ES2912128T3 - Dispositivo de medición de la turbidez compensatoria y procedimiento de utilización - Google Patents

Dispositivo de medición de la turbidez compensatoria y procedimiento de utilización Download PDF

Info

Publication number
ES2912128T3
ES2912128T3 ES17776616T ES17776616T ES2912128T3 ES 2912128 T3 ES2912128 T3 ES 2912128T3 ES 17776616 T ES17776616 T ES 17776616T ES 17776616 T ES17776616 T ES 17776616T ES 2912128 T3 ES2912128 T3 ES 2912128T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
chamber
liquid
turbidity
module
measurement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES17776616T
Other languages
English (en)
Inventor
Perry Palumbo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TINTOMETER GmbH
Original Assignee
TINTOMETER GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TINTOMETER GmbH filed Critical TINTOMETER GmbH
Application granted granted Critical
Publication of ES2912128T3 publication Critical patent/ES2912128T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
    • G01N21/53—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
    • G01N21/532—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke with measurement of scattering and transmission
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
    • G01N21/53—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/10—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void
    • G01J1/16—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void using electric radiation detectors
    • G01J1/18—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void using electric radiation detectors using comparison with a reference electric value
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G01N11/02—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G01N11/02—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material
    • G01N11/04—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture
    • G01N11/08—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture by measuring pressure required to produce a known flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/10—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void
    • G01J1/16—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void using electric radiation detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/075—Investigating concentration of particle suspensions by optical means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N2015/0042—Investigating dispersion of solids
    • G01N2015/0053—Investigating dispersion of solids in liquids, e.g. trouble
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/01—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials specially adapted for biological cells, e.g. blood cells
    • G01N2015/019—Biological contaminants; Fouling
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N2015/0687—Investigating concentration of particle suspensions in solutions, e.g. non volatile residue

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

Un dispositivo de medición de la turbidez que comprende: un módulo de medición que incluye: un módulo de iluminación que proporciona un haz de radiación electromagnética; y un módulo de detección para medir la radiación electromagnética dispersa; un módulo fluídico acoplado operativamente al módulo de medición, incluyendo el módulo fluídico: una primera cámara adaptada para recibir un líquido; una segunda cámara en comunicación fluida con la primera cámara, incluyendo la segunda cámara un vertedero; una tercera cámara en comunicación fluida con la segunda cámara, en la que el líquido de la segunda cámara está adaptado para derramarse en la tercera cámara a través del vertedero; y en el que una turbidez del líquido se determina en base a (i) una cantidad de radiación electromagnética detectada por el módulo de detección, y (ii) un caudal del líquido que se derrama desde la segunda cámara a la tercera cámara, caracterizándose el dispositivo de medición de la turbidez porque comprende un tubo invertido sustancialmente en forma de U que se coloca dentro de la tercera cámara y está adaptado para incomunicar el líquido del dispositivo de medición de la turbidez.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de medición de la turbidez compensatoria y procedimiento de utilización
Antecedentes
El ensayo de turbidez es un medio eficaz para evaluar el nivel de contaminantes y patógenos dentro de una corriente líquida. La determinación de un constituyente en un líquido que fluye en una corriente puede llevarse a cabo utilizando una variedad de procedimientos y técnicas. Actualmente, un número importante de procedimientos y técnicas de análisis se basan en la interrogación de una muestra líquida por medios ópticos. La interrogación incluye un haz de luz, u otra radiación electromagnética, que se transmite a través del líquido. La luz será absorbida, dispersada o estimulará la fluorescencia en proporción a un componente determinable del líquido, analito o contaminante de interés.
El aire arrastrado y otros gases presentes dentro de la muestra líquida pueden hacer que una parte del haz de luz se disperse a medida que la luz viaja a través de la muestra líquida, lo que resulta en una reducción de la transmisión de la luz a través del líquido y un aumento de la observabilidad del haz dentro del líquido. La disminución de la transmisión de la luz a través de la muestra debido al aire arrastrado imita la absorción y es indistinguible de la que se debe al analito, al contaminante o al patógeno.
La observabilidad del haz debido al aire arrastrado interfiere igualmente con los procedimientos de determinación nefelométrica o fluorométrica, ya que se dispersa más luz de la que puede contabilizarse debido al contenido de partículas o a la fluorescencia de la muestra líquida.
Por lo tanto, es importante para una determinación precisa del constituyente de interés que el aire u otros gases arrastrados se eliminen antes de la interrogación de la muestra líquida por un haz de luz hasta el punto de que el aire o los gases restantes no tengan una contribución significativa al límite de detección del procedimiento de análisis o se reduzcan a menos que no interfieran con la propiedad determinable del líquido. El documento US 5.831.727 describe un aparato y un procedimiento particulares para eliminar las burbujas y los gases arrastrados de una corriente de líquido en movimiento, que comprende una pluralidad de cámaras de tapa abierta.
Cuando la eliminación de los gases arrastrados es incompleta debido a los cambios en las condiciones de medición (por ejemplo, la presión, la temperatura o el caudal de la corriente de muestra líquida) se deben emplear otros medios o medios adicionales para eliminar la interferencia y evitar que afecte a la integridad del valor de interés. Durante las etapas de interrogación o determinación se pueden emplear otros medios adicionales para eliminar el valor de interferencia de las burbujas finas del valor de turbidez. Para ello, se suelen emplear algoritmos de rechazo de burbujas para disminuir el error introducido por el gas arrastrado dentro del proceso de ensayo, eliminando los valores atípicos estadísticos de una serie de datos de medición. A caudales más bajos, el valor de interferencia debido a las finas burbujas de gas se distingue fácilmente del valor de turbidez como el producto resumido del valor de interferencia y el valor de turbidez. Por ejemplo, un valor de señal de referencia es sustancialmente igual al valor de turbidez.
Un valor de señal en el que el valor de interferencia es significativamente más alto que el valor de la línea de base puede eliminarse fácilmente de un conjunto de mediciones dado durante la etapa de determinación como un valor atípico estadístico. Como desventaja, a bajos caudales la observabilidad de las fluctuaciones en la concentración del analito dentro de una cámara de ensayo disminuye debido a una baja tasa de intercambio de la muestra líquida entrante que se mezcla con la muestra líquida existente dentro de un volumen de la cámara de ensayo.
Otra consecuencia de un caudal demasiado bajo es un aumento del retraso desde que se produce un evento de cambio de concentración hasta que se observa el cambio de concentración. Otra consecuencia del caudal en la determinabilidad del ensayo es que, a medida que se incrementa el caudal de la muestra líquida, un mayor número de burbujas finas de gas son arrastradas con mayor frecuencia a la cámara de ensayo del dispositivo analítico, haciendo que la determinación de la línea de base sea menos obvia.
A medida que aumenta el caudal, la frecuencia con la que el valor de interferencia se superpone al valor de turbidez sigue aumentando hasta que se alcanza un límite en el que el valor de referencia se vuelve irreconciliable con el valor de interferencia. Por lo tanto, es necesario reducir el caudal o modificar la(s) etapa(s) de medición y/o la(s) etapa(s) de determinación para que el valor de referencia resultante ya no se vea oscurecido por la interferencia de las burbujas finas. Por ejemplo, un caudal en el que la tasa de interferencia no supera el límite de Nyquist de la tasa de interrogación o medición. Dicho de otro modo, en la práctica se requiere que el dispositivo de ensayo de líquidos, (por ejemplo, el turbidímetro, el nefelómetro o similares), funcione a un caudal en la que la frecuencia a la que el valor de interferencia debido a las burbujas finas se imprime en el valor de ensayo no exceda de la mitad de la tasa de medición del ensayo.
