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Medición de la concentración en líquidos

Ejemplos de aplicación

Explicación de la medición de la concentración

En la tarea esencial de medir la concentración en líquidos, la industria utiliza productos sofisticados que garantizan la precisión y eficacia de los procesos analíticos. Conocer la composición exacta de una solución (ya sea en la fabricación de productos farmacéuticos, la tecnología alimentaria o el procesamiento químico) es posible gracias a una avanzada tecnología de sensores que permite una detección precisa de la concentración basada en principios refractométricos, potenciométricos o espectroscópicos.

Estos productos, equipados con interfaces inteligentes para la transmisión y evaluación de datos, ofrecen la posibilidad de optimizar los procesos con un bajo mantenimiento y una larga vida útil, por lo que representan un recurso indispensable en el control de calidad y el control de procesos.

El método de medición por ultrasonidos de LiquiSonic

La base del método de medición es una medición del tiempo que puede realizarse con gran precisión y estabilidad a largo plazo. La concentración o densidad de un líquido se calcula a partir de la velocidad del sonido. Sin embargo, también pueden determinarse otros parámetros, como el contenido en grados Brix, el contenido en sólidos, la masa seca o la densidad de la suspensión.

Nuestros medidores de concentración y densidad LiquiSonic® se utilizan en diversos procesos de análisis de líquidos.

En un caso típico, se determina una curva de calibración a partir de la relación entre la velocidad del sonido y la concentración. Sobre esta base, se calcula la concentración correspondiente a partir de cada valor de velocidad sónica medido.

Nuestros dispositivos de medición por ultrasonidos no tienen piezas mecánicas que puedan desgastarse o envejecer. Presentan ventajas extraordinarias frente a los métodos de medición de la competencia para determinar la concentración y la densidad.

Alta fiabilidad en la determinación de la concentración de sustancias

El método de medición sólo requiere una medición precisa del tiempo para determinar la concentración de la sustancia. La velocidad del sonido se calcula a partir del tiempo de propagación del sonido y de la distancia conocida entre el transmisor y el receptor. El diseño típico del sensor incluye el transmisor y el receptor en una carcasa compacta.

Gracias a los sensores, el método de medición es independiente de la conductividad, el color y la transparencia del líquido y se caracteriza por un alto grado de fiabilidad en la determinación de la concentración de la sustancia. La precisión de medición de los dispositivos oscila entre 0,05 m% y 0,1 m%. Además de la medición de la velocidad sónica, todos los sensores LiquiSonic® disponen de medición de temperatura integrada para la compensación de la temperatura en el proceso.

Fundamentos de la medición de la concentración

La determinación de la concentración de distintos líquidos desempeña un papel fundamental en numerosos procedimientos de diferentes procesos. Se mide y evalúa la proporción de dos sustancias entre sí en una mezcla o solución.

Un factor central en esta medición de la concentración es la concentración de la sustancia. Se define como la cantidad de una sustancia por unidad de volumen y es especialmente importante cuando se analizan soluciones. Permite evaluar con precisión la composición química y la reactividad. Esto convierte a la concentración de sustancias en una herramienta indispensable en muchos ámbitos.

Además, existen diversos rangos de medición que permiten medir la concentración de sustancias de diferentes maneras. Amplían considerablemente las posibilidades de medición de la concentración y aumentan la flexibilidad con respecto a los requisitos específicos de la mezcla o solución que se va a analizar.

Por último, la cantidad de líquido a analizar desempeña un papel importante. Debe ser suficiente para permitir una medición precisa, pero no tan grande que falsee el resultado de la medición o complique innecesariamente la medición.

Un aspecto importante de la medición de la concentración es la concentración de sustancias (molaridad) en una solución, que se define como la cantidad de una sustancia por unidad de volumen. Esto es especialmente relevante cuando se analiza una solución, donde la concentración molar es crucial para evaluar la composición química , las concentraciones y la reactividad. La medición precisa de las concentraciones de una cantidad de sustancia en una solución es crucial para controlar los procesos, garantizar la calidad y llevar a cabo investigaciones científicas.

