NefelmetroUn nefelmetro en Kosan, isla Cheju, Corea del Sur.Un nefelmetro (del griego , nube, y po, medida)1 es un instrumento para medir partculas suspendidas en un lquido. Esto lo hace empleando una fotocelda colocada en un ngulo de 90 con respecto a una fuente luminosa. La densidad de partculas es entonces una funcin de la luz reflejada por las partculas a lafotocelda. Cuanta ms luz se refleje en una determinada densidad de partculas depende de las propiedades de las partculas como su forma, color y reflectividad. Estableciendo a una correlacin de trabajo entre turbidez y slidos suspendidos (que ms til, pero generalmente una ms difcil de cuantificacin de partculas) debe ser establecido independientemente para cada situacin.A los nefelmetros usados en las pruebas de calidad del agua, comnmente se les llaman turbidmetros. Sin embargo, puede haber diferencias entre los modelos de turbidmetros, dependiendo del arreglo geomtrico de la fuente luminosa con respecto a la fotocelda. Un turbmetro nefelomtrico siempre monitorea la luz reflejada por las partculas y no la atenuacin debida a la turbidez.La unidad de turbidez para un nefelmetro calibrado se llama Unidad de Turbidez Nefelomtrica, NTU o UTNRefractometraRefractmetro empleado en agriculturaas como en viticultura, ingenios azucareros,Apicultura, para determinar la concentracin de azcares en las frutas, caa, mieles.Se denomina refractometra, al mtodo ptico de determinar la velocidad de propagacin de la luz en un medio/compuesto/substancia/cuerpo, la cual se relaciona directamente con la densidad de este medio/compuesto/substancia/cuerpo. Para emplear este principio se utiliza la refraccin de la luz, ((la cual es una propiedad fsicafundamental de cualquier sustancia), y la escala de medicin de este principio se llama ndice de refraccin, Los refractmetros son los instrumentos que emplean este principio de refraccin ya sea el de refraccin, (empleando varios prismas), o el de angulo critico, (empleando solo un prisma),y su escala primaria de medicin es el ndice de refraccin, a partir de la cual se construyen las diferentes escalas especficas, Brix (azcar), Densidad Especfica, % sal, etc. Los refractmetros se utilizan para medir en lquidos, slidos y gases, como vidrios o gemas.ndice[ocultar] 1Principio de refraccin 2Refractmetro de Abbeo 2.1Principio de la medicino 2.2Utilizacin en luz blancao 2.3Calibracin y lectura de la medicino 2.4Lmites de utilizacin 3Otros refractmetroso 3.1Refractmetro de ngulo variableo 3.2Refractmetro de inmersino 3.3Refractmetro porttilo 3.4Refractmetros automticoso 3.5Refractmetros automticos modernos 4Substratos analizableso 4.1dentificacin de elementos qumicoso 4.2Frutaso 4.3Mineraleso 4.4Otros usos 5ReferenciasPrincipio de refraccin[editar]La luz se mueve a diferentes velocidades en diferentes materiales. Si un rayo de luz con una longitud de onda definida en un ngulo fijo cruza una superficie lmite entre dos materiales diferentes, el ngulo del rayo cambiar de acuerdo con el ndice de refraccin de los medios el uno con el otro. En condiciones constantes con caractersticas de materialconocidas se puede determinar el ndice de refraccin de un segundo medio desconocido mientras el ngulo de refraccin y el ndice de refraccin del material conocido. Para esta determinacin se emplea la ley de Snell:n1 * (sen(angulo1)) = n2 * (sen(angulo2)),donde: n1 = ndice de refraccin del medio 1, angulo1 = ngulo de incidencia de la luz al medio 1, n2 = ndice de refraccin del medio 2, angulo2 = ngulo de incidencia de la luz al medio 2.Refractmetro de Abbe[editar]Refractmetro de Abbe. Modelo antiguoEl refractmetro de Abbe permite obtener una medicin del ndice de refraccin de un lquido depositndolo sobre una superficie de vidrio, colocndolo en un dispositivo ptico, yajustando un botn para conducir una placa iluminada hacia el centro de un retculo. Se plantean dos preguntas:1. Por qu el valor obtenido es aquel del ndice de refraccin del lquido estudiado?2. Por qu la medicin se realiza por reglaje de una placa iluminada?Los refractometros Abbe pueden emplear los dos mtodos de refraccin, refraccin total o refraccin de ngulo