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Fabricantes y proveedores de sensores de turbidez
Sea-Bird Scientific
Sensores de alta precisión, CTD multiparamétricos y sistemas integrados para la investigación y vigilancia del medio marino
Gold Partner
Xeos by Satlink
Balizas y equipos de seguimiento telemétrico para aplicaciones marinas y en alta mar
Gold Partner
Chelsea Technologies
Soluciones avanzadas de monitorización de la calidad del agua y de detección medioambiental
Silver Partner
AML Oceanographic
Instrumentación hidrográfica y oceanográfica modular para estudios, investigación y operaciones marítimas autónomas
Silver Partner
Sensores ópticos de turbidez: tipos, mantenimiento y aplicaciones marinas
Introducción a los sensores de turbidez
Los sensores de turbidez miden los cambios en la claridad del agua al detectar cómo las partículas en suspensión afectan a la luz transmitida o dispersada. Estas partículas pueden incluir sedimentos, materia orgánica, plancton y otras materias en suspensión. La monitorización continua de la turbidez puede indicar cambios en las condiciones del agua, la dinámica de los sedimentos y el comportamiento de las plumas.
Un sensor de turbidez puede funcionar como sonda de turbidez independiente, formar parte de un instrumento multiparamétrico o integrarse en un sistema de monitorización más amplio. La selección de un sensor de turbidez del agua requiere tener en cuenta la geometría de medición, el rango, la calibración, la profundidad nominal, el riesgo de ensuciamiento y las características de las partículas. La turbidez es una medición óptica y no una medida directa de la concentración de sedimentos en suspensión, por lo que los resultados varían en función del tamaño, la forma, el color y la composición de las partículas.
Sensor de turbidez del agua, Ares, de Xeos by Satlink.
Principales tipos de sensores de turbidez
Sensores de turbidez nefelométricos
Los sensores nefelométricos determinan la turbidez a partir de la luz dispersada a aproximadamente 90 grados con respecto al haz incidente. Esta geometría se utiliza ampliamente para el análisis de la turbidez del agua, especialmente en casos de baja turbidez. La norma ISO 7027-1 especifica la medición nefelométrica en el infrarrojo cercano, mientras que otros métodos utilizan fuentes de luz diferentes y pueden presentar los resultados en unidades distintas.
Sensores ópticos de retrodispersión
Un sensor óptico de turbidez que utiliza la retrodispersión mide la luz que regresa hacia un detector tras interactuar con las partículas en suspensión. El detector se sitúa más allá del ángulo nefelométrico convencional de 90 grados. Los diseños basados en la retrodispersión son adecuados para instrumentos in situ compactos y aplicaciones de monitorización de sedimentos, pero la respuesta varía en función de las propiedades de las partículas. Las mediciones comunicadas deben identificar el método óptico y la unidad de medida.
Sensores de turbidez sumergibles
Los sensores de turbidez sumergibles integran los componentes ópticos, la electrónica y una carcasa resistente a la presión para su despliegue directo bajo el agua. Un sensor de turbidez oceánico puede instalarse en un bastidor, un amarre, un perfilador o una plataforma móvil, con una profundidad nominal, conectores y materiales adaptados al entorno.
Sondas de turbidez in situ
Una sonda de turbidez in situ mide el agua directamente en el lugar de monitorización, en lugar de basarse en una muestra recuperada. El término describe el método de despliegue más que un principio específico de medición óptica. Las sondas in situ pueden utilizar configuraciones ópticas nefelométricas, de retrodispersión u otras, y suelen combinarse con registradores de datos, sistemas de telemetría u otros sensores medioambientales. Su montaje debe minimizar las interferencias provocadas por burbujas, estructuras, reflejos del lecho marino y perturbaciones en el flujo.
Sensores multiparamétricos de calidad del agua con medición de turbidez
Las sondas multiparamétricas combinan la turbidez con la temperatura, la conductividad, el oxígeno disuelto, la fluorescencia de la clorofila u otras mediciones de la calidad del agua. Las mediciones sincronizadas pueden mostrar si los cambios en la turbidez coinciden con la variabilidad hidrográfica, biológica o de las masas de agua.
Instrumentos de turbidez de laboratorio y en línea
Un turbidímetro de laboratorio se utiliza para muestras discretas en condiciones controladas, mientras que los monitores de turbidez en línea examinan el agua que pasa a través de una celda de flujo o una línea de proceso. Estos instrumentos pueden complementar a los sensores de campo para la verificación, las comprobaciones de calibración, el control de calidad o la monitorización de sistemas de agua de mar bombeada.
Unidades y normas de medición de la turbidez
Los valores de turbidez dependen de la longitud de onda, la configuración del detector, la geometría óptica y el patrón de calibración. Por lo tanto, las unidades deben indicarse junto con información suficiente sobre el método para permitir una comparación significativa. Los valores expresados en unidades diferentes no deben considerarse automáticamente intercambiables.
| Unidad | Significado y contexto de medición |
| NTU | Las unidades de turbidez nefelométrica (NTU) están asociadas a mediciones nefelométricas que utilizan un detector situado a unos 90 grados. El método 180.1 de la EPA utiliza luz visible y expresa la turbidez en NTU. |
| FNU | Las unidades nefelométricas de formazina se utilizan para mediciones nefelométricas en el infrarrojo cercano con detección en torno a los 90 grados, tal y como especifica la norma ISO 7027-1. |
| FTU | Las unidades de turbidez de formazina son una denominación general o heredada vinculada a la calibración con formazina. Dado que el término no define una única geometría óptica, también debe indicarse el método de medición. |
| FBU | Las unidades de retrodispersión de formazina (FBU) identifican mediciones que utilizan luz del infrarrojo cercano y una disposición de detectores de retrodispersión, en lugar de la nefelometría convencional de 90 grados. |
Es importante mantener una coherencia en la presentación de informes cuando se comparan datos de monitorización de la turbidez procedentes de diferentes instrumentos. Los programas de campo también deben registrar las comprobaciones de calibración, la limpieza, el rango del sensor y los valores fuera del rango operativo fiable.