Existe otro problema en la determinación del caudal a caudales inferiores a 100 ml por minuto, cuando la presión de la cabeza del caudalímetro es baja y la muestra de líquido es de naturaleza sedimentaria. Los medidores de flujo convencionales, como los de rueda de paletas (turbina), presión diferencial, área variable, calórico, desplazamiento positivo, Coriolis, altura del vertedero (canal abierto) y medidores de flujo de tipo vórtice, tienen la desventaja de su alto coste, alto consumo de energía y/o no son confiables en condiciones de bajos caudales. Además, requieren una alta presión de cabeza y se obstruyen fácilmente cuando se utilizan para medir muestras líquidas que contienen partículas.
Los dispositivos de medición de la turbidez conocidos en la técnica en la fecha de presentación incluyen dispositivos como los descritos en CN 1037 12915 y US5831727.
También se describía en la técnica en la fecha de presentación un dispositivo de lavado automático que era capaz de permitir que el agua se drenara automáticamente de una cámara a otra a través de un tubo de sifón en comunicación con ambas cámaras (US 4.129.140). Sin embargo, ninguno de estos dispositivos del estado de la técnica aborda cada uno de los problemas antes mencionados conocidos en el arte.
Breve descripción de los dibujos
La Fig. 1 es una vista isométrica de un dispositivo de medición de la turbidez de acuerdo con una realización de la presente invención.
La Fig. 2 es una vista en despiece de un dispositivo de medición de la turbidez de acuerdo con una realización de la presente invención.
La Fig. 3 es una vista frontal de un dispositivo de medición de la turbidez que muestra la línea de sección transversal A-A de acuerdo con una realización de la presente invención.
La Fig. 4 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea A-A en la Fig. 3 del dispositivo de medición de la turbidez de acuerdo con una realización de la presente invención.
La Fig. 5 es una vista en despiece de un conjunto de módulo fluídico de acuerdo con una realización de la presente invención.
La Fig. 6 es una vista posterior de un dispositivo de medición de la turbidez de acuerdo con una realización de la presente invención.
La Fig. 7 es una vista posterior de un dispositivo de medición de la turbidez con una cubierta posterior retirada de acuerdo con una realización de la presente invención.
La Fig. 8 es una vista isométrica posterior de un conjunto de módulo fluídico de acuerdo con una realización de la presente invención.
La Fig. 9 es una vista en despiece de un conjunto de módulo fluídico de acuerdo con una realización de la presente invención.
La Fig. 10 es una vista posterior de un conjunto de módulo fluídico que muestra la línea de sección transversal B-B de acuerdo con una realización de la presente invención.
La Fig. 11 es una vista en sección transversal de la línea B-B de la Fig. 9 del conjunto del módulo fluídico de acuerdo con una realización de la presente invención.
La Fig. 12 es una vista lateral de un conjunto de módulo fluídico que muestra la línea de sección transversal C-C de acuerdo con una realización de la presente invención.
La Fig. 13 es una vista en sección transversal de la línea C-C de la Fig. 11 del conjunto del módulo fluídico de acuerdo con una realización de la presente invención.
La Fig. 14 es una vista lateral de un conjunto de módulo fluídico que muestra la línea de sección transversal D-D de acuerdo con una realización de la presente invención.
La Fig. 15 es una vista en sección transversal de la línea D-D de la Fig. 13 del conjunto del módulo fluídico de acuerdo con una realización de la presente invención.
La Fig. 16 es una vista en despiece de un conjunto de módulo de medición de acuerdo con una realización de la presente invención.
Descripción detallada
De acuerdo con un primer aspecto de la invención definido en la reivindicación independiente 1, se proporciona un dispositivo de medición de la turbidez que comprende:
un módulo de medición que incluye:
un módulo de iluminación que proporciona un haz de radiación electromagnética; y
un módulo de detección para medir la radiación electromagnética dispersa;
un módulo fluídico acoplado operativamente al módulo de medición, incluyendo el módulo fluídico:
una primera cámara adaptada para recibir un líquido;
una segunda cámara en comunicación fluida con la primera cámara, incluyendo la segunda cámara un vertedero;
una tercera cámara en comunicación fluida con la segunda cámara, en la que el líquido de la segunda cámara está adaptado para derramarse en la tercera cámara a través del vertedero; y
un tubo sustancialmente en forma de U invertida, estando el tubo sustancialmente en forma de U invertida colocado dentro de la tercera cámara y estando adaptado para incomunicar el líquido del dispositivo de medición de la turbidez;
en el que una turbidez del líquido se determina en base a (i) una cantidad de radiación electromagnética detectada por el módulo de detección, y (ii) un caudal del líquido que se derrama de la segunda cámara a la tercera cámara.
De acuerdo con un segundo aspecto de la invención según la reivindicación de procedimiento independiente 9, se proporciona un procedimiento para determinar un caudal en un dispositivo de medición de turbidez, comprendiendo el procedimiento:
proporcionar un dispositivo de medición de la turbidez, incluyendo el dispositivo de medición de la turbidez:
un módulo de medición que incluye:
un módulo de iluminación que proporciona un haz de radiación electromagnética; y
un módulo de detección para medir la radiación electromagnética dispersa;
un módulo fluídico acoplado operativamente al módulo de medición, incluyendo el módulo fluídico:
una primera cámara adaptada para recibir un líquido;
una segunda cámara en comunicación fluida con la primera cámara, estando la segunda cámara ventilada a la atmósfera;
una tercera cámara en comunicación fluida con la segunda cámara, en la que el líquido de la segunda cámara está adaptado para derramarse en la tercera cámara; y
un tubo sustancialmente en forma de U invertida situado en la tercera cámara;
introducir una muestra líquida en el dispositivo de medición de la turbidez, fluyendo la muestra líquida a la tercera cámara desde la segunda cámara;
iniciar un primer ciclo de llenado y descarga en la tercera cámara;
iniciar un segundo ciclo de llenado y descarga en la tercera cámara;
determinar un caudal de la muestra líquida que se incomunica de la segunda cámara a la tercera cámara en función de los ciclos de llenado y descarga primero y segundo; y
determinar un valor de turbidez basado en una cantidad de radiación electromagnética detectada por el módulo de detección y el caudal de la muestra líquida.
Las variaciones del dispositivo de medición de la turbidez pueden implementarse para (i) verificar que un líquido dentro de un dispositivo de medición de la turbidez durante un proceso de ensayo puede ser del mismo origen del que se realizó el ensayo, (ii) verificar un flujo a través del dispositivo de medición de la turbidez (por ejemplo, un turbidímetro, un nefelómetro, un fluorímetro, o similares), y (iii) promulgar una alteración de la(s) etapa(s) de medición y/o de la(s) etapa(s) de determinación de un proceso de ensayo en correlación con una o más variables asociadas con la muestra de líquido, incluyendo, pero sin limitarse a, la temperatura, y/o la presión para reducir un error estándar del ensayo.
El dispositivo de medición de la turbidez incluye un turbidímetro que tiene un módulo fluídico y un módulo de medición. El turbidímetro incluye un puerto de entrada, una primera cámara, una segunda cámara, una tercera cámara, un tubo sustancialmenteen forma de U invertida dentro de la tercera cámara, un medio de iluminación, un medio para detectar la luz. El dispositivo de medición de la turbidez también puede comprender un medio para determinar si hay líquido, un medio de determinación y un medio de comunicación.
El puerto de entrada está adaptado para la entrada de líquido en el turbidímetro. La primera cámara contiene un líquido en comunicación con el puerto de entrada y puede ser ventilado a la atmósfera. La segunda cámara está en comunicación fluida con la primera cámara que contiene el líquido, en la que se realiza una determinación de una o más propiedades del líquido. La tercera cámara contiene un líquido en el que el líquido de la segunda cámara se derrama en la tercera cámara, incomunicando el líquido de la segunda cámara.
