Turbiedad: NTU vs FNU, calibración y escalado 4-20 mA

Supongamos que llega a su planta un skid de tratamiento de agua fabricado en Japón. La hoja de datos de su turbidímetro en línea dice «0–20 度 (formacina), 4–20 mA» y la alarma está fijada en «5 度».

En su planta la turbiedad se reporta en NTU (o UNT, como las llaman las normas mexicanas) y su medidor de laboratorio lee en FNU. La pregunta obvia es a cuántos NTU equivale un «grado» japonés y si esa alarma todavía tiene sentido.

La respuesta corta: no existe un factor de conversión único. La lectura depende del patrón de calibración (caolín, formacina o esferas de polímero) y de la óptica (longitud de onda de la luz y ángulo del detector). Dos lecturas se pueden comparar solo si ambos coinciden.

Para usar bien las unidades también hay que revisar la calibración y el escalado de 4–20 mA entre el medidor y su sistema de control.

Esta guía cubre las unidades japonesas de turbiedad, NTU vs. FNU (EPA 180.1 vs. ISO 7027), la diferencia con los sólidos suspendidos totales (SST), los principios de medición, la calibración, el escalado de 4–20 mA y el diagnóstico de fallas. Termina con una lista de verificación, preguntas para el proveedor japonés y un correo de ejemplo.

Contenido

1. Qué mide la turbiedad (y qué no)
2. Unidades de turbiedad: grado japonés (度), NTU, FNU y FAU
3. Turbiedad vs. SST (sólidos suspendidos totales)
4. Cómo se mide la turbiedad: los principios principales
5. Cómo elegir el método de medición
6. Diseño de la línea de muestreo para turbidímetros en línea
7. Calibración del turbidímetro: formacina, StablCal y otros patrones
8. Escalado de 4–20 mA y diseño de alarmas
9. Diagnóstico de las lecturas de turbiedad por síntoma
10. Lista de verificación: revisión de la especificación de un turbidímetro japonés
11. Preguntas para el proveedor japonés
12. Límites de esta guía
13. Preguntas frecuentes
14. Fuentes

Qué mide la turbiedad (y qué no)

La turbiedad (en japonés, dakudo) describe cuánto dispersa o debilita la luz una muestra de agua. El limo, los sólidos finos y los microorganismos cambian el camino de la luz a través del agua, y el turbidímetro mide ese cambio contra una suspensión de referencia.

No es un conteo de partículas ni la masa de sólidos presentes en el agua. El tamaño, la forma y el color de las partículas cambian la respuesta de la muestra a la luz.

Un agua con partículas finas y blancas y otra con partículas grandes y oscuras pueden tener la misma masa de sólidos y aun así dar lecturas distintas de luz dispersada. La misma turbiedad no significa el mismo contenido.

La turbiedad también es independiente de la conductividad (iones disueltos) y del pH (acidez o alcalinidad). Un agua clara puede llevar muchos iones, por lo que las plantas de tratamiento combinan varios parámetros de calidad del agua según lo que necesiten remover y controlar.

En español se usan «turbiedad» y «turbidez». Las normas mexicanas (NMX-AA-038-SCFI y NOM-127-SSA1) usan «turbiedad», pero en catálogos y manuales de equipos es común ver «turbidez».

Unidades de turbiedad: grado japonés (度), NTU, FNU y FAU

Las especificaciones japonesas suelen dar la turbiedad en 度 (do, «grado»). El número solo no basta: hay que saber qué patrón define ese grado. El caolín, la formacina y los patrones de partículas tipo poliestireno fijan referencias distintas.