Aplicaciones de las mediciones de concentración

La medición de la concentración es uno de los principales métodos utilizados para analizar la calidad y las características relevantes para la seguridad de productos y sustancias. Por tanto, desempeña un papel decisivo en varias industrias. Existen varios métodos para medir la concentración de una sustancia en una solución, dependiendo del tipo de sustancia y de los requisitos de la aplicación.

Un ejemplo práctico del uso de la medición de la concentración se encuentra en la industria farmacéutica, donde la determinación precisa de la concentración de un principio activo en los medicamentos es esencial para garantizar su eficacia y seguridad. Esto demuestra la importancia de los métodos de medición precisos para determinar la concentración de una cantidad de sustancia en la garantía de calidad.

Ejemplos de medición de la concentración de una sustancia

La detección de concentraciones se utiliza, por ejemplo, en los siguientes ámbitos

  • Química/producción química (para controlar la composición de mezclas)

  • Industria farmacéutica (por ejemplo, para la producción de medicamentos)

  • Producción alimentaria (para controlar la calidad de los productos alimenticios)

  • Metalurgia (para controlar la calidad de los minerales metálicos)

  • Análisis medioambiental (para calcular contaminantes en el agua)

Además, la medición de la concentración también se utiliza habitualmente en otros ámbitos, por ejemplo en la industria y la ciencia.

Método de medición de la concentración

La determinación precisa de la concentración de sustancias en líquidos es de crucial importancia para numerosas aplicaciones científicas, industriales y médicas. Para cuantificar el contenido exacto de una sustancia en un volumen específico de líquido se utilizan distintos métodos de medición de la concentración.

Estos métodos abarcan desde técnicas espectrofotométricas hasta análisis cromatográficos y mediciones electroquímicas. La selección del método adecuado depende de las propiedades de la sustancia que se vaya a analizar, de los requisitos de la aplicación correspondiente y de los recursos disponibles. Existen varios métodos para medir la concentración de las soluciones. Cada uno de estos métodos de medición para determinar la concentración de sustancias tiene sus propias ventajas e inconvenientes.

Refractiometría

El refractómetro determina el índice de refracción de soluciones y sólidos para medir la concentración. La determinación del índice de refracción se basa en la refracción de la luz reflejada o refractada por un líquido. Según el tipo y la concentración de las sustancias disueltas, la luz se refracta de forma diferente.

En consecuencia, el índice de refracción resulta de la concentración de las sustancias disueltas. Un sensor óptico (ventana) mide la reflexión de un haz de luz que es reflejado por una fuente de luz LED después de incidir en la muestra. El método de refractometría es extremadamente sensible a los factores que influyen en él, como las vibraciones, y requiere una calibración y un mantenimiento periódico muy exhaustivos y que requieren mucho tiempo.

Radiometría

La radiometría utiliza la radiación radiactiva para detectar concentraciones de una sustancia. Un preparado radiactivo envía su radiación a través del recipiente de medición, que es recibida por el detector. Un centelleador convierte la radiación radiactiva en destellos de luz y analiza su número. Como la penetración de los rayos gamma depende de la sustancia, la densidad de la masa se determina a partir de la intensidad de la radiación entrante.

Gravimetría

La gravimetría mide la concentración de masa midiendo la masa de una sustancia antes y después de una reacción química. Se utiliza para determinar la concentración de un elemento o compuesto específico en una muestra. El proceso básico para determinar la concentración másica de una sustancia implica los pasos de precipitación, filtración y pesaje. Este proceso lleva mucho tiempo y suele requerir muestras de gran tamaño . Además, el principio de medición es muy propenso a errores, ya que requiere varios pasos de proceso manuales para definir la concentración de la sustancia.

Valoración

La medición de la concentración mediante valoración se lleva a cabo añadiendo una solución con un valor de concentración conocido a una solución con un valor de concentración desconocido hasta que se produce una reacción química. Este método sólo es adecuado para determinadas soluciones y es propenso a errores al calcular la concentración másica debido a la manipulación manual.

Espectrofotometría para medir la concentración

En espectrofotometría, el volumen de la muestra desempeña un papel decisivo en la determinación de la concentración volumétrica de una cantidad de sustancia. La concentración volumétrica es una unidad de medida de la cantidad de una sustancia en una mezcla en relación con el volumen total de la misma. Indica qué proporción del volumen total de una mezcla está formada por una sustancia determinada.