crtico.Principio de la medicin[editar]Este refractmetro fue descrito, en 1875, por su inventor, Ernst Abbe. Un antiguo modelo se encuentra representado a continuacin. En su estudio sobre los refractmetros de 1901, Culmman1 describe este instrumento como constituido por dos prismas de vidrio flintconteniendo una delgada capa de 1/20 de milmetro de espesor del lquido a examinar. El prisma inferior sirve sobre todo para mantener el lquido y para permitir la iluminacin del prisma superior. El artculo ms reciente de Vret2 indica que, en los refractmetros modernos, el prisma superior sirve para la iluminacin y que el prisma inferior es aquel quepermite la medicin. La descripcin siguiente corresponde a este caso.La idea es iluminar el lquido a analizar con luz rasante y determinar el ngulo lmite e que depende del ndice n buscado y del ndice Ndel material sobre el que reposa el lquido y enel cual el rayo rasante penetra.n = N sin eEste rayo contina su camino y ataca la cara de salida del prisma con el ngulor = d - edonde d es el ngulo del prisma.El rayo sale entonces del prisma con el ngulo i de tal forma queN sin r = sin iEl ngulo i se encuentra en relacin con el ndice buscado n. Un visor indica el ngulo y se grada directamente en ndice de refraccin. El valor es preciso con dos unidades del cuarto de decimal del valor del ndice n.Como no es posible conseguir un nico rayo rasante que penetre en el lugar adecuado del soporte material subyacente, el dispositivo emplea un haz de luz cuyo lmite es, por construccin, el rayo rasante. Este haz constituye el rango de luz cuyo lmite ser ajustado al retculo y ser la base de la medicin.La figura inferior representa este dispositivo. El prisma superior est iluminado y contiene el rayo rasante. La luz entra en el prisma inferior en un rango de luz cuyo rayo superior correspondea la prolongacin del rayo rasante. A la salida del prisma, este rango de luz es reflejado por un espejo y es observado a travs de una lente colimatriz. El usuario puede observar, en esta lente, el rango de luz y su lmite, que aporta la informacin sobre el ngulo lmite, esto es, sobre el ndice de refraccin del lquido estudiado.Refractmetro de prisma de Abbe.Utilizacin en luz blanca[editar]El dispositivo de base solo es utilizable con una luz monocromtica, ya que el ndice de un material, sobre todo aquel del vidrio flint, depende de la longitud de onda. La raya D del sodio (longitud de onda 589 nm) ha sido elegida histricamente, acausa del carcter monocromtico de la luz de las lmparas de vapor de sodio, y de la facilidad para obtener una buena intensidad lumnica. Para trabajar en luz blanca, otros dos prismasse posicionan entre el vidrio flint y la lente colimatriz de manera que los rayos de colores diferentes converjan tras su trayectoria. Este dispositivo se denomina compensador. La consecuencia es la obtencin de un sistema acromtico, utilizable en luz blanca.Los refractmetros actuales funcionan con luz natural o con la iluminacin de una lmpara blanca. La luz llega a travs de una ventana sobre una superficie de entrada del prisma superior. La superficie inferior de ste no est pulida para evitar las reflexionessecundarias.Calibracin y lectura de la medicin[editar]Calibracin de la zona iluminada en el cruce de las retculasLa calibracin del refractmetro debe tener en cuenta por una parte la acromatizacin y, por otra parte, la situacin del rango de luz en el cruce de las retculas.Una operacin de calibracin se realiza de una vez con agua destilada.El botn que permite conducir el rango luminoso hacia el cruce delas retculas acta sobre el ngulo del espejo dispuesto a la salidadel prisma de flint. Este ngulo corresponde al ndice que se registra sobre la escala graduada en ndice de refraccin, visible en el visor.Dos escalas estn disponibles. Una indica directamente el ndice de refraccin (entre 1,300 y 1,700). La otra indica, entre 0 y 85 %, el tenor de materia seca de los lquidos azucarados.Lmites de utilizacin[editar] El refractmetro de Abbe slo puede utilizarse para lquidos cuyo ndice de refraccin sea inferior a aqul del vidrio flint (n = 1,7). Ms all de este valor, los rayos prximos del rayo