• Grado (caolín): 1 grado es la turbiedad de agua purificada que contiene 1 mg de caolín patrón por litro. Ese 1 mg/L se refiere al material patrón, no a la concentración real de partículas en su muestra.
• Grado (formacina): la formacina es una suspensión de polímero que se usa para calibrar turbidímetros. Sigue siendo una comparación contra un patrón. Los grados de caolín y los de formacina dan valores distintos en la misma muestra, y la relación entre ellos no es constante.
• Grado (poliestireno): los patrones de partículas tipo poliestireno se usan en el análisis oficial del agua de la llave en Japón. El método fijado por el Ministro del Medio Ambiente combina partículas patrón de varios tamaños.

La Figura 1 enlista las unidades que puede encontrar en equipos japoneses e internacionales. Lea cada unidad junto con su patrón y su óptica.

Figura 1: Lea cada unidad de turbiedad junto con su patrón y su óptica

Calibrar con el mismo patrón no garantiza la misma respuesta con muestras reales.

Unidad	Patrón y óptica	Qué revisar antes de comparar
Grado (caolín)	Comparación con un patrón de caolín	No es lo mismo que la concentración en masa de partículas de la muestra
Grado (formacina), FTU	Patrón de formacina; registre también la configuración óptica en la especificación	Haga coincidir el método de detección, no solo el patrón
Grado (poliestireno)	Comparación con partículas patrón tipo poliestireno	Se usa en el análisis oficial del agua de la llave en Japón, que sigue el método especificado
NTU	Normalmente luz blanca, dispersión a 90°	Revise el método (p. ej., EPA 180.1) y las especificaciones del equipo
FNU	Luz infrarroja cercana, dispersión a 90°	Corresponde a las condiciones de medición de ISO 7027
FAU	Luz infrarroja cercana, atenuación (detector en línea con el haz)	Para turbiedad alta; no es intercambiable con FNU

Algunos equipos conservan etiquetas de unidad antiguas, así que no deduzca la óptica solo por la unidad que muestra la pantalla.

NTU vs. FNU: EPA 180.1 vs. ISO 7027-1

NTU (unidad nefelométrica de turbiedad) es la unidad de los nefelómetros de luz blanca, con el método 180.1 de la EPA de Estados Unidos como referencia habitual. FNU (unidad nefelométrica de formacina) corresponde a los equipos de infrarrojo cercano construidos según ISO 7027-1. Ambos miden luz dispersada a 90° y se calibran con formacina; la diferencia principal es la fuente de luz.

La tabla resume las condiciones ópticas. Los valores provienen de las fuentes que aparecen al final del artículo. Para diseño o cumplimiento, consulte el texto vigente de cada norma.

	EPA 180.1 (NTU)	ISO 7027-1 (FNU / FAU)
Fuente de luz	Lámpara de tungsteno, temperatura de color de 2200–3000 K (luz blanca)	Infrarrojo cercano, 860 nm con ancho de banda de 60 nm o menos (fuentes secundarias)
Detector	A 90° del haz (±30°), pico espectral de 400–600 nm; trayectoria total de la luz de 10 cm o menos	90° (±2.5°) para FNU; en línea con el haz (atenuación) para FAU
Intervalo	0–40 NTU; valores mayores por dilución	Nefelometría, normalmente de menos de 0.05 hasta 400 FNU; atenuación, normalmente 40–4,000 FAU
Color de la muestra	Más afectado por el color de la muestra	Menos afectado por el color, porque el color disuelto absorbe menos en el infrarrojo cercano
Dónde es común	Agua potable y aguas residuales en Norteamérica	Europa y Asia-Pacífico

ISO 7027-1 considera NTU y FNU numéricamente equivalentes dentro del mismo método de luz dispersada. Eso no es lo mismo que convertir lecturas entre equipos con óptica diferente. En agua natural el tamaño, la forma y el color de las partículas cambian las lecturas, así que un medidor de luz blanca y uno infrarrojo con frecuencia no coinciden en la misma muestra.

