Densimetría
La densidad puede utilizarse para caracterizar sustancias, determinar su calidad o pureza y medir concentraciones en mezclas binarias o cuasi binarias. La determinación de la densidad también es un medio importante para comprobar la identidad de las materias primas y las sustancias puras.
Existen distintos métodos para medir la densidad:
El hidrómetroes barato, pero difícil de leer con muestras muy viscosas u oscuras y muy frágil. Además, se requiere un volumen de muestra de al menos 100 ml, y la precisión de medición máxima de 0,001 g/cm³ exige un control de temperatura prolongado y preciso.
El picnómetro – un recipiente de vidrio conocido originalmente como «frasco de densidad» con un volumen interno muy preciso y reproducible, se utiliza para la densimetría gravimétrica. La medición es compleja, lleva mucho tiempo y requiere personal cualificado.
Nuestros densímetros de fácil manejo miden mediante transductores de tubo en U oscilante. Proporcionan resultados muy reproducibles y rápidos, un control de temperatura preciso y requieren un volumen de muestra máximo de 1 ml.
Método del tubo en U oscilante
Este método utiliza el hecho de que la frecuencia de oscilación de un cuerpo depende de su masa. Un capilar en forma de U se llena con la muestra líquida y se excita para que vibre piezoeléctrica o magnéticamente. La masa y, por tanto, la densidad de la muestra pueden calcularse a partir de la frecuencia propia resultante del tubo en U oscilante. Las mediciones con transductores de tubo en U oscilante requieren poco volumen de muestra y proporcionan resultados precisos rápidamente.
Densidad como tamaño del tejido
La densidad es una magnitud característica de los materiales y describe la relación entre la masa (m) y el volumen (V). Se expresa en g/cm³ o kg/m³. En pocas palabras, la densidad indica lo juntas que están las moléculas de una sustancia. La letra griega Rho "ρ" se utiliza generalmente como abreviatura de densidad. Por ejemplo, la densidad del agua ultrapura a 20,00 °C = 0,998203 g/cm3.
Sistemas binarios
La medición de la densidad también se utiliza a menudo para determinar la concentración de mezclas líquidas. En sentido estricto, esto se aplica a las mezclas de dos sustancias, también conocidas como sistemas binarios. En el DS7800 se pueden almacenar completas tablas de concentración para nuestros clientes, lo que facilita la lectura directa de la concentración. Sin embargo, la densidad es también uno de los parámetros de referencia más importantes cuando se analizan soluciones complejas como la cerveza o los zumos de frutas.
¿Cómo funciona un densímetro?
Densimetría con el método del tubo en U oscilante
El método del tubo en U oscilante se utiliza para medir la densidad de los líquidos. La muestra se introduce en un transductor en forma de U, que se excita electrónicamente para que oscile a su frecuencia propia. La frecuencia de resonancia del tubo en U cambia en función de la densidad de la muestra rellena. Por tanto, la densidad se determina midiendo la frecuencia de resonancia. A grandes rasgos, cuanto mayor sea la masa de la muestra, menor será la frecuencia.
La temperatura de la muestra es una de las variables de influencia más importantes para obtener mediciones de alta precisión, por lo que la temperatura de la célula de medición debe ser muy precisa. Otros factores que influyen son: Las propiedades del líquido que se va a medir, como la viscosidad y la compresibilidad, la homogeneidad y las propiedades de sedimentación, así como el calor específico y la conductividad térmica.
Temperatura y densidad
En muchos casos, cuanto mayor es la temperatura, mayor es el volumen y menor la densidad, que disminuye. Si la temperatura baja, el volumen también disminuye y la densidad aumenta. La masa de la sustancia no cambia.
La temperatura es importante porque influye en el espacio que ocupan los átomos en una molécula. Las oscilaciones se hacen más fuertes a medida que aumenta la temperatura, haciendo que los átomos se alejen unos de otros, lo que a su vez conduce a un valor de densidad más bajo. Un cambio de 0,1 °C significa una desviación del valor medido de 0,0001 g/cm³ a 0,0003 g/cm³.
El agua líquida se comporta de forma algo diferente: la densidad del agua es máxima a 4°C y vuelve a descender a medida que la temperatura desciende hasta 0°C.
Amplíe y aprenda todo sobre la correcta preparación de muestras
Gute Probenvorbereitung garantiert präzise Dichte-Messungen
¿Sabía que una burbuja de aire de 1 mm de diámetro en una muestra puede provocar un error de 0,000052 g/cm³ en el resultado de la medición? Las burbujas o bolsas de aire muy pequeñas suelen ser apenas reconocibles a simple vista. Pueden deberse a una humectación insuficiente de la célula. Las burbujas son apenas visibles incluso en muestras oscuras. Si quiere estar seguro de sus resultados, realice varias mediciones comparativas y tome el valor medio.
También recomendamos comprobar diariamente el sistema de su densímetro. La mejor forma de hacerlo es midiendo una muestra con una densidad conocida con precisión, por ejemplo, agua destilada (0,998203 g/cm³ a 20 °C) o un patrón.