rasante experimentaran una reflexin total, lo que provocara la imposibilidad de la medicin. Esta limitacin no es un impedimento en la prctica, pues pocos lquidos poseen un ndice de reflexin superior a aqul del vidrio flint. El ndice vara en funcin de la temperatura. Un sistema de termostato, constituido por una circulacin de agua en el senodel sistema ptico, permite regular este efecto.Otros refractmetros[editar]Refractmetro de ngulo ariable[editar]El lquido se encuentra en una cubeta cuyo fondo es de hoja paralela. Esta hoja es iluminada en incidencia rasante por debajo. Todo tiene lugar como si el lquido fuese iluminado en incidencia rasante desde el aire. Un visor recupera el rayo y determina su ngulo.Refractmetro de inmersin[editar]El refractmetro se sumerge en el lquido a analizar. Slo posee un nico prisma, equivalente al prisma inferior de la descripcin anterior de refractmetro de Abbe. No existe posibilidad de reflexin parsita, el rayo emergente es ms preciso y un engrosamiento ms fuerte es entonces posible. He aqu el inters de este dispositivo. Permite por tanto obtener una dcima ms que para el refractmetro de Abbe (4 unidades del quinto decimal). La iluminacin se realiza a travs de un espejo.El refractmetro de inmersin permite dosificar los solubles disueltos en el agua, de dbiles variaciones de ndice precisamente conocidas. Es mencionado para anlisis agroalimentarios.3 A consecuencia del engrosamiento considerable, un dbil rango de ndice solamente es accesible: entre 1,325 y 1,367.1La extremidad del refractmetro a inmersin est directamente sumergida en el lquido, como un termmetro, y una anilla permiteacromatizar la medicin. Es necesario pues disponer de una mayor cantidad de muestra que con el refractmetro de Abbe, lo que no plantea generalmente problemas con las soluciones acuosas.Refractmetro porttil[editar]Para medir los ndices de refraccin del jugo de las frutas sobre elterreno existen refractmetros porttiles. Funcionan sin alimentacin, directamente con la luz natural. Estos instrumentos son calibrados de tal manera que indican 0 para el agua destilada,y directamente la concentracin en azcar de los jugos de las frutas analizadas. El jugo a analizar se deposita sobre el prisma, se cierra la tapa y el instrumento se dirige hacia la luz. Basta entonces con realizar una lectura directa. Una compensacin automtica de temperatura permite eliminar la variacin de este factor, corriente sobre el terreno. La compensacin es de 0,00045 unidades de ndice de refraccin por grado celsius alrededor de 20 C.4Existen asimismo refractmetros digitales modernos que funcionan de forma automtica y muestran el resultado en una pantalla. Este es ms preciso y menos propenso a fallos humanosque una medicin manual. Los resultados pueden ser transferidosdirectamente para la elaboracin automtica a un ordenador o una red a travs de un interfaz estndar.Refractmetros automticos[editar]Los refractmetros automticos miden automticamente el ndice refractivo de una muestra. La medicin automtica del ndice refractivo de la muestra se basa en la determinacin del ngulo crtico de la reflexin total. Se concentra una fuente de luz, usualmente un LED de ciclo de vida prolongado, en la superficie de un prisma por medio de un sistema de lentes. Por otra parte, se tiene un filtro de interferencia que garantiza la longitud de ondaespecificada. Debido a que se concentra la luz en un punto de la superficie del prisma, se cubre as un amplio rango de ngulos diferentes. Tal y como se muestra en la figura denominada "Configuracin esquemtica de un refractmetro automtico" la muestra medida se encuentra en contacto directo con el prisma de medicin. Dependiendo del ndice refractivo, la luz que ingresapor debajo del ngulo crtico de reflexin total es parcialmente trasmitida a la muestra, mientras que para ngulos de incidencia ms elevados la luz es totalmente reflejada. Esta dependencia de la intensidad de luz reflejada desde el ngulo incidente es medida con una matriz de sensor de alta resolucin. A partir de la seal de video tomada con el sensor CCD, puede calcularse el ndice refractivo de la muestra. Este mtodo de deteccin