La absorción de luz, que es un valor de medición central en este método, puede verse influida significativamente por el volumen de la muestra. Por lo tanto, la determinación exacta y el control del volumen de la muestra son esenciales para obtener resultados de medición precisos. La espectrofotometría es adecuada para una amplia gama de muestras, incluidos líquidos, gases y materiales sólidos.

Este método de medición de volúmenes de partículas es muy susceptible a factores de interferencia que afectan a la precisión de la muestra.

Cromatografía (como HPLC, GC)

La cromatografía separa los componentes de una mezcla basándose en sus interacciones con una fase estacionaria y una fase móvil.

También existen otros métodos/procesos de medición que pueden utilizarse para medir concentraciones en determinados escenarios. Entre ellos se incluyen

  • Métodos electroquímicos (como potenciometría, electrodos selectivos de iones)

  • Medición del pH

  • Espectroscopia de RMN

  • espectrometría de masas

Criterios de selección de los métodos de medición de la concentración

La selección de un método adecuado para medir la concentración en líquidos depende de varios factores, entre ellos

  • La especificidad de la aplicación: El tipo de sustancias que deben medirse y la complejidad de la solución.

  • Exactitud y sensibilidad: precisión necesaria y capacidad para detectar concentraciones mínimas .

  • Velocidad y rendimiento: necesidad de resultados de medición rápidos y capacidad para manejar grandes volúmenes de muestra.

  • Rentabilidad: costes de adquisición y funcionamiento del equipo y requisitos de mantenimiento.

  • Facilidad de uso: facilidad de funcionamiento y mantenimiento, especialmente en entornos con poco personal especializado.