En una realización según la invención, el tubo sustancialmente en forma de U invertida se coloca dentro de la tercera cámara en forma de "U" invertida con una curva y un par de patas sustancialmente paralelas entre sí. Una primera pata del tubo puede extenderse a través de un fondo de la tercera cámara y desplazarse por debajo del mismo. La curva del tubo puede estar situada por debajo del vertedero que incomunica el líquido de la segunda cámara. Una segunda pata, típicamente de longitud regular, puede ser sustancialmente perpendicular y estar desplazada por encima del fondo de la tercera cámara. Un volumen de líquido puede ser extraído periódicamente de la tercera cámara como resultado de la presión negativa creada por un flujo a través del tubo cuando el líquido dentro de la tercera cámara excede una altura de la curva en el tubo.
En un caso, los medios para determinar la presencia y/o ausencia de líquido pueden determinar la presencia y/o ausencia de líquido dentro de la tercera cámara.
Los medios de determinación pueden determinar un caudal de líquido incomunicante de la segunda cámara basado en un tiempo transcurrido desde una ocurrencia de la presencia y/o ausencia de líquido dentro de la tercera cámara hasta una ocurrencia posterior de la presencia y/o ausencia de líquido dentro de la tercera cámara de un volumen conocido. Los medios de iluminación incluyen una fuente de luz para formar un haz de radiación electromagnética y posteriormente propagar el haz de radiación electromagnética a través del líquido en la segunda cámara. Los medios de detección del haz de radiación electromagnética detectan la radiación electromagnética dispersada por un líquido en proporción a un contenido de un agente de dispersión dentro del líquido. Los medios de comunicación pueden comunicar electrónicamente el valor de la turbidez y/o pueden estar configurados para mostrar el valor de la turbidez.
El turbidímetro anteriormente descrito puede incluir además un medio para determinar un nivel de líquido. En un caso, los medios para determinar el nivel de líquido pueden determinar el nivel de líquido dentro de la tercera cámara. Los medios de determinación pueden determinar un caudal de líquido incomunicante de la segunda cámara en función de un tiempo transcurrido desde una aparición del nivel de líquido dentro de la tercera cámara hasta una aparición posterior del mismo nivel de líquido dentro de la tercera cámara de un volumen conocido.
También se describe en el presente documento un procedimiento por el que se puede determinar el caudal de un líquido incomunicante de una segunda cámara de un turbidímetro previamente descrito. El caudal puede determinarse mediante un proceso en el que: (i) una tercera cámara en la que se derrama el líquido de una segunda cámara, incomunicando el líquido de la segunda cámara; (ii) la entrada de líquido en la tercera cámara provoca un aumento del nivel de líquido dentro de la tercera cámara, sumergiendo un extremo alto de un tubo en U invertida situado dentro de la tercera cámara por encima de un fondo de la misma; (iii) el aumento del líquido dentro de la tercera cámara fuerza la entrada de líquido en un primer extremo sumergido del tubo en U invertida y, al mismo tiempo, la aspiración de aire desde el segundo extremo bajo del tubo en U invertida situado por debajo del fondo de la tercera cámara (iv) el líquido llena la tercera cámara hasta sumergir la totalidad del tubo en U invertida, iniciando un flujo de líquido desde el primer extremo superior sumergido del tubo en U hasta un segundo extremo inferior del tubo en U, creando una presión negativa en el primer extremo del tubo en U; (v) un volumen de líquido puede ser extraído rápidamente de la tercera cámara hasta que el extremo superior del tubo en U ya no pueda ser sumergido y la presión pueda ser igualada en ambos extremos del tubo en U, (por ejemplo, el tubo en U se vacía), iniciando un ciclo de llenado/descarga posterior; (vi) puede determinarse un tiempo transcurrido para llenar y/o descargar la tercera cámara de volumen conocido; y (vii) puede determinarse un caudal de líquido incomunicante de la segunda cámara como el volumen de líquido descargado por el tubo en U dividido por el intervalo de tiempo necesario para llenar y/o descargar el volumen hasta un nivel predeterminado dentro de la tercera cámara.
También se describe un procedimiento por el cual un error estándar de un turbidímetro puede reducirse mediante una correlación de una o más de las condiciones de la muestra, por ejemplo, la temperatura, la presión y/o el caudal, con la interferencia debida a las finas burbujas de gas arrastradas, alterando una etapa o etapas de determinación de un ensayo de turbidez en respuesta al potencial de arrastre y/o al potencial de gaseado de la muestra líquida.
Las variaciones de las características del dispositivo de medición de la turbidez pueden promulgar una alteración de la(s) etapa(s) de medición y/o la(s) etapa(s) de determinación de un proceso de ensayo en correlación con una o más variables que incluyen, pero no se limitan a, el caudal, la temperatura y la presión. Las alteraciones pueden aplicarse para mejorar un límite de detección del ensayo de líquidos y para verificar que un dispositivo de medición de la turbidez funciona con un caudal dentro de un intervalo operativo prescrito.
Terminología
Los términos y expresiones indicados entre comillas ("") en esta sección deben tener el significado que se les atribuye en esta sección de Terminología aplicado a lo largo de este documento, incluyendo en las reivindicaciones, a menos que se indique claramente lo contrario en el contexto. Además, según corresponda, las definiciones indicadas se aplicarán, independientemente del caso de la palabra o expresión, a las variaciones singulares y plurales de la palabra o expresión definida.
El término "o", tal y como se utiliza en esta memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas, no pretende ser excluyente, sino que el término es inclusivo, y significa cualquiera de los dos o ambos.
El término "acoplar" o "acoplado", tal como se utiliza en esta memoria descriptiva y en las reivindicaciones anexas, se refiere a una conexión física indirecta o directa entre los elementos, componentes u objetos identificados. A menudo, la forma de acoplamiento estará relacionada específicamente con la manera en que los dos elementos acoplados interactúan.
El término "directamente acoplado" o "acoplado directamente", tal como se utiliza en esta memoria descriptiva y en las reivindicaciones anexas, se refiere a una conexión física entre elementos, componentes u objetos identificados, en la que ningún otro elemento, componente u objeto reside entre los identificados como directamente acoplados.
El término "aproximadamente", tal como se utiliza en esta memoria descriptiva y en las reivindicaciones anexas, se refiere a más o menos el 10% del valor dado.
El término "aproximadamente", tal como se utiliza en esta memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas, se refiere a más o menos el 20% del valor dado.
Los términos "generalmente" y "sustancialmente", tal y como se utilizan en esta memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas, significan mayormente o en su mayor parte.
Los términos direccionales y/o relacionales tales como, pero no limitados a, izquierda, derecha, nadir, vértice, superior, inferior, vertical, horizontal, posterior, frontal y lateral son relativos entre sí y dependen de la orientación específica de un elemento o artículo aplicable, y se utilizan en consecuencia para ayudar en la descripción de las diversas realizaciones.
Dispositivo de medición de la turbidez
Refiriéndose a la Fig. 1, se ilustra una realización 100 de un dispositivo de medición de la turbidez. En un ejemplo, el dispositivo de medición de la turbidez puede ser un turbidímetro. Como se puede apreciar, el dispositivo de medición de la turbidez puede ser, pero no se limita a, un turbidímetro, un nefelómetro, un fluorímetro o un dispositivo de ensayo similar.
Refiriéndose a la Fig. 2, se ilustra una vista en despiece del turbidímetro 100. Típicamente, el turbidímetro 100 incluye un módulo de medición 102 y un módulo fluídico 104. El módulo de medición 102 está implementado para proyectar un haz de luz de interrogación, u otra radiación electromagnética no visible, en una muestra líquida situada en una cámara del módulo fluídico 104. El módulo de medición 102 detecta una cantidad de luz dispersada por las partículas suspendidas en la muestra líquida. En un caso, los medios de detección del módulo de medición 102 pueden estar situados a aproximadamente 90 grados en relación con una trayectoria del haz de interrogación a una profundidad predefinida dentro de la muestra líquida. La cantidad de luz dispersa puede correlacionarse por comparación con un estándar de turbidez conocido, como la formacina, de modo que pueda determinarse un ensayo de la concentración de materia particulada contenida en la muestra en unidades de turbidez nefelométrica (NTU) y/o unidades nefelométricas de formacina (FNU).