Por eso USGS y ASTM D7315 recomiendan reportar cada tecnología en su propia unidad (NTU, FNU, FNRU, FAU, FBU y otras). Sin embargo, los equipos antiguos muchas veces mostraban «NTU» sin importar su óptica. Conviene separar estos dos casos:

• Mismo medidor, etiqueta nueva: la pantalla cambia de NTU a FNU, pero la óptica no cambió.
• Medidor distinto: el reemplazo tiene otra fuente de luz u otro ángulo de detección, así que las lecturas en muestras reales pueden cambiar incluso después de calibrar.

De grados japoneses a NTU

No hay un factor común que responda «cuántos NTU es un grado». Incluso un grado basado en formacina coincide con NTU solo si la óptica también coincide, y un grado de caolín o una lectura de luz transmitida es otra medición. Lo que sí puede hacer:

1. Averigüe en qué patrón se basa el valor japonés (caolín, formacina o poliestireno).
2. Averigüe qué óptica usa el equipo (luz transmitida, dispersión a 90°, relación, esfera integradora o dispersión superficial) y su fuente de luz.
3. Si el equipo anterior y el nuevo son distintos, hágalos medir las mismas muestras durante un periodo y compare.

El límite japonés para agua potable: 2 grados

En Japón, la norma de calidad del agua de la llave establece una turbiedad de 2 grados o menos. Aparte, un objetivo de gestión de la calidad del agua fija 1 grado o menos. Son categorías distintas, así que no las mezcle.

Cumplir el límite de turbiedad por sí solo no vuelve potable el agua. Las normas de agua potable también cubren microorganismos, sustancias químicas y otros parámetros.

Como comparación, las reglas de Estados Unidos para filtración convencional y directa fijan límites al efluente combinado de los filtros: 0.3 NTU en al menos el 95 % de las mediciones mensuales y 1 NTU como máximo en cualquier momento. Se aplican en otro punto del proceso, por lo que no se pueden comparar directamente con la norma japonesa del agua de la llave.

Ninguno de estos límites se traslada al agua residual de planta ni a los líquidos de proceso. Los análisis legales de agua potable, los límites de control de proceso y los permisos de descarga siguen cada uno su propio alcance y su método especificado.

La referencia en México: NMX-AA-038-SCFI-2001 y NOM-127-SSA1-2021

La norma mexicana NMX-AA-038-SCFI-2001 establece la determinación de turbiedad en campo y en laboratorio para agua natural, residual y residual tratada. Usa el método nefelométrico, expresa el resultado en UNT (unidades nefelométricas de turbiedad) y define un intervalo de trabajo de 0.01 a 40 UNT, ampliable por dilución.

Para agua de uso y consumo humano, la NOM-127-SSA1-2021 fija un límite de turbiedad de 4.0 UNT, que baja a 3.0 UNT a partir del segundo año posterior a su entrada en vigor. Se aplica a los sistemas de abastecimiento y no a las aguas residuales tratadas.

Los 2 grados japoneses y los 4.0 UNT mexicanos no se pueden comparar número contra número, porque el patrón y el método de medición son distintos. Si su proceso descarga agua residual, la NOM-001-SEMARNAT-2021 incluye los sólidos suspendidos totales entre sus contaminantes básicos; la turbiedad del medidor en línea es solo un indicador interno de proceso.

Turbiedad vs. SST (sólidos suspendidos totales)

Los sólidos suspendidos totales (SST, llamados SS en Japón) son la masa de materia suspendida por volumen de muestra. Se filtra la muestra con un procedimiento definido y luego se seca y se pesa el residuo. La turbiedad es una lectura óptica, así que no se deben confundir.

Algunos turbidímetros muestran SS en mg/L, pero no secan ni pesan nada. Convierten la turbiedad a SS con una relación obtenida de muestras reales.

Un ejemplo ficticio: sea x la turbiedad (grados) y y los SS (mg/L), y suponga que las muestras reales dieron y = 2 + 1.5x. Para ese tipo de muestra y ese intervalo, una lectura de 20 grados da un SS estimado de 32 mg/L.