Densidad y velocidad del sonido de algunos líquidos

LíquidoFórmula químicaT [°C]
ρ [kg/dm3]
v [m/s]
AcetalCH3CH(OC2H5)2241,031378
Acetato de acetatoCHCO.CHCOOH2H5251,0211417
AcetonaCH3CO.CH3200,79921192
Acetona dicarboxilatoC.(CH2COOC2H5)2221,0851348
de dietilo
AcetonitriloCH3CN200,7831304
AcetilacetonaC6H10O2200,9711416
AcetofenonaC6H5.CO.CH3201,0261496
AcetilacetonaC5H8O2200,971383
Cloruro de acetiloC2H3OCl201,1031060
Dicloruro de acetileno (cis)CHCl = CHCl251,2621025
Tetrabromuro de acetilenoCHBr2.CHBr2202,9631041
Tetracloruro de acetilenoCHCl2.CHCl2281,5781155
AcroleínaC3H4O200,8411207
Adipato de dietiloCH2.CH2.COOC2H5221,0131376
|
CH°2CH2.COOC2H5
Adipato de dimetiloCH2CH2COOCH3221,0671469
|
CH2CH2COOCH3
Nitrato de amonio 10%NH4NO320 1540
Cloruro de aliloCH2CH . CH2CCl280,9371088
Ácido fórmicoHCOOH201,2121287
Éter amílico (iso)C5H11OC5H11260,7741153
Alcohol amílico (n)C5H11OH200,8161294
Alcohol amílico (tert.)(CH3)2C(OH)C2H5280,8091204
Acetato de amiloCH3COOC5H11260,8751168
Bromuro de amilo (n)C5H11Br201,223981
Formiato de amiloHCOOC5H11260,8691201
AnilinaC6H5NH2201,0221656
Ácido ascórbico 30%C6H8O620 1578
Sulfuro de bario 120 g/lBaS50 1591
BenzaldehídoC7H6O201,0461479
BencenoC6H6200,8781326
Cloruro de benziloC6H5COOCl281,2111318
Acetona de benciloC10H12O200,9891514
Alcohol bencílicoC7H7OH201,0451540
Cloruro de benciloC7H7Cl201,0981420
Adipato de dietilo(CH2-COOC2H5)2221,0391378
Ácido bórico 5%H3BO330 1520
Ácido pirúvicoCOCH3COOH201,2671471
BromalC2HOBr3202,55966
Bromonaftalina (a)C10H7Br201,4871372
BromoformoCHBr3202,89928
Ácido butanoicoC3H7COOH200,9591203
Alcohol butílico (n)C4H9OH200,811268
Alcohol butílico (iso)(CH3)2CHCH2OH200,8021222
Alcohol butílico (tert)C4H10O200,7891155
Acetato de butilo (n)CH3COOC4H9260,8711271
Bromuro de butilo (n)CH3(CH2)2CH2Br201,275990
Cloruro de butilo (n)C4H9Cl200,8841133
2,3 Butilen glicolC4H10O2251,0191484
Formiato de butiloHCOOC4H9240,9061199
Yoduro de butilo (n)CH3(CH2)2CH2J201,614977
Butillitio 20 1390
CaprolactamaC6H11NO120 1330
Ácido caproicoC5H11COOH200,9291280
Ácido caprílicoC7H15COOH200,911331
CarvacrolC10H14O200,9761475
QuinaldinaC10H9N201,0691575
QuinolinaC9H7N201,0931600
ClorobencenoC6H5Cl201,1071291
Ester etílico del ácido cloroacéticoCH2ClCOOC2H5261,161234
Ester metílico del ácido cloroacéticoCH2ClCOOCH3261,2321331
α-CloronaftalinaC10H7Cl20 1481
CloroformoCHCl3201,4891005
o-ClorotoluenoC7H7Cl201,0851344
m-ClorotoluenoC7H7Cl201,071326
p-ClorotoluenoC7H7Cl201,0661316
CinamaldehídoC9H8O251,1121554
CitralC10H16O200,8591442
CrotonaldehídoC4H6O200,8561344
CiclohexanoC6H12200,7791284
CiclohexanolC6H12O200,9621493
CiclohexanonaC6H10O200,9491449
CiclohexenoC6H10200,8111305
CiclohexilaminaC6H13N200,8961435
Cloruro de ciclohexiloC6H11Cl200,9371319
CiclopentadienoC5H6200,8051421
CiclopentanonaC5H#O240,9481474
l-DecenoC10H20200,7431250
Alcohol decílico (n)C10H21OH200,8291402
Cloruro de decilo (n)C10H21Cl200,8661318
Diacetonsorbosa 50% 50 1557
DiacetiloC4H6O2250,991236
DietilanilinaC6H5N(C2H5)2200,9341482
DietilenglicolC4H10O3251,1161586
Éter etílico del dietilenglicolC6H14O3250,9881458
DietilcetonaC2H5COOC2H5240,8131314
Dibrometileno (cis)CHBr . CHBr202,246957
Dibrometileno (trans)CHBr . CHBr202,231936
DicloroetanoC2H4Cl2201,2531034
Dicloroetileno (cis)CHCl CHCl201,2821090
