DENSIDAD

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

La densidad puede obtenerse de forma indirecta y de forma directa. Para la obtención de la densidad, se miden la masa y el volumen por separado y posteriormente se calcula la 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:

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. 

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:

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:	Desventajas:	Aplicaciones principales:
Gestión del usuario incorporada con lector de huellas dactilares opcional	Caro	Control de calidad de productos finales
Gestión de producto incorporada con control de calidad automático
SOP incorporado
Automatización (cambiador de muestras, ordenador)
Extensión con otros instrumentos para la medición multiparamétrica

• LACTÓMETRO O GALACTÓMETRO

Es un densímetro utilizado para medir la densidad específica y la calidad de la leche. 

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)

• 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:	Desventajas:	Aplicaciones principales:
Método sencillo	Vidrio fácil de romper	Educativo: qué es la densidad y cómo se mide
Instrumento relativamente económico	Control termostáticolargo y difícil	Control de producción: donde se requiere más precisión
Instrumento económico	Se debe calcular la densidad (algunas balanzas incluyen este cálculo)	Laboratorios de análisis: donde no se requiera GLP
Hay disponibles instrumentos especiales para la lectura directa del porcentaje de alcohol, azúcar (Brix) o de otros valores relacionados con la densidad	Las lecturas dependen del operario, por lo que la exactitud es limitada	No es adecuado para muestras caras (se requiere un gran volumen).
(*) si no se requiere determinar la temperatura	Sin protocolo de medición (no es adecuado para GLP)
	Se requiere un gran volumen de muestra

• 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:	Desventajas:	Aplicaciones principales:
Método sencillo	Vidrio fácil de romper	Control rápido de valores de densidad "aproximados", principalmente para el control de procesos.
Medición rápida (*)	Control termostático largo y difícil	Adecuado para la medición del mismo tipo de muestra (vino, cerveza) debido a su rango de medición limitado.
Instrumento económico	Rango de medición muy pequeño (se necesitan muchos hidrómetros para cubrir un rango más amplio, normalmente 20 unidades)	No es adecuado para muestras caras (se requiere un gran volumen).
Hay disponibles instrumentos especiales para la lectura directa del porcentaje de alcohol, azúcar (Brix) o de otros valores relacionados con la densidad	Las lecturas dependen del operario, por lo que la exactitud es limitada
(*) si no se requiere determinar la temperatura	Sin protocolo de medición (no es adecuado para GLP)
	Se requiere un gran volumen de muestra
	Difícil de limpiar y secar

• SENSOR DE DENSIDAD

Principio de medición de los sensores 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.