Los coeficientes 2 y 1.5 son inventados para ilustrar. Si toma una correlación hecha con agua lodosa de río y la aplica a agua de proceso con aceite o pigmento, la diferencia entre las partículas aparece como error de conversión.

Para construir una correlación, mida turbiedad y SST en las mismas muestras, en pares, a lo largo de todo el intervalo de control. Revise los extremos del intervalo y las condiciones anormales, no solo la parte que parece lineal. Un cambio de químicos o de materia prima puede cambiar el significado de la lectura, así que registre junto con la ecuación el proceso y el intervalo válido.

Cómo se mide la turbiedad: los principios principales

Los métodos de turbiedad suelen agruparse en visual, luz transmitida, luz dispersada y esfera integradora. Todos comparan la muestra con una turbiedad de referencia, pero miran partes distintas de la luz y la recogen desde direcciones diferentes.

La turbiedad visual compara una muestra y un patrón en tubos de comparación iguales. Hay que controlar la fuente de luz, el fondo y la dirección de observación. No es lo mismo que levantar una botella contra la luz.

En Japón, JIS K 0101 (agua industrial) y JIS K 0102 (aguas residuales industriales) se fusionaron en la serie JIS K 0102. Las pruebas físicas y químicas generales, incluida la turbiedad, están en JIS K 0102-1:2021 y su Enmienda 1:2023. Los turbidímetros automáticos tienen su propia norma, JIS K 0801; confirme con el proveedor o con la Japanese Standards Association su edición vigente y sus requisitos.

El análisis del agua de la llave en Japón usa el método fijado por el Ministro del Medio Ambiente. Conocer el principio de medición es una cosa; cumplir un método de prueba especificado es otra. Que el propósito de la prueba decida qué método aplica.

En cualquier medidor óptico, las posiciones de la fuente de luz, la muestra y el detector determinan la lectura.

Luz transmitida (turbidimetría)

Un medidor de luz transmitida hace pasar luz por la muestra y mide cuánta llega a un detector del lado opuesto. Las partículas desvían la luz de su trayectoria recta, así que llega menos luz al detector conforme sube la turbiedad.

Estos medidores se usan para turbiedad media y alta, pero el intervalo útil depende de la longitud de trayectoria y del detector. Como el medidor lee la pérdida de luz, también lo afectan la absorción por otras causas distintas de las partículas y el ensuciamiento de las ventanas ópticas.

Figura 2: La luz transmitida mide la pérdida de luz que llega al lado opuesto

La luz que se pierde por el color de la muestra o por ventanas sucias se suma a la pérdida causada por las partículas.

En agua casi transparente, las partículas cambian poco la luz transmitida. La señal se puede perder frente al nivel de luz de fondo y a las diferencias entre celdas, y por eso este método tiene dificultad con turbiedad baja.

En el otro extremo, cuando el agua está tan turbia que casi no pasa luz, queda muy poco cambio que leer. «Apto para turbiedad alta» no significa sin límite, así que revise el intervalo efectivo del equipo.

• Color: un agua coloreada con pocas partículas puede disminuir la luz transmitida por absorción. Compare la respuesta del medidor con muestras reales para no confundir un cambio de color con un cambio de turbiedad.
• Estado de la celda: las huellas digitales, las gotas de agua y los rayones finos en la celda desplazan la lectura. Antes de sospechar de la muestra, vuelva a medir con una celda limpia, en la misma orientación y bajo las mismas condiciones.
• No es un análisis químico: los analizadores colorimétricos (por ejemplo, de sílice) también miden luz transmitida, pero leen un color producido por una reacción química para determinar un componente específico.

Luz dispersada (nefelometría)

Un medidor de luz dispersada mide la luz que las partículas desvían, con un detector a un ángulo fijo. El diseño común de dispersión lateral detecta la luz a 90° del haz incidente.

En agua casi transparente, cada partícula adicional aumenta la luz dispersada de un modo fácil de detectar, por eso este método se usa para turbiedad baja. Lee una señal distinta de la pequeña caída de la luz transmitida.