Aplicaciones principales de las sondas y sensores de turbidez
Sensores de turbidez de AML Oceanographic.
Monitorización de plumas costeras, estuarinas y fluviales
La monitorización de la turbidez en zonas costeras y estuarios ayuda a caracterizar las condiciones generadas por las mareas, la afluencia de agua dulce, las olas y la escorrentía. Las mediciones continuas pueden revelar fenómenos de plumas de corta duración, tormentas o resuspensiones que el muestreo ocasional podría pasar por alto.
Estudios sobre el transporte y la resuspensión de sedimentos
Los sensores de turbidez se utilizan habitualmente como indicadores ópticos de la variabilidad de los sedimentos en suspensión. La conversión de la turbidez en concentración de sedimentos en suspensión requiere un muestreo del agua específico para cada emplazamiento y una calibración, ya que la respuesta del sensor puede variar en función del tamaño, la composición, la forma y las propiedades ópticas de las partículas. Por lo tanto, es preferible considerar las mediciones ópticas como sustitutos calibrados de los sedimentos, en lugar de como mediciones directas y universales de la concentración.
Seguimiento de dragados y obras marítimas
Un monitor de turbidez puede proporcionar observaciones continuas en torno a actividades de dragado, instalación de cables, recuperación de terrenos y otras obras marítimas. Los instrumentos situados estratégicamente pueden ayudar a distinguir las condiciones de fondo de los aumentos localizados de material en suspensión y a documentar los patrones durante las operaciones.
Monitorización de la acuicultura y la pesca
La turbidez puede formar parte de la vigilancia medioambiental en torno a instalaciones acuícolas, criaderos y centros de investigación pesquera. En combinación con las mediciones de oxígeno disuelto, temperatura, salinidad y parámetros biológicos, la turbidez proporciona un contexto adicional sobre las condiciones cambiantes de la columna de agua.
Boyas oceanográficas, amarres y observatorios del lecho marino
Se puede instalar un registrador de turbidez o un sensor integrado en boyas, amarres, sondas bentónicas y observatorios fijos para realizar mediciones de larga duración. El consumo energético, el almacenamiento, las incrustaciones ópticas, la geometría de montaje, la estabilidad de la calibración y los intervalos de mantenimiento son aspectos importantes para los despliegues autónomos.
Monitorización de la calidad del agua con AUV y USV
Un sensor de turbidez para aplicaciones submarinas puede integrarse en vehículos submarinos autónomos (AUV), mientras que instrumentos similares pueden utilizarse en vehículos de superficie no tripulados (USV). Las plataformas móviles permiten la cartografía espacial, siempre que se tengan en cuenta el tiempo de respuesta del sensor, las burbujas generadas por el vehículo, las perturbaciones del flujo, la frecuencia de muestreo y la sincronización temporal.
Incrustaciones biológicas y mantenimiento de los sensores
Los despliegues oceánicos a largo plazo requieren medidas para evitar que el crecimiento o la contaminación en las superficies ópticas generen tendencias erróneas. La suciedad puede alterar los valores medidos y puede resultar difícil distinguirla de un cambio ambiental real sin una inspección y un control de calidad.
- Incrustaciones en las ventanas ópticas: los depósitos, los microorganismos y la biincrustación pueden alterar la trayectoria óptica y sesgar las mediciones.
- Limpiaparabrisas mecánicos y sistemas de limpieza: Los limpiaparabrisas integrados pueden eliminar periódicamente el material de las ventanas ópticas expuestas y reducir la necesidad de limpieza manual.
- Estrategias antiincrustantes para despliegues a largo plazo: el diseño de los instrumentos, la configuración del despliegue, los mecanismos de limpieza y las medidas antiincrustantes adecuadas pueden ayudar a proteger la superficie de medición.
- Limpieza, inspección y mantenimiento preventivo: El mantenimiento programado permite identificar daños ópticos, ensuciamiento persistente, desviaciones en la calibración u otras fuentes de degradación de los datos.
El mantenimiento debe planificarse en función de la duración del despliegue, ya que incluso un sensor de turbidez adecuado puede seguir generando datos de baja calidad a largo plazo si sus superficies ópticas no se mantienen limpias.
Novedades en la detección de la turbidez
La instrumentación de turbidez sigue evolucionando junto con los sistemas autónomos de observación oceánica y las redes integradas de calidad del agua.
- Sensores ópticos compactos: el menor consumo energético y los tamaños más reducidos facilitan la integración con vehículos de larga autonomía, perfiladores y nodos de sensores distribuidos.
- Mejora de los sistemas antiincrustantes: la limpieza autónoma puede prolongar los períodos de despliegue útiles en aguas biológicamente productivas.
- Mediciones de mayor frecuencia: un muestreo más rápido permite detectar fenómenos de resuspensión, plumas y transporte de corta duración que el seguimiento a menor frecuencia podría pasar por alto.
- Fusión de sensores: la combinación de la turbidez con parámetros complementarios —como las mediciones de clorofila, materia orgánica disuelta coloreada (CDOM), oxígeno disuelto y conductividad— puede proporcionar un contexto medioambiental más sólido que las mediciones de turbidez interpretadas de forma aislada.
Estos avances están transformando los sensores de turbidez, que han pasado de ser instrumentos independientes de calidad del agua a convertirse en componentes integrados de sistemas de observación oceanográfica de larga duración.