Como se muestra, el módulo de medición 102 puede estar configurado para anidar dentro del módulo fluídico 104. Cuando el módulo de medición 102 se ensambla con el módulo fluídico 104, el turbidímetro 100 puede estar en una configuración de funcionamiento. En una configuración de funcionamiento, un aparato de detección del módulo de medición 102 puede estar configurado para estar sumergido dentro de un líquido y un aparato de iluminación puede proyectar un haz de luz, u otro haz invisible de radiación electromagnética, en la muestra de líquido desde arriba de una superficie del líquido.
Refiriéndose a la Fig. 3, se ilustra una vista frontal del turbidímetro 100 que muestra una línea transversal A-A.
Refiriéndose a la Fig. 4, se ilustra una vista en sección transversal del turbidímetro 100 a lo largo de la línea A-A. El módulo fluídico está dividido en una pluralidad de cámaras. Típicamente, cada una de las cámaras está configurada para estar en comunicación con una porción de una muestra líquida. Una primera cámara 107 se implementa como una cámara de entrada/flujo descendente, una segunda cámara 108 se implementa como una cámara de medición, y una tercera cámara 109 se implementa como una cámara de medición de salida/flujo. En lo sucesivo, la primera cámara 107 se denominará cámara de desaireación, la segunda cámara 108 se denominará cámara de medición y la tercera cámara 109 se denominará cámara de residuos. La cámara de desaireación 107 está en comunicación fluida con la cámara de medición 108 y la cámara de medición 108 está en comunicación fluida con la cámara de residuos 109.
Refiriéndose a la Fig. 5, se ilustra una vista en despiece de una parte frontal del módulo fluídico 104. Como se muestra, el módulo fluídico 104 puede incluir, pero no está limitado a, un cuerpo de flujo 110, una cubierta de guía de flujo 112, y un sello de guía de flujo 116. Generalmente, el módulo fluídico 104 incluye un desgasificador para eliminar el aire o las burbujas de gas arrastradas de la muestra líquida que se está analizando. Por ejemplo, un subconjunto 106 del módulo de fluidos 104 se implementa para desgasificar una muestra líquida. El subconjunto 106 puede incluir generalmente una cavidad de flujo 110a del cuerpo de flujo 110, la cubierta de la guía de flujo 112 y la junta de la guía de flujo 116. Como se muestra en la Fig. 5, un lado interior de la cubierta de la guía de flujo 112 puede insertarse parcialmente en la cavidad de flujo 110a del cuerpo de flujo 110.
De forma alternativa, la cavidad de flujo 110a puede estar configurada para recibir y acoplarse con la cubierta de la guía de flujo 112.
Refiriéndose a la Fig. 6, se ilustra una vista posterior del turbidímetro 100. Como se muestra, el módulo fluídico 104 puede incluir además una tapa trasera 114, una junta de tapa trasera 118 (mostrada en la Fig. 7), un corte de haz 120, un accesorio de entrada 121, un accesorio de salida 122, un prensaestopas 124 y un accesorio de desconexión rápida 126. El accesorio de desconexión rápida 126, típicamente ubicado en el punto más bajo de contención de líquido dentro del cuerpo de flujo 110 del módulo fluídico 104, puede incorporar una válvula de retención para facilitar una transferencia de líquido hacia o desde el cuerpo de flujo 110 cuando se hace una conexión al accesorio de desconexión rápida 126. La transferencia de líquido dentro y fuera del cuerpo de flujo 110 puede ser útil cuando se desea introducir una muestra de calibración o un estándar de concentración o turbidez conocida en la cámara de medición 108 sin desmontar el turbidímetro 100.
Refiriéndose a la Fig. 7, se muestra una vista trasera del turbidímetro 100 con la tapa trasera 114 retirada. Como se muestra, el módulo fluídico 104 incluye además un tubo de sifón 128, y puede incluir además un flotador 130, un imán 132, y el sello de la tapa trasera 118. Como se muestra, el imán 130 puede estar típicamente localizado dentro de, o alojado en, el flotador 130.
Refiriéndose de nuevo a la Fig. 4, una muestra de líquido 190 puede estar situada en todo el turbidímetro 100. Como puede apreciarse, la muestra líquida 190 puede introducirse en el turbidímetro 100 a través del accesorio de entrada 121. Mientras se encuentre en el turbidímetro 100, la referencia a la muestra de líquido 190 se basará en una ubicación de la muestra de líquido 190 en el turbidímetro 100. Por ejemplo, cuando la muestra líquida 190 entra por primera vez en el turbidímetro 100 y está siendo desgasificada, la muestra líquida 190 se denominará muestra líquida no desgasificada 190a. Después de que la muestra líquida 190 haya sido desgasificada y se encuentre en la cámara desgasificadora 107, la muestra líquida 190 se denominará muestra líquida desgasificada 190b. Cuando la muestra líquida 190 se encuentra en la cámara de medición 108, la muestra líquida 190 se denominará muestra líquida de ensayo 190c. La muestra líquida 190 situada en la cámara de residuos 109 se denominará muestra líquida de residuos 190d. La muestra líquida desgasificada 190b puede fluir hacia la cámara de medición 108 del cuerpo de flujo 110 ocupada por una muestra líquida de ensayo 190c. Por ejemplo, la muestra de líquido desgasificado 190b puede fluir a través de una abertura en una parte inferior del cuerpo de flujo 110 entre la cámara desgasificadora 107 y la cámara de medición 108.
En una realización, la cubierta de la guía de flujo 112 puede acoplarse al módulo fluídico 104 mediante un pasador 134 y un conjunto de pestillo de retención 136. Como se muestra, el conjunto de pestillo de retención 136 puede incluir una tuerca de mariposa 138, un perno de hombro 140, un perno de panel 142 y una tuerca de panel 144.
En una realización, el módulo fluídico 104 puede incluir además un sensor de temperatura 150, como se muestra en la Fig. 4. Típicamente, el sensor de temperatura 150 puede estar ubicado dentro de la cámara de medición 108 del módulo fluídico 104. El sensor de temperatura 150 puede implementarse para medir una temperatura de la muestra líquida 190 durante un proceso de ensayo. En una implementación típica, la muestra líquida de ensayo 190c puede fluir hacia arriba en la cámara de medición 108 durante la cual la muestra líquida de ensayo 190c es interrogada por un haz de luz proyectado hacia abajo desde el módulo de medición 102 a través de la muestra líquida de ensayo 190c hasta el corte de haz 120. El corte de haz 120 puede hacerse hermético cuando se acopla al cuerpo de flujo 110 mediante una junta de corte de haz 119. La luz que se dispersa o se redirige de otra manera como resultado del proceso de fotoluminiscencia, fluorescencia u otro fenómeno óptico, incide sobre un medio detector del módulo de medición 102, en un ángulo sustancialmente recto con respecto al haz de interrogación. La energía luminosa puede ser convertida en una señal eléctrica por los medios de detección del módulo de medición 102 en proporción a una concentración de partículas dentro de la muestra de líquido de ensayo 190c. La energía luminosa puede ser cuantificada además por el módulo de medición 102 como un valor medido.