La luz dispersada no es solo un reflejo tipo espejo en una dirección. Las partículas envían luz en muchas direcciones, y el ángulo que elige el medidor cambia su respuesta al tamaño de partícula y a otras propiedades.

Al subir la turbiedad, llega menos luz incidente a la zona de medición y la luz dispersada se debilita en su camino al detector. La relación entre turbiedad y luz detectada deja entonces de ser simplemente proporcional.

Una lectura por debajo del fondo de escala no prueba que la medición sea correcta. Evalúe la respuesta del sistema, incluida la dispersión múltiple, y diluya según las especificaciones del equipo o el método de prueba.

La luz infrarroja cercana puede reducir, en algunos casos, el efecto del color visible. Siguen existiendo diferencias de absorción y de propiedades de las partículas, así que pruebe el medidor con muestras reales del agua que va a medir.

Figura 3: Detectores separados para la dispersión lateral y para la luz que pasa de frente

S se mide a 90° y T a lo largo del haz. Los equipos de relación usan ambas.

Método de relación (luz dispersada y transmitida)

Un medidor de relación mide la luz transmitida y la dispersada y usa su cociente. Si el brillo de la lámpara o el color de la muestra afectan por igual a ambas señales, el cociente cancela buena parte de ese efecto.

Esto no convierte al método de relación en la opción más exacta para toda muestra. Elija el método según las partículas, el color de la muestra, el intervalo requerido y el método de prueba especificado, si lo hay. ASTM D7315 y USGS reportan estos diseños con unidades propias, como NTRU (luz blanca) y FNRU (infrarrojo cercano).

Un ejemplo didáctico simple: una señal dispersada de 20 y una transmitida de 80 dan una relación de 0.25. Si la lámpara se atenúa y ambas bajan a 0.8 veces, las señales pasan a 16 y 64, y la relación se mantiene en 0.25.

Ahora agregue una señal de burbuja de 4 solo del lado de la luz dispersada. La relación pasa a 24 ÷ 80 = 0.30. El cociente no corrige todas las perturbaciones, solo las que actúan por igual sobre ambas señales.

Los equipos reales se calibran con su propia configuración óptica y sus métodos de corrección. No suponga que una fórmula S/T simple significa que todos los modelos miden el mismo intervalo con la misma exactitud; compare el desempeño de cada modelo.

Esfera integradora y dispersión superficial

Un medidor de esfera integradora recoge la luz que pasó por la muestra dentro de una esfera cuya pared interior refleja la luz de forma difusa. Recoge luz en un rango de direcciones más amplio que un medidor de dispersión a un solo ángulo.

Evalúa la turbiedad a partir de magnitudes como el cociente entre la luz dispersada y la luz transmitida total. Para entender el principio, fíjese en qué componentes de la luz separa y detecta el equipo, no solo en que tenga una esfera.

Figura 4: Una esfera integradora recoge la luz por reflexión difusa

La luz que sale de la muestra se refleja dentro de la esfera y llega al detector. Corte conceptual de la trayectoria de la luz.

Un medidor de dispersión superficial detecta la luz dispersada en la superficie del agua o cerca de ella, normalmente desde arriba. Los diseños cuya óptica no queda sumergida en la muestra evitan el ensuciamiento de las ventanas de celda que están en contacto con el líquido.

La espuma o los residuos flotantes en la superficie siguen afectando la lectura. La nota técnica de Yokogawa sobre burbujas describe un procesamiento de señal que suprime las burbujas intermitentes, junto con las condiciones en que aplica.

Que la óptica no toque la muestra no significa que todo el equipo no requiera mantenimiento. Mantenga estables el flujo de la muestra, el nivel de agua y el drenaje, y evite que se acumule espuma en la superficie de medición.

