La densidad es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia. Usualmente se simboliza mediante la letra rho ρ del alfabeto griego. La densidad media es la razón entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. La unidad es en kg/ m3 en el SI.
Por
ejemplo:
Un
kilogramo de bronce, ocupará un espacio mucho menor que un kilogramo de plumas.
Esto se explica a partir de la densidad:
el bronce es más denso (tiene más masa
en menos volumen) que las plumas. Las diferencias de densidad
permiten que existan objetos pesados pero pequeños y objetos livianos pero muy
grandes.
DENSIDAD
RELATIVA
La
densidad relativa (Dr) es la densidad de un líquido tomando como referencia la
densidad del agua (1 g/ml). Por ejemplo, si la densidad del alcohol
etílico es 0,78 g/ ml, ¿Cuál será su densidad relativa?
INSTRUMENTOS DE DENSIDAD
- DENSÍMETROS
Un densímetro es un instrumento de medición que sirve para determinar la densidad relativa de los líquidos sin la necesidad de calcular antes su masa y su volumen.
Funcionamiento:
DENSÍMETRO EN GASES
No hay un medidor determinado, debido a que esta medida es inferencial (indirecta), es decir se obtiene de la ecuación de estado:
Funcionamiento:
Su funcionamiento se basa en el principio
hidrostático del matemático e inventor griego Arquímides, que
establece que cualquier cuerpo sumergido en un líquido experimenta un
empuje hacia arriba igual a la masa del líquido desalojado. El densímetro
tiene una parte inferior en forma de ampolla llena de plomo o mercurio y flota
por sí mismo en la disolución a medir. Cuando está sumergido, la varilla
graduada se eleva verticalmente para dar una lectura en la escala.
¿QUIÉN INVENTÓ EL DENSÍMETRO?
Se conoce a Hipatia de Alejandría como la inventora del densímetro. Hipatia de Alejandría fue una filósofa neoplatónica, que cultivó los campos de la astronomía y las matemáticas. Realizó aportes importantes, como la mejora del astrolabio y la invención del densímetro. Fue contemporánea de la mítica biblioteca de Alejandría y su trágica muerte simboliza la eterna lucha entre las supersticiones y la razón.
Se conoce a Hipatia de Alejandría como la inventora del densímetro. Hipatia de Alejandría fue una filósofa neoplatónica, que cultivó los campos de la astronomía y las matemáticas. Realizó aportes importantes, como la mejora del astrolabio y la invención del densímetro. Fue contemporánea de la mítica biblioteca de Alejandría y su trágica muerte simboliza la eterna lucha entre las supersticiones y la razón.
No hay un medidor determinado, debido a que esta medida es inferencial (indirecta), es decir se obtiene de la ecuación de estado:
PV=n R T
Conociendo el gas (estructura química), la presión y la temperatura en la que se encuentra, podemos encontrar la densidad.
Medidor de densidad de gas (MDG)
Mejorar la precisión en la medición de densidad es crucial. Ya se trate de la exposición fiscal en el punto de transferencia de custodia, un enfriamiento de las turbinas de hidrógeno ineficaz, la reducción del calor por favor o la fiabilidad de los calentadores a fuego directo, necesidad asegurarse de que su medición sea precisa. Las mediciones inexactas pueden presentar riesgos financieros y afectar a la productividad.
Para muchas soluciones y mezclas líquidas la densidad es directamente proporcional a la concentracion. Por lo tanto, es inútil usar un sensor de densidad para determinar la concentración.
Medidor de densidad compacto - (CDM)
Ventajas clave:
- Reducción de los errores y la exposición financiera de la medición de la densidad de la transferencia de custodia.
- Mejora de la eficiencia de producción de líquidos de alto valor tales como alcohol, azúcar y bebidas .
- Reducción de los costos de mezcla, evaporación y control de la concentración en la fabricación.
- Instalación, configuración y operación simples.