Dicloroetileno (trans)CHCl CHCl201,2571031
Diclorobenceno (m)C6H4Cl2281,2851232
Diclorobenceno (o)C6H4Cl2201.3051295
Diéster etílico del ácido diglicólicoO(CH2COOC2H5)2221,4331435
Dimetilamina, DMA 60%(CH3)2NH200,8261430
DimetilanilinaC8H11N200,9561509
Acetamida dimetílica 90%C4H9NO200,941550
Benzoato de dimetilo    
Dimetilformamida, DMFC3H7NO200,948 
Diéster dimetílicoC(CH3)2(COOC2H)2241,0381371
del ácido glutárico
DioxanoC4H8O2201,0381389
DipentenoC10H16240,8641328
Éter difenílicoC6H5OC6H5241,0721469
DifenilmetanoC6H5 - CH2 - C6H5281,0061501
Di-n-propiléterC6H14O200,7471112
Alcohol dodecílico (n)C12H25OH300,8271388
Sulfato de hierro(II)FeSO4201,9 
Ácido elaídicoC18H34O2450,8731346
Ácido acéticoCH3COOH201,0491150
Anhídrido acético(CH3CO)2O241,9751384
Éter etílicoC4H10O200,7141008
Alcohol etílicoC2H5OH200,7891180
Acetato de etiloCH3COOC2H5200,91176
Óxido de etilenoC2H4O260,8921575
EtilbencenoC6H5.C2H5200,8681338
Anilina etilbenciloC15H17N201,0291586
Bromuro de etiloC2H5Br281,428892
Butirato de etiloC3H. COOC2H5240,8771171
Caprilato de etiloCH3(CH2)6COOC2H5280,8721263
Bromuro de etilenoC2H4Br2202,0561009
Cloruro de etilenoCH2Cl . CH2Cl231,2551240
EtilenglicolC2H6O2201,1151616
EtileniminaC2H5N240,83211395
Formiato de etilo. COOC2H5241,1031721
Yoduro de etiloC2H5J201,94869
Carbonato de etiloCO(OC2H5)2280,9771173
Fenilcetona etílicaC9H10O201,0091498
Ftalato de etiloC6H4(COOC2H5)2231,1211471
Propionato de etiloC2H5COOC2H5230,8841185
Ácido fluorhídricoHF01,21362
Formaldehído 60%CH2O851,1031516
FormamidaCH3NO201,1391550
Ácido fumáricoC4H4O4201,0511303
Alcohol furfurílicoC5H6O2251,1351450
Acetato de geraniloC12H20O2280,9151328
GlicerinaC3H8O3201,2611923
HemellitolC9H12200,8871372
Heptano (n)C7H16200,6841162
HeptanonaC7H14O200,8141207
1-HeptenoC7H14200,6991128
Alcohol heptílico (n)C7H15OH200,8231341
Adipinato de  201,2012060
hexametilendiamina
HexanoC6H14200,6541083
Alcohol hexílico (n)C6H13OH200,821322
Cloruro de hexilo (n)C6H13Cl200,8721221
Yoduro de hexilo (n)C6H13J201,4411081
HidrindenoC9H10200,911403
IndenoC9H8200,9981475
Isopropilbenceno (Cumol)C6H5CH(CH3)2200,8781342
YodobencenoC6H5J201,831113
Jonona AC13H20O200,9321432
Ácido carbólicoC6H5OH201,0711520
Queroseno 200,811301
Cresol (o)C7H8O251,0461506
Éter etílico del cresol (o)C6H4(CH3)OC2H5250,9441315
Éter metílico del cresol (m)C6H4CHOCH3260,9761385
Aceite de linaza 310,9221772
LinalolC10H17OH200,8631341
Bromuro de litioLiBr20 1612
Cloruro de litioLiCl202,068 
Ácido maleicoC4H4O201,0681352
Adipato de dietiloCH2(COOC2H5)2221,051386
MesitilenoC6H3(CH3)2200,8631362
MesitilóxidoC6H10°O200,851310
MetiletilcetonaC4H8O200,8051207
MetanolCH3OH200,7921123
Acetato de metiloCH3COOCH3250,9281154
N-MetilanilinaC7H9N200,9841586
Metildietanolamina, MDEAC5H13NO2201,041572
Bromuro de metilenoCH2Br2242,453971
2-MetilbutanolC5H11OH300,8061225
Cloruro de metilenoCH2Cl201,3361092
Yoduro de metilenoCH2J2243,233977
Hexalina de metilenoC6H10(CH3)OH220,9131528
Cetona metilhexílicaCH3COC6H13240,8171324
Metilisopropilbenceno (p)C6H4CH3CH(CH3)2280,8571308
Metilisobutilcetona, MIBKC6H12O200,81220
Yoduro de metiloCH3J202,279834
Propionato de metiloC2H5COOCH3240,9111215
Silicona metílica 20 1030
MetilciclohexanoCH14200,7641247
Metilciclohexanol (o)C7H14O260,9221421
Metilciclohexanol (m)C7H14O260,9141406