del ngulo de reflexin total es independiente de las propiedades de la muestra. ncluso es posible medir el ndice refractivo de muestras de absorcin intensamente densas de forma ptica o muestras que contienen burbujas de aire o partculas slidas. Ms an, slo se requieren algunos microlitros y la muestra puede ser recuperada. Esta determinacin del ngulo de refraccin es independiente de vibraciones y otras perturbaciones ambientales.Refractmetros automticos modernos[editar]Refractmetros !utomticos "odernos - Fuente: Anton Paar GmbH, www.anton-paar.comLa temperatura tiene una influencia muy importante en la medicin del ndice refractivo. Por lo tanto, la temperatura del prisma y la temperatura de la muestra tienen que ser controladas con alta precisin. Existen diferentes diseos que son sutilmente diferentes para controlar la temperatura; sin embargo, hay ciertos factores clave que son comunes para todos los diseos, como el caso de sensores de temperatura de alta precisin as como dispositivos Peltier para controlar la temperatura de la muestra y del prisma. El control de temperatura preciso de estos dispositivosdebe ser diseado, de tal forma, que la variacin en la temperatura de la muestra sea lo suficientemente reducida como para que no cause un cambio del ndice refractivo detectable.En el pasado, se utilizaban baos de agua externos, pero ya no se requieren.Refractmetro con muestreador de tipo de embudo - Celda de flu#o con llenado - Fuente: Rudolph Research Analytical - www.rudolphresearch.comMayores posibilidades de refractmetros automticos Los refractmetros automticos son dispositivos electrnicos controlados por microprocesadores. Esto significa que pueden contar con un alto grado de automatizacin y que pueden combinarse con otros dispositivos de medicin.Celdas de flu#oSe tienen diferentes tipos disponibles de celdas de muestreo y que fluctan desde una celda de flujo para unos cuantos microlitros hasta celdas de muestras con un embudo de llenado con un intercambio rpido de muestras sin que se requiera limpieza del prisma de medicin entre operacin. Las celdas de muestreo tambin pueden ser utilizadas para la medicin de muestras venenosas y txicas con una exposicin mnima a la muestra. Por otra parte, las microceldas requieren tan solo un reducido volumen de microlitros, aseguran una buena recuperacin de muestras que son costosas y evitan la evaporacin de muestras voltiles o solventes. Tambin pueden utilizarse en sistemas automatizados para el llenado automtico de la muestra en el prisma del refractmetro. Para un llenado conveniente de la muestra por medio de un embudo, se tienen disponibles celdas de flujo con embudo de llenado. Estas se utilizan para un intercambio rpido de muestras en aplicaciones de control de calidad.!limentacin automtica de muestrasRefractmetro automtico con cambiador de muestras para medicinautomtica de un gran nmero de muestras - Fuente: Anton Paar GmbH,www.anton-paar.comUna vez que un refractmetro automtico es equipado con una celda de flujo, la muestra puede ser llenada por medio de una jeringa o utilizando una bomba peristltica. Los refractmetros modernos cuentan con opcin de integrar una bomba peristltica. La misma es controlada por medio del men del software del instrumento. Una bomba peristltica permite monitorear procesos de lotes en un laboratorio o llevar a cabo mltiples mediciones en una muestra sin interaccin del usuario. Esto elimina errores humanos y asegura un elevado procesamiento de muestras.Si se requiere un gran nmero de mediciones automatizadas, los refractmetros automticos modernos pueden combinarse con un cambiador de muestras automtico. Dicho cambiador de muestrases controlado por el refractmetro y garantiza mediciones plenamente automatizadas de las muestras que son ubicadas en viales del mismo cambiador para llevar a cabo mediciones."ediciones de parmetros m$ltiplesLa combinacin de medicin de un refractmetro automtico y un medidor de densidad se utiliza ampliamente en la industria de fragancias y saborizantes - Fuente: Anton Paar GmbH, www.anton-paar.comLos laboratorios de la actualidad no slo desean medir el ndice refractivo de muestras, sino