- Las opciones múltiples de materiales húmedos brindan una medición fiable incluso en aplicaciones con ácidos/álcali/lechada agresivos.
- Medición de proceso precisa que aumenta la confiabilidad de la detección de la interfaz del producto.
- Las mediciones en la línea mejoran la seguridad del operador al reducir los riesgos de explosión a líquidos peligrosos.
DENSÍMETRO EN LÍQUIDOS
Para conocer la densidad de los líquidos es necesario el uso de un densímetro, este varía dependiendo del rango de la escala que tenga el instrumento para realizar la medida
Modo de empleo
El densímetro se introduce gradualmente en el líquido para que flote libremente. A continuación se observa en la escala en el punto en que la superficie del líquido toca el cilindro del densímetro.
- DENSIMETRO DIGITAL
Un tubo
de vidrio hueco vibra a una cierta frecuencia. Esta frecuencia cambia cuando el
tubo se llena con la muestra: cuanto mayor sea la masa de la muestra, menor
será la frecuencia. Dicha frecuencia se mide y se convierte en densidad. La
calibración se lleva a cabo con aire y agua destilada. Un termostato Peltier
incorporado controla la temperatura de forma muy precisa, sin tener que usar un
baño de agua.
Ventajas:
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Desventajas:
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Aplicaciones
principales:
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Gestión del
usuario incorporada con lector de huellas dactilares opcional
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Caro
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Control de
calidad de productos finales
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Gestión de
producto incorporada con control de calidad automático
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SOP
incorporado
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Automatización
(cambiador de muestras, ordenador)
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Extensión
con otros instrumentos para la medición multiparamétrica
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- LACTÓMETRO O GALACTÓMETRO
Funcionamiento: La leche se vierte en el recipiente graduado y se deja reposar
hasta que la nata se va depositando, la profundidad del depósito determina el
grado de riqueza y de calidad de la leche.
- AERÓMETRO BAUMÉ
Para medir concentraciones de disoluciones.
La escala Baumé se basa en considerar el valor de 0ºBé al agua destilada. Existen fórmulas de conversión de ºBé en densidades: - Para líquidos más densos que el agua (ρ>1 g/cm3)
ºBé = 145 - 145/ρ
ρ = 145/(145 - ºBé)
- Para líquidos menos densos que el agua (ρ < 1 g/cm3):
ºBé = 140/ρ - 130
ρ = 140/(130 + ºBé)
ρ = 140/(130 + ºBé)
- SALINOMETRO
Es
un densímetro para medir la densidad específica de las sales. Dado que la
salinidad es un factor que depende de la temperatura, el termómetro tiene
Salímetro inteagrado que facilita, si se desea el uso de tabletas de la
exactitud de compensación. El salímetro permite la medición fácil de la
gravedad específica del agua de mar en el interior del acuario.
- SACARIMETRO
Es un instrumento con que se mide la concentración de azúcar en un líquido. En enología se utiliza para medir la cantidad de azúcar en el vino, pudiendo así mantener la misma concentración alcohólica.
las lecturas de sacarimetro se expresan en grados Brix (Símbolo ºBx) que sirven para determinar el cociente toral de sacarosa disuelta en un líquido. Una solución de 25 ºBx contiene 25 g de azúcar (sacarosa) por 100 g de líquido. Dicho de otro modo, en 100 g de solución hay 25 g de sacarosa y 75 g de agua.
- PICNOMETRO
El picnómetro es un instrumento sencillo utilizado para determinar con precisión la densidad de líquidos. Su característica principal es la de mantener un volumen fijo al colocar diferentes líquidos en su interior.
Un pincómetro es un vaso de precipitado de vidrio con un volumen definido. Se pesa vacío (M1) y, a continuación, se llena con la muestra y se vuelve a pesar (M2). La diferencia entre M1 y M2 (= masa de la muestra) dividida entre en volumen del vaso de precipitado es la densidad de la muestra.