Metilciclohexanol (p)C7H14O260,921387
Metilciclohexanona (o)C7H12O260,9241353
Metilciclohexanona (p)C7H12O260,9131348
MonocloronaftalinaC10H7Cl271,1891462
Monometilamina, MMA 40%CH5N200,91765
MorfolinaC4H9NO2511442
Hidróxido de sodioNaOH201,432440
Hipoclorito de sodioNaOCl201,221768
Yoduro de sodioNaJ50 1510
NicotinaC10H14N2201,0091491
NitroetanolNO2C2H4OH201,2961578
NitrobencenoC6H5NO2201,2071473
NitrometanoCH3NO2201,1391346
Nitrotolueno (o)CH3C6H4NO2201,1631432
Nitrotolueno (m)CH3C6H4NO2201,1571489
NonanoC9H20200,7381248
1-NonenoC9H18200,7331218
Alcohol nonílico (n)C9H19OH200,8281391
Ácido oleico (cis)C18H34O2450,8731333
Ácido enánticoC6H13COOH200,9221312
Octano (n)C8H18200,7031197
1-OctenoC8H16200,7181184
Alcohol octílico (n)C8H17OH200,8271358
Bromuro de octilo (n)C8H17Br201,1661182
Cloruro de octilo (n)C8H17Cl200,8721280
Aceite de oliva 320,9041381
Adipato de dietilo(COOC2H5)2221,0751392
ParaldehídoC6H12O3200,9941204
PentanoC5H12200,6211008
PentacloroetanoC2HCl5201,6721113
1-PentadecenoC15H30200,781351
PercloroetilenoC2Cl4201,6141066
Éter feniletílico (Fenetol)C6H5OC2H5260,7741153
PentanoC5H12200,6211008
Petróleo 340,8251295
b-FenilalcoholC8H9OH301,0121512
FenilhidracinaC6H8N2201,0981738
Éter metílico del fenol (Anisol)C6H5OCH3261,1381353
b-FenilpropilalcoholC9H11OH300,9941523
Aceite de mostaza fenílicoC6H5NCS271,1311412
Picolina (a)C5H4NCH3280,9511453
Picolina (b)CH3C5H4N280,9521419
PinenoC10H16240,7781247
PiperidinaC5H11N200,861400
Ácido fosfórico 50%H3PO4251,33341615
Acetato de polivinilo, PVAc 24 1458
Propionitrilo (n)C2H5CN200,7871271
Ácido propiónicoCH3CH2COOH200,9921176
Alcohol propílico (n)C3H7OH200,8041223
Alcohol propílico (i)C3H7OH200,7861170
Acetato de propiloCH3COOC3H7260,8911182
Cloruro de propilo (n)C3H7Cl200,891091
PropilenglicolC3H8O2201,4321530
Yoduro de propiloC3H7J201,747929
Pseudobutil-m-xilolC12H18200,8681354
PseudocumolC9H12200,8761368
Anhídrido ftálicoC6H4-(CO)2O201,527 
PiridinaC6H5N200,9821445
MercurioHg2013,5951451
Dimetiléter de resorcinolC6H4(OCH3)2261,0541460
Monometiléter de resorcinolC6H4OH OCH3261,1451629
SalicilaldehídoOH C6H4CHO271,1661474
Salicilato de metiloOHC6H4COOCH3281,181408
Ácido clorhídrico 35%HCl201,17381510
Sulfuro de carbonoCS2201,2631158
Ácido sulfúrico 90%H2SO4201,8141455
TetraetilenglicolC8H18O5251,1231586
TetrabromoetanoC2H2Br4202,9631041
TetracloroetanoC2H4Cl201,61171
TetracloroetilenoC2Cl4281,6231027
Tetracloruro de carbonoCCl4201,595938
Tetrahidrofurano, THFC4H8O200,8891304
TetralinaC10H12200,9671492
TetranitrometanoCN4O8201,6361039
Diéster etílico del ácido tioglicólicoS(CH2COOC2H5)2221,1421449
     
Ácido tioacéticoC2H4OS201,0641168
TiofenoC4H4S201,0651300
Toluidina (o)C7H9N200,9981634
Toluidina (m)C7H9N200,9891620
ToluenoC7H8200,8661328
Aceite de transformador 320.8951425
TrietilenglicolC6H14O4251,1231608
TricloroetilenoC2HCl3201,4771049
1,2,4-TriclorobencenoC6H3Cl3201,4561301
1-TridecenoC13H26200,7671313
Tribromuro de trimetilenoC3H6Br223,51,9771144
TrioleínaC3H5(C18H33O2)3200,921482
1-UndecenoC11H22200,7521275
Ácido valeriánicoC4H9COOH200,9421244
Acetato de vinilo, VAcC4H6O2200,9317900
AguaH2O250,9971497
Xileno (o)C8H10200,8711360
Xileno (m)C8H10200,8631340
Xileno (p)C8H10200,861330
Aceite de citronela 290,891076
Ácido cítrico 60%C6H8O720 1686