En una implementación a modo de ejemplo del turbidímetro 100, una muestra líquida 190 puede fluir hacia arriba desde el accesorio de entrada 121 hasta la cámara de desaireación 107. Como se muestra, la cámara de desaireación 107 puede estar formada por un espacio entre la cubierta de la guía de flujo 112 y el cuerpo de flujo 110, como se muestra siendo ocupado por la muestra de líquido no aireado 190a. La cubierta de la guía de flujo 112 puede hacerse hermética cuando se acopla al cuerpo de flujo 110 mediante una junta de guía de flujo 116. La muestra de líquido no aireado 190a puede fluir hacia abajo a través de las estructuras del cuerpo de flujo 110 y la cubierta de la guía de flujo 112 para eliminar sustancialmente las burbujas de gases arrastrados de la muestra de líquido no aireado 190a. Una muestra de líquido desaireado 190b puede producirse cuando la muestra de líquido no desaireado 190a fluye hacia abajo a través de las estructuras del cuerpo de flujo 110 y la cubierta de la guía de flujo 112.
La muestra de líquido de ensayo 190c desborda un vertedero 111 (mostrado en las Figs. 4 y 11) en una parte superior del cuerpo de flujo 110 desde la cámara de medición 108 hacia la cámara de residuos 109. Un volumen de la cámara de residuos 109 puede estar definido por un espacio entre la tapa trasera 114 y el cuerpo de flujo 110 que está ocupado por la muestra de líquido residual 190d. La tapa trasera 114 puede hacerse hermética cuando se acopla al cuerpo de flujo 110 mediante la junta de la tapa trasera 118.
Refiriéndose a la Fig. 8, se ilustra una vista isométrica de la parte posterior del módulo fluídico 104.
Refiriéndose a la Fig. 9, se ilustra una vista en despiece de la parte posterior del módulo fluídico 104. En una realización según la invención, el tubo de sifón 128 está formado en un tubo en forma de U invertida por una o más características de restricción 129 del cuerpo de flujo 110 situado dentro de la cámara de residuos 109. Como puede apreciarse, las características de restricción 129 pueden actuar de otra manera como miembros de guía verticales para el flotador 130 y pueden restringir el movimiento del flotador 130 para moverse verticalmente entre los miembros de guía 129 y la cubierta trasera 114. El imán 132 puede estar ubicado dentro del flotador 130, típicamente sesgado con los polos magnéticos del imán 132 orientados sustancialmente perpendiculares y tangentes a un perímetro interior definido por los miembros guía 129. Como resultado, cuando el conjunto del flotador 130 y el imán 132 están en flotación libre, el peso del imán 132 puede hacer que el flotador 130 gire a una posición en la que los polos magnéticos del imán 132 están alineados verticalmente y el imán 132 puede estar en una posición más cercana a un fondo de la cámara de residuos 109 dentro de los miembros de guía vertical 129 del cuerpo de flujo 110.
Como se muestra en la Fig. 9, una porción inferior del tubo de sifón 128 puede hacerse hermética cuando se acopla al cuerpo de flujo 110 mediante un sello de junta tórica 152, un casquillo de compresión 154 y el accesorio de salida 122. Típicamente, el tubo de sifón 128 puede insertarse en el cuerpo de flujo 110 a través del accesorio de salida 122, el casquillo de compresión 154 y la junta tórica 152.
Refiriéndose a la Fig. 10, se ilustra una vista frontal del módulo fluídico 104 que muestra una línea de sección transversal B-B.
Refiriéndose a la Fig. 11, se ilustra una vista en sección transversal del módulo fluídico 104 a lo largo de la línea B-B. Como se muestra, el módulo fluídico 104 puede incluir un conjunto de sensor magnético 133 fijado al cuerpo de flujo 110. Típicamente, el conjunto de sensor magnético 133 puede incluir un sensor magnético 133a para interconectarse con el imán 132. El conjunto del sensor magnético 133 puede orientarse típicamente en forma vertical y colineal con los polos magnéticos del imán 132 cuando el flotador 130 está orientado en forma libre. En una realización, el conjunto del sensor magnético 133 puede fijarse en posición al cuerpo de flujo 110 mediante el prensaestopas 124. Una distancia de separación entre el flotador 130 y el conjunto de sensor magnético 133 puede ser alterada de acuerdo con una altura de líquido dentro de la cámara de residuos 109.
Como se muestra en la Fig. 11, la distancia de separación entre el imán 132 y el sensor magnético 133a puede ser mayor cuando la muestra de líquido de desecho 190d tiene un volumen suficiente para hacer que los miembros de guía verticales 129 del cuerpo de flujo 110 detengan un ascenso del flotador 130.
Refiriéndose a la Fig. 12, se ilustra una vista lateral del módulo fluídico 104 que muestra una línea de sección transversal C-C.
Refiriéndose a la Fig. 13, se ilustra una vista en sección transversal del módulo fluídico 104 a lo largo de la línea C-C. Como se muestra en la Fig. 13, el líquido continúa llenando la cámara de residuos 109 con la muestra de líquido de residuos 190d hasta más allá de una altura del tubo sifón 128 hasta un punto de inflexión. El punto de inflexión se produce cuando una presión causada por la altura del líquido de un extremo sumergido del tubo de sifón 128 puede ser suficiente para superar las fuerzas estáticas dentro del tubo de sifón 128 y la presión atmosférica en un extremo opuesto del tubo de sifón 128 dando lugar a un flujo dentro del tubo de sifón 128. Los miembros guía verticales 129 se muestran restringiendo el flotador 130 de flotar a una parte superior del líquido en la cámara de residuos 109.
Como ventaja, la cámara de residuos 109 se llena por medio de un desbordamiento a través del vertedero 111 permitiendo que la superficie de la muestra líquida de ensayo 190c permanezca libre de ondulaciones para no inducir perturbaciones en la densidad de energía de la sección transversal del haz de interrogación. A medida que la cámara de residuos 109 se llena con la muestra de líquido residual 190d, el flotador 130 que contiene el imán 132 puede moverse hacia arriba alejándose de un conjunto de sensor magnético 133. El conjunto de sensores magnéticos 133 puede generar una señal lógica basada en la proximidad del imán 132 al sensor magnético 133a. La señal lógica puede ser comunicada al módulo de medición 102 a través de un cable conectado al cuerpo de flujo 110 en el prensaestopas 124.
Una vez que la cámara de residuos se llena hasta un nivel por encima del tubo sifón 128, como se muestra en la Fig. 13, comienza un ciclo de evacuación.
El ciclo de evacuación puede incluir, pero no está limitado a, las etapas de: (i) el líquido de desecho 190d puede ser extraído de la cámara de desechos 109 a través del tubo de sifón 128 debido a la presión negativa creada por un flujo del líquido de desecho 190d hacia un desagüe; (ii) el flotador 130 que contiene el imán 132 puede caer al fondo de la cámara de desechos 109; y (iii) la caída del flotador 130 puede ser detectada por el conjunto de sensores magnéticos 133. El flotador 130 puede generalmente subir y bajar a una frecuencia proporcional al flujo de un líquido a través del turbidímetro 100.
Refiriéndose a la Fig. 14, se ilustra una vista lateral del módulo fluídico 104 que muestra una línea de sección transversal D-D.
Refiriéndose a la Fig. 15, se ilustra una vista en sección transversal del módulo fluídico 104 a lo largo de la línea D-D. Un flujo de la muestra líquida 190 dentro del tubo sifón 128, denominado efluente de la muestra líquida 190e, puede extraer rápidamente el líquido de la cámara de residuos 109 por medio del flujo gravimétrico permitiendo que el flotador 130 caiga y se comunique con el sensor magnético 133a. El flujo puede continuar dentro del tubo de sifón 128 hasta que la presión se iguale en ambos extremos del tubo de sifón 128. Por ejemplo, se puede aspirar aire en el extremo antes sumergido del tubo sifón 128, como se ilustra en la Fig. 15. Un volumen de líquido extraído de la cámara de residuos 109 para cada ciclo de evacuación puede ser sustancialmente determinado por un volumen de la cámara de residuos 109 como se determina por un volumen de líquido contenido entre un fondo del tubo sifón 128 y una altura máxima del tubo sifón 128 dentro de la cámara de residuos 109.