Ventajas:
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Desventajas:
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Aplicaciones principales:
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Método sencillo
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Vidrio fácil de romper
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Educativo: qué es la densidad y cómo se mide
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Instrumento relativamente económico
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Control termostáticolargo y difícil
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Control de producción: donde se requiere más precisión
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Instrumento económico
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Se debe calcular la densidad (algunas balanzas incluyen
este cálculo)
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Laboratorios de análisis: donde no se requiera GLP
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Hay disponibles instrumentos especiales para la lectura
directa del porcentaje de alcohol, azúcar (Brix) o de otros valores
relacionados con la densidad
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Las lecturas dependen del operario, por lo que la
exactitud es limitada
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No es adecuado para muestras caras (se requiere un gran
volumen).
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(*) si no se requiere determinar la temperatura
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Sin protocolo de medición (no es adecuado para GLP)
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Se requiere un gran volumen de muestra
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- HIDRÓMETRO
El hidrómetro (aerómetro) es un cuerpo
de vidrio que se introduce en la muestra. Después de un breve tiempo de
equilibrado, permanecerá a flote a un cierto nivel (cuando la masa del
hidrómetro equivalga al efecto de empuje de Arquímedes). Cuanto mayor sea la
densidad de la muestra, menos se hundirá el aerómetro. El nivel de equilibrado
indica la densidad en la escala calibrada.
Ventajas:
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Desventajas:
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Aplicaciones principales:
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Método sencillo
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Vidrio fácil de romper
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Control rápido de valores de densidad "aproximados",
principalmente para el control de procesos.
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Medición rápida (*)
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Control termostático largo y difícil
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Adecuado para la medición del mismo tipo de muestra (vino,
cerveza) debido a su rango de medición limitado.
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Instrumento económico
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Rango de medición muy pequeño (se necesitan muchos
hidrómetros para cubrir un rango más amplio, normalmente 20 unidades)
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No es adecuado para muestras caras (se requiere un gran
volumen).
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Hay disponibles instrumentos especiales para la lectura
directa del porcentaje de alcohol, azúcar (Brix) o de otros valores
relacionados con la densidad
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Las lecturas dependen del operario, por lo que la
exactitud es limitada
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(*) si no se requiere determinar la temperatura
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Sin protocolo de medición (no es adecuado para GLP)
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Se requiere un gran volumen de muestra
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Difícil de limpiar y secar
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- SENSOR DE DENSIDAD
El sensor de densidad transforma la oscilación de un tubo en forma de "U" lleno con la muestra en señal de frecuencia, mide la temperatura y envía ambos a una unidad de evaluación. La medición con un sensor de densidad detecta inmediatamente las desviaciones más leves. Los valores de densidad y concentración compensados por temperatura se calculan en tiempo real.
A partir de valores de densidad medidos se calculan la densidad compensada por temperatura, la gravedad específica y los valores de concentración, tales como grado de Brix, % de alcohol, % de H2SO4, grado de gravedad PI, etc.
Sensores de densidad para caudal alto opara Muestras no homogéneas: DPRn 4122, DTR 4122
Estos sensores de densidad para caudal alto y/o para muestras no homogéneas tienen un diámetro interno de 22mm. Continuamente controlan la calidad del producto de líquidos en línea durante la producción.La densidad compensada por la temperatura o las concentraciones se calculan desde los valores medidos. Dependiendo del sensor, estos valores se calculan, muestran y procesan por una unidad de evaluación de Anton Paar o se calculan dentro del sensor y se proporcionan como una señal 4-20 mA
Sensor de densidad para altas temperaturas: DPRn 427 HT
El sensor de densidad DPRn 427 HT hecho de Hastelloy es ideal para temperaturas de muestras de hasta 150 ºC. El sensor de alta precisión supervisa de forma continua la calidad del producto de líquidos en línea durante la producción.