tambin parmetros adicionales diferentes como la densidad o viscosidad para implementar un control de calidad eficiente. Debido al control por microprocesadores y diferentes interfaces, los refractmetros automticos tienen la capacidad de comunicarse con computadoras u otros dispositivos de medicin, por ejemplo: medidores de densidad, medidores de pH o medidores de viscosidad, para efectos de almacenar los datos del ndice refractivo y datos de densidad (y otros parmetros) en una base de datos.Caractersticas de soft%areLos refractmetros automticos no slo miden el ndice refractivo, sino que ofrecen tambin muchas funciones adicionales de software, como las siguientes: Parmetros de instrumentos y configuracin mediante el men de software Grabacin automtica de datos en una base de datos Salida de datos configurable por el usuario Exportacin de datos de medicin a hojas de clculo MicrosoftExcel Funciones estadsticas Mtodos predefinidos para diferentes clases de aplicaciones Revisiones y ajustes automticos Revisin para corroborar si hay suficiente cantidad de muestras en el prisma Grabacin de datos slo si los resultados son vlidos&ocumentacin y alidacin farmac'uticaCarpeta Tpica de Calificacin y (alidacin )armac'utica - Fuente: Anton Paar GmbH, www.anton-paar.comLos refractmetros se utilizan con frecuencia en aplicaciones farmacuticas para el control de calidad de materia prima intermedia y producto final. Los fabricantes farmacuticos deben apegarse a diferentes regulaciones internacionales como el caso de FDA 21 CFR Parte 11, GMP, Gamp 5, USP, las cuales requieren un gran nivel de trabajo relacionado con documentacinmanual. Los fabricantes de refractmetros automticos apoyan a estos usuarios al proveer software de instrumentos que cumple con los requisitos plasmados en 21 CFR Parte 11, con niveles de usuario, firma electrnica y pistas de auditora. Ms an, se tienendisponibles Paquetes de Validacin Farmacutica y Calificacin Farmacutica que contienen: Plan de Calificacin (QP por sus siglas en ngls) Calificacin de Diseo (DQ por sus siglas en ngls) Anlisis de Riesgos Calificacin de nstalaciones (Q por sus siglas en ngls) Calificacin Operativa (OQ por sus siglas en ngls) Lista de Revisin de 21 CFR Parte 11 / SOP (Procedimiento de Operacin Normalizado) Calificacin de Desempeo (PQ por sus siglas en ngls)Substratos analizables[editar]Los mtodos de anlisis modernos son mucho ms eficaces que la refractometra. sta slo es pertinente en ausencia de disponibilidad de estos mtodos modernos, por ejemplo sobre el terreno, para comprender ciertas etapas de la historia de las ciencias, o tambin a ttulo pedaggico.*dentificacin de elementos +umicos[editar]El ndice de refraccin es una caracterstica fsico-qumica tabulada para numerosos elementos qumicos. Esta tcnica se utiliza para identificar un producto puro.)rutas[editar]En viticultura, la cantidad de azcar en el jugo de uva es determinable por refractometra. Puede convertirse directamente en grados de alcohol despus de la fermentacin total. Esta tcnica es extensible a la estimacin del contenido de azcar de numerosas frutas y al estudio de su maduracin.Refractmetro para el anlisis de gemas"inerales[editar]El ndice de refraccin de una piedra fina, como las gemas, es un dato pertinente. Es necesario que la piedra tenga al menos una cara plana y pulida. El refractmetro de Abbe concebido para los lquidos debe ser un adaptado,tros usos[editar] La tcnica de refractometra directa puede utilizarse en oftalmologa.5 En el pasado, ha demostrado su eficacia para dosificar numerosos solubles de inters biolgico, como la albmina enel suero sanguneo del lactante.6 El mtodo de Hackermann permita analizar la leches (tras su tratamiento para aislar el suero)3 y deducir si era oportuno utilizarla para la elaboracin del queso.!N-., No/0U1, &-L R-)R!CT2"-TR, &- !33-!/ Lista de partes principales/ Figuras 1 y 2.0/ Ocular 4/ Ensamble de iluminacin de la muestra5/ Perillas de abertura del prisma6/ Prisma secundario7/ Prisma principal8/ Termistor 9/ Ensamble de la iluminacin de la escala:/ Caja desecadora ;/ Conexiones de entrada y salida de agua para el control de temperatural