Refiriéndose a la Fig. 16, se ilustra una vista en despiece del módulo de medición 102. El módulo de medición 102 puede incluir, pero no se limita a, una carcasa delantera 160, una carcasa trasera 162, un aparato de iluminación 164, un aparato de detección 166, un sensor de presión 167 y un conjunto de circuitos impresos 168,. En general, la carcasa delantera 160 y la carcasa trasera pueden fijarse en relación con el aparato de iluminación 164, el aparato de detección 166 y el conjunto de circuitos impresos 168 situados entre ellos, como se muestra en la Fig. 16. El aparato de iluminación 164 y el aparato de detección 166 pueden mantenerse en relación preferentemente para el ensayo nefelométrico sustancialmente a 90 grados según la geometría especificada por la publicación 180.1 de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (USEPA) y a la geometría especificada por la norma ISO 7027-1999 para, "Calidad del agua - Determinación de la turbidez".
En una realización, el sensor de presión 167 puede ser un sensor de presión montado en placa adaptado para ser montado en el conjunto de circuito impreso 168. Cuando el módulo de medición 102 está conectado operativamente al módulo fluídico 104, el sensor de presión 167 puede implementarse para medir una presión barométrica en la segunda cámara. Por ejemplo, el sensor de presión 167 puede ser ventilado a la atmósfera y medir una presión barométrica en el turbidímetro 100.
Cuando el módulo de medición 102 está ensamblado con el módulo fluídico 104, el turbidímetro 100 puede estar en una configuración de funcionamiento. En una configuración de funcionamiento, el aparato de detección 166 puede estar configurado para ser sumergido dentro de un líquido y el aparato de iluminación 164 proyecta un haz de luz, u otro haz invisible de radiación electromagnética, en la muestra de líquido desde arriba de una superficie del líquido.
Todavía refiriéndose a la Fig. 16, el aparato de iluminación 164 puede incluir típicamente, pero no está limitado a, una fuente emisora 170, una lente plano-convexa 172, un prisma de ángulo recto 174, un primer detector 176, y una lente de campo 178. La luz emitida por la fuente emisora 170 puede ser conformada sustancialmente en un haz por la lente plano-convexa 172. El haz puede configurarse para que incida sobre una hipotenusa del prisma de ángulo recto 174. Cuando el haz incide sobre la superficie de la hipotenusa del prisma de ángulo recto 174, el haz puede reflejarse parcialmente y refractarse de otro modo en la superficie de la hipotenusa. La porción refractada del haz que se propaga desde la superficie de la hipotenusa del prisma de ángulo recto 174 puede ser ajustada por la lente de campo 178 para modificar una divergencia del haz y/o enfocar el haz dentro de una vista del aparato de detección 166. El primer detector 176 puede colocarse sobre una base del prisma de ángulo recto 174 para recibir la parte parcialmente reflejada del haz formado por la lente plano-convexa 172. Por ejemplo, la lente plano-convexa 172 puede colocarse en un ángulo sustancialmente recto con respecto al primer detector 176 sobre una segunda base del prisma de ángulo recto 174. En una realización, la lente plano-convexa 172 y el primer detector 176 pueden acoplarse al prisma de ángulo recto 174 mediante un epoxi óptico. En un ejemplo, el epoxi óptico puede ser Epoxy Technology no. 301-2.
En una realización, el aparato de detección 116 puede incluir, pero no está limitado a, una lente de recolección 180, un prisma de ángulo recto 182, y un segundo detector 184. El aparato de detección 166 puede ser implementado para recoger y convertir la luz en una respuesta eléctrica. Como puede apreciarse, la luz dispersa puede ser el resultado de una interacción del haz que se propaga desde la lente de campo 178 del aparato de iluminación 164 con una muestra líquida contenida dentro del módulo fluídico 104. La lente de recolección 180 puede recibir la luz dispersada por la muestra líquida sustancialmente a 90 grados del haz que se propaga desde la lente de campo 178. La luz recolectada por la lente de recolección 180 puede enfocar la luz dispersada por la muestra líquida a través del prisma de ángulo recto 182 para incidir en el segundo detector 184. La comunicación eléctrica puede realizarse entre la fuente emisora 170 y los detectores primero y segundo 176, 184 a través del conjunto de circuito impreso 168.
Como puede apreciarse, la cantidad de luz recibida por la lente recolectora 180 depende de una intensidad del haz transmitido a través de la muestra líquida y de las características de dispersión de la muestra líquida. Se puede hacer una determinación independiente de la energía del haz transmitido por el primer detector 176 y de la energía dispersa por el segundo detector 184. Con la energía del haz contabilizada por el primer detector del haz incidente 176, los cambios adicionales en la energía determinados por el segundo detector de luz dispersa 184 están por lo tanto relacionados con el contenido de partículas o las características de dispersión de la muestra. Por ejemplo, esto se aplicaría a una muestra líquida no absorbente como el agua. Dado que el aire arrastrado u otros gases presentes en la muestra líquida dispersan la luz con un vigor similar al de las partículas presentes en la muestra líquida, el aire arrastrado o las burbujas de gas actúan como interferencias y, por tanto, deben eliminarse en la medida de lo posible antes del ensayo.
De manera adecuada, un caudal en el turbidímetro 100 puede determinarse como un volumen de líquido dispensado durante un ciclo de evacuación dividido por un intervalo de tiempo entre ciclos de evacuación. Por ejemplo, un volumen dispensado de 25 ml cada 30 segundos equivale a un caudal medio de 50 ml/minuto. El intervalo de tiempo entre los ciclos de evacuación de la cámara de residuos 109, o en consecuencia la presencia o ausencia de líquido dentro de la cámara de residuos, puede determinarse utilizando medios de detección alternativos en sustitución de un flotador magnético y un sensor magnético como se ha descrito anteriormente. Los medios de detección alternativos pueden incluir, pero no se limitan a, un sensor óptico de reflexión interna total (TIR), un sensor de transmitancia, un interruptor de flotador pivotante, un emisor y detector ultrasónico, un sensor de cinta sensible a la presión, un sensor de conductividad, y/o un sensor de presión. Como ventaja, una novedosa disposición de un sensor de flujo de sifón integrado en la cámara de residuos de un turbidímetro puede ser capaz de medir caudales inferiores a I ml/min sin ensuciarse debido a las partículas en suspensión dentro de una muestra líquida.
Es importante destacar que si el flujo de la muestra líquida 190 no puede fluir a través de la cámara de medición 108 debido a una obstrucción o desviación, la falta de flujo suficiente puede ser detectada dentro de la cámara de residuos 109 y una condición de instrumento no conforme puede ser comunicada para iniciar una respuesta apropiada para restaurar la pérdida de flujo. Por ejemplo, las mediciones realizadas durante una pérdida de caudal o un caudal fuera de los parámetros de funcionamiento recomendados pueden considerarse inválidas o estar sujetas a examen. El agua potable, el agua considerada segura para el consumo humano, requiere una declaración en la que se indique que la determinación de la calidad del agua realizada durante un proceso de ensayo es inequívocamente de la misma agua que pasó por el dispositivo de medición de la turbidez. La medición del flujo de la muestra por medios externos no asocia de forma indiscutible el proceso de ensayo y la muestra de la que se ha realizado la determinación, ya que la información de los dispositivos de flujo y de ensayo debe asociarse mediante un proceso independiente y autónomo, susceptible de corrupción.
