la piel humana, partes de cucarachas o cualquier cosa viva o viva al mismo tiempo. Son el mayor enemigo de los especialistas en calidad del aire interior porque son contaminantes que causan problemas de salud. Los niveles de contaminación biológica dependen de la humedad y la temperatura que sustentan el sustento de los microorganismos. La presencia de mascotas, plantas, roedores e insectos elevará el nivel de contaminación biológica.

Aire envolvente

El aire envolvente es aire limpio filtrado que rodea la corriente de aerosol para evitar que las partículas circulen o se depositen dentro de la cámara óptica. El aire envolvente evita la contaminación causada por acumulaciones y depósitos, mejora el tiempo de respuesta al contener la muestra y mejora el mantenimiento al mantener limpia la cámara óptica. El nefelómetro crea el aire envolvente al pasar el aire a través de un filtro cero antes de comenzar la muestra.

Balance global de radiación

Los nefelómetros también se utilizan en estudios de calentamiento global, midiendo específicamente el balance de radiación global. Tres nefelómetros de longitud de onda equipados con un obturador de retrodispersión pueden determinar la cantidad de radiación solar que el polvo y las partículas reflejan de vuelta al espacio. Esta luz reflejada influye en la cantidad de radiación que llega a la atmósfera inferior de la tierra y calienta el planeta.

Visibilidad

Los nefelómetros también se utilizan para medir la visibilidad con nefelómetros simples de una longitud de onda utilizados en todo el mundo por muchas EPA. Los nefelómetros, a través de la medición de la dispersión de la luz, pueden determinar la visibilidad a distancia mediante la aplicación de un factor de conversión llamado fórmula de Koschmieder.

Medicina

En medicina, la nefelometría se usa para medir la función inmunitaria. También se utiliza en microbiología clínica, para la preparación de un inóculo estandarizado (suspensión de McFarland) para pruebas de susceptibilidad antimicrobiana.

Detección de incendios

Los nefelómetros de fase gaseosa también se utilizan en la detección de humo y otras partículas de combustión. En tal uso, el aparato se denomina detector de humo aspirado. Estos tienen la capacidad de detectar concentraciones de partículas extremadamente bajas (hasta 0,005 %) y, por lo tanto, son muy adecuados para proteger equipos electrónicos sensibles o valiosos, como computadoras centrales y conmutadores telefónicos.

Unidades de turbidez

• Debido a que las propiedades ópticas dependen del tamaño de partículas suspendidas, un material sintético estable llamado "Formazin" con tamaño uniforme de partículas se utiliza a menudo como un estándar de calibración y reproducibilidad. La unidad se llama Unidad de Turbididad Formazin (FTU).
• Nephelometric Turbidity Units (NTU) especificado por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos es un caso especial de FTU, donde se especifica una fuente de luz blanca y ciertas propiedades geométricas del aparato de medición. (A veces se utiliza la forma alternativa "unidades de turbididad de los nefelos")
• Formazin Nephelometric Units (FNU), prescrito para 9 mediciones de turbididad en el tratamiento del agua por ISO 7027, otro caso especial de FTU con luz infrarroja cercana (NIR) y dispersión de 90°.
• Unidades de Atenuación de Formazin (FAU) especificadas por ISO 7027 para estándares de tratamiento de agua para mediciones de turbidez a 0°, también un caso especial de FTU.
• Formazin Backscatter Units (FBU), no parte de un estándar, es la unidad de detectores de backscatter ópticos (OBS), medido a c. 180°, también un caso especial de FTU.
• European Brewery Convention (EBC) turbidity units
• Unidades de concentración (C.U.)
• Densidad óptica (O.D.)
• Jackson "Candle" Turbidity Units (JTU; una medida temprana)
• Unidades Helms
• American Society of Brewing Chemists (ASBC-FTU) turbidity units
• Brantner Haze Scale (BHS) y Brantner Haze Units (BHU) para una cerveza hábil
• Parts Por Million of standard substance, such as PPM/DE (Kieselguhr)
• "Trübungseinheit/Formazin" (TE/F) un estándar alemán, ahora sustituido por la unidad FNU.
• tierra diatomea ("ppm SiO₂") un estándar antiguo, ahora obsoleto

Un término más popular para este instrumento en las pruebas de calidad del agua es turbidímetro. Sin embargo, puede haber diferencias entre los modelos de turbidímetros, según la disposición (geometría) del haz fuente y el detector. Un turbidímetro nefelométrico siempre monitorea la luz reflejada por las partículas y no la atenuación debida a la turbidez. En el monitoreo ambiental de los Estados Unidos, la unidad estándar de turbidez se llama Unidades Nefelométricas de Turbidez (NTU), mientras que la unidad estándar internacional se llama Unidad Nefelométrica de Formazina (FNU). La unidad de aplicación más general es la Unidad de turbidez de formazina (FTU), aunque los diferentes métodos de medición pueden dar valores bastante diferentes según lo informado en FTU (ver más abajo).

Los nefelómetros de fase gaseosa también se utilizan para estudiar la atmósfera. Estos pueden proporcionar información sobre la visibilidad y el albedo atmosférico.