Probenvorbereitung in der Übersicht
Muestras de viscosa
Con cremas, champús, jabones o miel, el reto consiste en evitar que la muestra contenga burbujas de aire cuando se introduce en la célula de medición. Se recomienda calentar la muestra en un recipiente cerrado y dejarla reposar unos minutos antes de medirla. Esto reduce la viscosidad de la muestra, lo que facilita la disolución de las burbujas de aire.
Muestras volátiles
Las muestras con tendencia a desgasificarse son, por ejemplo, el combustible de invierno que contiene butano disuelto. Aquí suelen formarse burbujas de aire debido a la desgasificación de la muestra. Se recomienda guardar estas muestras en un frigorífico y medirlas a temperaturas más bajas (por debajo de la temperatura ambiente), ya que la solubilidad de un gas en un líquido aumenta al disminuir la temperatura.
Muestras con gases disueltos
Cuando se miden refrescos carbonatados con gases disueltos, éstos deben desgasificarse antes de la medición. De lo contrario, los resultados obtenidos serán incorrectos. Se recomienda agitar las muestras (varios minutos) hasta que dejen de formarse burbujas. Alternativamente, la muestra también puede pasarse por un filtro de papel.
Muestras/suspensiones no homogéneas
Si suspensiones como mortero u hormigón (suspensiones minerales), tinta, pinturas murales se dejan reposar durante cierto tiempo, los materiales sólidos pueden sedimentarse o puede formarse un gradiente de concentración. Estas muestras deben agitarse antes de la medición. Asegúrese siempre de que no entren nuevas burbujas de aire en la muestra durante la agitación.
Muestras exigentes y mediciones del valor medio
Con muestras como el ketchup o las cremas, a menudo no es posible una homogeneización completa. Además, no siempre puede evitarse la introducción de burbujas de aire durante la medición.
En estos casos, recomendamos repetir las mediciones varias veces y calcular una media de las mediciones individuales para garantizar valores de medición fiables.
Muestras y valores medidos
La densidad es un valor de referencia importante
Como parámetro físico básico, la densidad es un valor de referencia importante para muchos otros parámetros y conversiones en el trabajo diario de laboratorio.
La densidad identifica las sustancias en su calidad y pureza. Especialmente importante: permite medir con gran precisión la concentración y el contenido.
En estrecha colaboración con la industria y la ciencia, hemos desarrollado densímetros robustos y de fácil funcionamiento, con células de medición de vidrio oscilantes, que satisfacen elevados requisitos de precisión, velocidad y volumen de muestra necesario. Ofrecemos densímetros adecuados para cada método de trabajo y según el tipo de muestra o los requisitos de precisión.
No dude en informarse: En nuestra tabla encontrará un resumen ordenado alfabéticamente de muestras y sustancias típicas para su orientación. Para la mayoría de los datos, se registran 3 decimales de la densidad en g/cm³ a una temperatura de referencia de 20 °C.
Normas y directrices
Densimetría según normas y directrices
Las normas en metrología describen términos, métodos de medición y unidades de medida. Sin embargo, las normas también regulan las redes normalizando los puertos de comunicactión, la comunicación y la transmisión segura de datos. Permiten un acuerdo de calidad para normas y tolerancias. Aunque no es jurídicamente vinculante, la acción normativa se asocia a un alto grado de seguridad jurídica para el usuario. Facilita la selección de aparatos y salvaguarda así los procesos propios de la empresa y la calidad del producto.
Los densímetros también se diseñan y utilizan de acuerdo con las normas. Las normas en densimetría regulan las condiciones ambientales y la preparación de la muestra, así como las tolerancias de medición, las condiciones de medición y las propiedades de un aparato o medio de calibración bajo el aspecto de «buenas prácticas». Quienes utilizan densímetros de acuerdo con especificaciones normalizadas pueden garantizar que las mediciones se realizan correctamente y según procedimientos reproducibles.
Observación: Esta es una breve visión general. También podemos hablar de las especificaciones que cumplen los distintos modelos de densímetro de A.KRÜSS en una consulta personal. No dude en ponerse en contacto con nosotros.
Campos de aplicación típicos
La densimetría se utiliza en muchas industrias
La densidad medida puede utilizarse para calcular distintos parámetros de la muestra. En el control de calidad, la densidad se utiliza para comprobar si un producto está o no dentro de los límites definidos.
Junto con otros métodos, como la refractometría (determinación del índice de refracción), la densimetría también permite hacer afirmaciones precisas sobre la calidad en cada fase del proceso de producción. Esto permite determinar indirectamente las propiedades de fluidez del ketchup, analizar los compuestos de caucho de los neumáticos de los automóviles o determinar las mezclas asfálticas.
Más información: en nuestro resumen hemos enumerado varios ejemplos de aplicación con sustancias de medición típicas. Aquí se enumeran los distintos requisitos y normas. También hemos incluido una lista de densímetros recomendados. Esta visión general sirve de resumen. También podemos hablar de qué aparatos son adecuados en una consulta personal.