A caudales inferiores a 100 ml/min, una interferencia debida a burbujas finas de gas puede distinguirse fácilmente del valor de turbidez como producto resumido del valor de interferencia y el valor de turbidez. Las finas burbujas de gas pueden observarse como perturbaciones momentáneas en un valor de turbidez de referencia. A medida que se incrementa el caudal de la muestra líquida, un mayor número de finas burbujas de gas pueden ser transportadas con mayor frecuencia a la cámara de medición 108 del dispositivo de medición de la turbidez 100, haciendo que la determinación de la línea base y el valor de la turbidez sean menos evidentes. A medida que aumenta el caudal, la frecuencia con la que el valor de interferencia se superpone al valor de turbidez sigue aumentando hasta que se alcanza un límite en el que el valor de referencia se vuelve irreconciliable con el valor de interferencia. Por lo tanto, puede ser necesario reducir el caudal o modificar la(s) etapa(s) de medición y/o la(s) etapa(s) de determinación para que el valor de referencia resultante ya no se vea oscurecido por la interferencia de las burbujas finas. Por ejemplo, un caudal en el que la tasa de interferencia no supera el límite de Nyquist de la tasa de interrogación o medición.
Como puede observarse fácilmente que la tasa de interferencia está relacionada con una temperatura, una presión y un caudal de la muestra de líquido a través del dispositivo de medición de la turbidez 100, una medida de una o más de una temperatura, una presión y un caudal de la muestra de líquido en un punto de interrogación puede utilizarse para alterar la(s) etapa(s) de medición y/o la(s) etapa(s) de determinación para mejorar el límite de detección del ensayo de líquido y para verificar que el dispositivo de medición de la turbidez 100 está funcionando dentro de los parámetros operativos recomendados del dispositivo.
Según la ley de Henry, a una temperatura determinada, la solubilidad de un gas en un líquido es directamente proporcional a la presión parcial del gas sobre el líquido:
sg = p s /k H ( 1)
Donde
sg = solubilidad del gas disuelto (mol/L)
kH = constante de proporcionalidad según la naturaleza del gas y del disolvente (mol/atm)
pg = presión parcial del gas (atm)
Tabla 1.
Figure imgf000010_0002
Tabla 1. - Constantes de solubilidad para el gas acuoso y el gas libre en equilibrio a 298K (15,85 grados C). Dado que el aire está compuesto en su mayor parte por argón, oxígeno y nitrógeno; (~0,01Ar, ~0,21 O2, ~0,78 N2), la cantidad de aire en el agua a 298K a 1 atmósfera es igual a
Figure imgf000010_0001
M A M - . g/| (2)
A medida que la temperatura del agua disminuye, la capacidad del agua para los gases disueltos aumenta, (las constantes de solubilidad para los gases de la Tabla 1 aumentan con la temperatura). Del mismo modo, a medida que aumenta la presión sobre el agua, aumenta la capacidad de los gases disueltos en la solución. Para el oxígeno, un cambio de 0 a 30 grados centígrados cambia la cantidad de oxígeno disuelto de 14,6 a 7,6 ppm, (mg/L). El cambio de oxígeno disuelto en el agua con un cambio de presión es directamente proporcional al cambio de presión.
En una realización, el turbidímetro 100 puede detectar una temperatura de la muestra líquida 190 dentro de la cámara de medición 108 mediante el sensor de temperatura 150. Dado que la cámara de medición 108 puede ventilarse a la atmósfera, el cambio en la cantidad de aire disuelto en la muestra líquida 190 debido al cambio de presión atmosférica puede limitarse a un factor entre 0,94 y 1,07 atm. La presión atmosférica puede medirse dentro del módulo de medición 102. Para un cambio dado en la presión atmosférica y/o la temperatura, un potencial de "gaseado" puede ser calculado como un cambio porcentual en la cantidad de gases disueltos en la muestra líquida 190. Del mismo modo, para caudales operativos normales entre 20 y 1000 ml/min, el turbidímetro 100 puede caracterizarse por su potencial de "arrastre" de interferencias. "El potencial de arrastre puede definirse como la frecuencia con la que las interferencias de las burbujas finas de gas son arrastradas a la cámara de medición 108 en función del caudal. Al considerar el potencial de gaseado y el potencial de arrastre como parte de la(s) etapa(s) de medición, el algoritmo de rechazo de burbujas puede ser alterado dinámicamente en la(s) etapa(s) de determinación para reducir el error estándar. Como ejemplo, un algoritmo de media armónica como algoritmo de rechazo de burbujas
Figure imgf000011_0001
Donde:
n = el número de mediciones dentro del conjunto de determinación del valor de turbidez
xi = una medición dentro del conjunto de determinación del valor de turbidez
H = media armónica
Cuando el potencial de arrastre y/o el potencial de gaseado es relativamente alto, el número de mediciones consideradas para la determinación del valor de turbidez n puede aumentarse proporcionando una mejor base estadística para la eliminación de las mediciones atípicas, reduciendo así el error estándar para una determinada determinación de turbidez. En un caso en el que no sea práctico aumentar el número de mediciones a considerar para la determinación de un valor de turbidez, uno o más de los parámetros de la muestra medidos por el turbidímetro 100, por ejemplo, la temperatura, la presión y/o el caudal, pueden ser alterados para reducir la tasa de interferencia para reducir también el error estándar del valor de turbidez reportado.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo de medición de laturbidez que comprende:
un módulo de medición que incluye:
un módulo de iluminación que proporciona un haz de radiación electromagnética; y
un módulo de detección para medir la radiación electromagnética dispersa;
un módulo fluídico acoplado operativamente al módulo de medición, incluyendo el módulo fluídico:
una primera cámara adaptada para recibir un líquido;
una segunda cámara en comunicación fluida con la primera cámara, incluyendo la segunda cámara un vertedero;
una tercera cámara en comunicación fluida con la segunda cámara, en la que el líquido de la segunda cámara está adaptado para derramarse en la tercera cámara a través del vertedero; y
en el que una turbidez del líquido se determina en base a (i) una cantidad de radiación electromagnética detectada por el módulo de detección, y (ii) un caudal del líquido que se derrama desde la segunda cámara a la tercera cámara, caracterizándose el dispositivo de medición de la turbidez porque comprende un tubo invertido sustancialmente en forma de U que se coloca dentro de la tercera cámara y está adaptado para incomunicar el líquido del dispositivo de medición de la turbidez.
2. El dispositivo de medición de laturbidez de la reivindicación 1, en el que el tubo invertido, sustancialmente en forma de U, incluye una primera pata y una segunda pata que están orientadas sustancialmente paralelas entre sí, siendo la primera pata (i) más larga que la segunda pata, y (ii) extendiéndose por debajo de un fondo de la tercera cámara.
3. El dispositivo de medición de la turbidez de la reivindicación 2, en el que la primera pata y la segunda pata del tubo sustancialmente en forma de U invertida son cada una sustancialmente perpendicular a un fondo de la tercera cámara.
4. El dispositivo de medición de la turbidez de la reivindicación 3, en el que un extremo de la primera pata está situado por encima del fondo de la tercera cámara.
5. El dispositivo de medición de la turbidez de la reivindicación 1, en el que un vértice del tubo sustancialmente en forma de U invertida está situado por debajo del vertedero.
6. El dispositivo de medición de la turbidez de la reivindicación 1, en el que un volumen de líquido se extrae de la tercera cámara como resultado de la presión negativa creada por un flujo de líquido a través del tubo sustancialmente en forma de U invertida cuando el líquido dentro de la tercera cámara supera la altura de una curva del tubo sustancialmente en forma de U.
7. El dispositivo de medición de la turbidez de la reivindicación 1, en el que (i) la tercera cámara tiene un volumen predeterminado, y (ii) un caudal del líquido incomunicante de la segunda cámara se determina de acuerdo con un tiempo transcurrido desde un suceso de presencia de líquido dentro de la tercera cámara hasta un suceso posterior de presencia de líquido dentro de la tercera cámara.
8. El dispositivo de medición de la turbidez de la reivindicación 1, en el que (i) la tercera cámara tiene un volumen predeterminado, y (ii) un caudal del líquido incomunicante de la segunda cámara se determina de acuerdo con un tiempo transcurrido desde un suceso de ausencia de líquido dentro de la tercera cámara hasta un suceso posterior de ausencia de líquido dentro de la tercera cámara.