Consejos de limpieza
Una limpieza incorrecta es la causa más frecuente de resultados de medición erróneos
Asegúrate de que la célula de medición no contiene residuos de muestras medidas anteriormente ni de soluciones de lavado. Los depósitos de productos medidos anteriormente no siempre son visibles. Si, por ejemplo, se miden productos que contienen aceite o grasa, puede depositarse una película muy fina de aceite en la célula de medición. Por lo tanto, la limpieza y la posterior medición de control inmediatamente después de la medición son especialmente importantes. En función de la muestra medida, debe seleccionarse un disolvente adecuado para la limpieza. Puede ser útil limpiar con dos disolventes diferentes para ahorrar tiempo durante el proceso de secado posterior. Esto puede ser especialmente importante cuando se utiliza un automuestreador. La sustitución de muestras anteriores por una nueva también es una Aplicación que se utiliza con frecuencia y ahorra tiempo.
Limpieza: El tubo en U oscilante se lava con el medio adecuado utilizando una jeringuilla o una bomba peristáltica. Sólo tienes que pulsar un botón y la unidad de secado elimina todos los residuos líquidos. También se pueden configurar procedimientos de limpieza con secado semiautomático o totalmente automático.
Consejo: Se puede utilizar una medición de prueba para determinar si el tubo en U oscilante está limpio y seco. El aire seco a 20 °C y presión atmosférica normal debe dar un valor medido de aproximadamente 0,0012 g/cm³.
Abra y conozca productos de limpieza con buenos resultados de limpieza:
Zur Reinigung wird der Biegeschwinger via Spritze oder Schlauchpumpe mit dem passenden Medium durchgespült. Danach genügt ein Tastendruck, und die Trocknungseinheit beseitigt alle Flüssigkeitsreste. Außerdem lassen sich Reinigungsprozeduren mit halb- oder vollautomatische Trocknung konfigurieren.
Tipp: Ob der Biegeschwinger sauber und trocken ist, kann mit einer Testmessung ermittelt werden. Trockene Luft weist bei 20 °C und mittlerem Luftdruck (1013.25 hPa) einen Messwert von 0,0012 g/cm³ auf.
| Probe | Reinigungsmittel 1 | Reinigungsmittel 2 |
|---|---|---|
| Branche: Lebensmittel, Getränke und Spirituosen | ||
| Fruchtsäfte, Orangensaft, | Wasser | Ethanol |
| Softdrinks | Wasser | Ethanol |
| Salatdressing, Mayonnaise | Waschbenzin | Ethanol |
| Bier, Bierwürze | Wasser, enzymatischer Laborreiniger (3 % Mucasol) | Ethanol |
| Spirituosen | Ethanol | – |
| Branche: Chemie, Kosmetik, Pharmaindustrie | ||
| Aromen, Duftstoffe, Parfüm | Ethanol, Isopropanol | _ |
| Shampoo | Wasser | Ethanol |
| Reinigungsmittel, Flüssigseife | Wasser | Ethanol |
| Sonnenmilch | Waschbenzin | Ethanol |
| Polyamide, Polymere | Kresol | – |
| Wachs, Parafine | Toluol | Xylol, Waschbenzin |
| Holzschutzmittel auf Terpentinbasis | Waschbenzin | Ethanol |
| Holzschutzmittel auf Wasserbasis | Wasser | Ethanol |
| Branche: Petrochemie | ||
| Motoröl, Schmieröl | Waschbenzin | Aceton |
| Bremsflüssigkeit (Ethylenglykol) | Xylol | _ |
| Diesel, Kerosin, Flugbenzin, Heizöl | Waschbenzin, Petrolether | Aceton |
Automatización de la medición de la densidad
Con nuestros densímetros de la serie DS7000, todo el proceso de medición, desde la extracción de la muestra hasta la limpieza y el secado, puede realizarse de forma semiautomática o totalmente automática y sin intervención manual.
Gracias a la automatización total, las mediciones pueden realizarse independientemente del usuario y durante la noche o los fines de semana. Esto aumenta la productividad y reduce los costes por medición.
En la solución totalmente automatizada, el densímetro se complementa con una bomba de muestras integrada y un automuestreador. Los ajustes individuales para las mediciones pueden resumirse en métodos a través de la interfaz de usuario del densímetro y pueden crearse cualquier número de procedimientos de limpieza y plantillas de muestras. Esto permite la medición desatendida de hasta 89 muestras con una huella muy pequeña de esta automatización.
Cómo utilizarlo
Realizar densimetría
Los densímetros que miden según el principio del tubo en U oscilante se caracterizan por su facilidad de uso. Su uso merece la pena para unas pocas muestras al día, pero los aparatos también son muy adecuados para mediciones rutinarias rápidas con un mayor número de muestras. La Aplicación y la limpieza son fáciles, compruébalo tú mismo en nuestros vídeos. Descúbrelo todo sobre la medición con el tubo en U oscilante, con suministro de muestras manual, semi-automático y automático, y detalles sobre su fácil limpieza.
Medición de la densidad Medición y limpieza
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