9. Un procedimiento para determinar un caudal en un dispositivo de medición de la turbidez, comprendiendo el procedimiento:
proporcionar un dispositivo de medición de la turbidez, incluyendo el dispositivo de medición de la turbidez:
un módulo de medición que incluye:
un módulo de iluminación que proporciona un haz de radiación electromagnética; y
un módulo de detección para medir la radiación electromagnética dispersa;
un módulo fluídico acoplado operativamente al módulo de medición, incluyendo el módulo fluídico:
una primera cámara adaptada para recibir un líquido;
una segunda cámara en comunicación fluida con la primera cámara, estando la segunda cámara ventilada a la atmósfera;
una tercera cámara en comunicación fluida con la segunda cámara, en la que el líquido de la segunda cámara está adaptado para derramarse en la tercera cámara;
introducir una muestra líquida en el dispositivo de medición de la turbidez, fluyendo la muestra líquida a la tercera cámara desde la segunda cámara;
iniciar un primer ciclo de llenado y descarga en la tercera cámara;
iniciar un segundo ciclo de llenado y descarga en la tercera cámara;
determinar un caudal de la muestra líquida que se incomunica de la segunda cámara a la tercera cámara en función de los ciclos de llenado y descarga primero y segundo; y
determinar un valor de turbidez basado en una cantidad de radiación electromagnética detectada por el módulo de detección y el caudal del líquido, caracterizándose el procedimiento porque se coloca un tubo sustancialmente en forma de U invertida dentro de la tercera cámara y se utiliza para incomunicar el líquido del dispositivo de medición de la turbidez.
10. El procedimiento de la reivindicación 9 incluyendo cada uno de los primeros y segundos ciclos de llenado y descarga:
llenar la tercera cámara con la muestra líquida hasta que el tubo sustancialmente en forma de U invertida esté completamente sumergido y lleno de la muestra líquida; y
descargar la muestra de líquido del dispositivo de medición de la turbidez hasta que se vacíe el tubo sustancialmente en forma de U invertida.
11. El procedimiento de la reivindicación 9, en el que el caudal se determina como un volumen de líquido descargado por el tubo sustancialmente en forma de U invertida dividido por un intervalo de tiempo necesario para descargar el volumen de líquido hasta un nivel predeterminado dentro de la tercera cámara.
12. El dispositivo de medición de la turbidez de la reivindicación 1, en el que:
el módulo de medición incluye además:
un sensor de presión adaptado para medir la presión de una atmósfera en el módulo de medición; y la segunda cámara se ventila a la atmósfera;
en el que se determina adicionalmente una turbidez del líquido en base a (iii) una presión en el módulo de medición situado por encima del líquido dentro de la segunda cámara.
13. El dispositivo de medición de la turbidez de la reivindicación 1, en el que:
la segunda cámara se ventila a la atmósfera; y
el módulo fluídico incluye además:
un sensor de temperatura adaptado para medir la temperatura del líquido en la segunda cámara
en el que una turbidez del líquido se determina adicionalmente en base a (iii) una temperatura del líquido dentro de la segunda cámara.
14. El dispositivo de medición de la turbidez de la reivindicación 1, en el que:
el módulo de medición incluye además:
un sensor de presión adaptado para medir la presión de una atmósfera en el módulo de medición;
la segunda cámara se ventila a la atmósfera; y
el módulo fluídico incluye además:
un sensor de temperatura adaptado para medir una temperatura del líquido en la segunda cámara;
en el que se determina adicionalmente una turbidez del líquido en base a (iii) una temperatura del líquido dentro de la segunda cámara, y (iv) una presión en el módulo de medición situado sobre el líquido dentro de la segunda cámara.
ES17776616T 2016-03-30 2017-03-30 Dispositivo de medición de la turbidez compensatoria y procedimiento de utilización Active ES2912128T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662315298P 2016-03-30 2016-03-30
PCT/US2017/024900 WO2017173020A1 (en) 2016-03-30 2017-03-30 Compensating turbidity measuring device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2912128T3 true ES2912128T3 (es) 2022-05-24

Family

ID=59966445

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES17776616T Active ES2912128T3 (es) 2016-03-30 2017-03-30 Dispositivo de medición de la turbidez compensatoria y procedimiento de utilización

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10078051B2 (es)
EP (1) EP3461283B1 (es)
ES (1) ES2912128T3 (es)
WO (1) WO2017173020A1 (es)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201800005425A1 (it) * 2018-05-16 2019-11-16 Porta-sonda modulare e rispettiva sonda
CN116261656A (zh) * 2020-11-02 2023-06-13 天图米特有限公司 比浊法测量装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4129140A (en) 1977-05-09 1978-12-12 Carlin Richard D Automatic flushing device
US5536413A (en) * 1990-12-03 1996-07-16 Pall Corporation Method for treating a parenteral emulsion-containing medicament fluid
US5831727A (en) * 1997-04-29 1998-11-03 Hach Company Bubble elimination from liquid
US7249517B2 (en) * 2004-02-02 2007-07-31 Dwyer Instruments, Inc. Pressure transmitter with power cycled hall effect sensor
CN101403865B (zh) * 2008-11-13 2011-03-30 上海微电子装备有限公司 光刻机掩模预对准系统
US9453798B2 (en) * 2010-12-01 2016-09-27 Nalco Company Method for determination of system parameters for reducing crude unit corrosion
US9226695B2 (en) * 2013-07-02 2016-01-05 Near Margalit Dual chamber volume measurement apparatus and methods of making and using the same
CN103712915A (zh) * 2013-12-30 2014-04-09 北京航天测控技术有限公司 生活饮用水的浊度检测装置
EP3092029A4 (en) * 2014-01-07 2017-09-20 Consano, Inc. Systems, devices and methods for draining and analyzing bodily fluids

Also Published As

Publication number Publication date
EP3461283A4 (en) 2020-02-19
EP3461283B1 (en) 2022-02-09
EP3461283A1 (en) 2019-04-03
US10078051B2 (en) 2018-09-18
WO2017173020A1 (en) 2017-10-05
US20180136123A1 (en) 2018-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2368944T3 (es) Método y aparato fotométricos para medir la turbidez, fluorescencia, fosforescencia y/o el coeficiente de absorción de un líquido.
US7659980B1 (en) Nephelometric turbidity sensor device
ES2912128T3 (es) Dispositivo de medición de la turbidez compensatoria y procedimiento de utilización
US20190360930A1 (en) Turbidity sensor with improved flow path
AU2016295720B2 (en) System and method for detection of particles in liquid or in air
IE920884A1 (en) Organic pollutant monitor
RU2721588C2 (ru) Способ измерения уровней насыщения углекислым газом в напитках в открытой емкости
US20060061765A1 (en) Turbidity sensor with improved noise rejection
KR101010367B1 (ko) 미세기포 제거기가 내장된 저농도 탁도계
US20060055927A1 (en) Turbidity sensor
CN103267744B (zh) 基于直角棱镜的浊度光学检测装置
NO802784L (no) Olje-i-vann overvaakningsinnretning.
RU187228U1 (ru) Фотометрический анализатор жидкости
KR102365746B1 (ko) 흡광도 측정 장치
JP2006208022A (ja) 濁度計
WO2022014371A1 (ja) セルユニット、測定装置及び基板処理装置
KR200230292Y1 (ko) 고농도 및 저농도 오존의 동시측정 센서
JPS5920662Y2 (ja) 水質測定装置
ES2908338T3 (es) Sistema de sensores para la detección de contaminantes en el líquido
CN219552239U (zh) 异质微粒检测系统
CN217542864U (zh) 一种浊度检测装置
US20180217102A1 (en) Ultrasonic flow meter configured to detect impurities in a fluid
JP2006200959A (ja) 濁度計
JP5171586B2 (ja) Ｕｖ測定装置
CN205643137U (zh) 用于高温环境中的扩散式激光气体浓度测量管及测量系统