Cómo elegir el método de medición

Empiece por el propósito y el intervalo de turbiedad que necesita. El análisis de agua potable, el monitoreo de agua cruda, el control de agua de proceso y el monitoreo de aguas residuales muy turbias exigen desempeños distintos y enfrentan restricciones distintas.

Si una regulación o un contrato especifica el método, cumplir ese método es el punto de partida. Un medidor con un intervalo más amplio no puede producir un valor de cumplimiento equivalente si usa otro método.

Para el monitoreo de proceso, averigüe qué tan turbia se pone el agua durante el arranque y en las condiciones anormales, no solo en operación normal. Un intervalo angosto fijado para valores normales no puede registrar qué tan grave fue un evento anormal.

Al reemplazar un medidor, haga medir a los equipos viejo y nuevo las mismas muestras durante un periodo para comprobar la continuidad de los datos. La coincidencia con los patrones no basta; registre también los periodos en que cambian las partículas, como una lluvia o un cambio de materia prima.

Si la comparación muestra una diferencia, rastree el método en que se basaron los límites de control anteriores antes de heredarlos. Separar «el proceso cambió» de «el medidor responde distinto» evita heredar un punto de ajuste de alarma equivocado.

En la especificación, indique más que los límites inferior y superior de turbiedad:

• El patrón de calibración y el método óptico
• La temperatura y la presión del agua en el punto de medición
• El escalado de la salida (qué significan los extremos de 4–20 mA)
• Cómo se comporta la salida durante el mantenimiento

Con esto en la especificación, todo el proceso, desde la entrega hasta la comparación lado a lado, se hace bajo las mismas condiciones.

Comparación de métodos

La tabla resume qué lee cada método y qué condiciones hay que revisar.

Método	Luz que lee	Uso típico	Condiciones a revisar
Visual	Apariencia del patrón y de la muestra	Pruebas de comparación con un procedimiento especificado	Iluminación, fondo, condiciones de observación
Luz transmitida	Pérdida de la luz que pasa en línea recta	Monitoreo de turbiedad media a alta	Color, ensuciamiento de ventanas, longitud de trayectoria
Luz dispersada	Luz dispersada a un ángulo fijo	Mediciones que incluyen turbiedad baja	Longitud de onda, ángulo del detector, dispersión múltiple
Esfera integradora	Componentes transmitido y disperso recogidos por una esfera	Medición de muestras con un método especificado	Esfera, óptica, condiciones de calibración
Relación (dispersada/transmitida)	Cociente entre luz dispersada y transmitida	Monitoreo con menor efecto del color	Perturbaciones que no actúan sobre ambas señales
Dispersión superficial	Luz dispersada cerca de la superficie del agua	Medición continua sin ventanas en contacto con el líquido	Espuma, residuos flotantes, flujo, nivel de agua

Ajuste el método a la muestra:

• Turbiedad baja: son clave la estabilidad del cero, el bloqueo de la luz externa y una celda limpia. Fíjese en cuánto varían las lecturas alrededor de su valor objetivo, no solo en el dígito más pequeño de la pantalla.
• Turbiedad alta: importan hasta dónde penetra la luz, la disposición del detector y la velocidad de sedimentación. Como parte del diseño del monitoreo, decida si una lectura fuera de intervalo debe quedarse en el límite superior o indicar una falla.
• Agua coloreada: evalúe por separado el aumento de partículas y el aumento de colorante disuelto. Aun con corrección, la respuesta cambia si cambian el color o las partículas, así que pruebe tanto el agua normal como la de condiciones anormales.
• Gotas de aceite o flóculos: la intensidad de la mezcla puede cambiar la muestra. Registre las condiciones de prueba y mantenga el mismo manejo desde el muestreo hasta la medición.

Diseño de la línea de muestreo para turbidímetros en línea

Un turbidímetro en línea mide solo el agua que llega a su sensor. Si las partículas se sedimentan o se pegan en la línea de muestreo, el medidor ve un agua distinta a la del proceso.

Elija un punto de muestreo por donde fluya agua representativa del proceso. La esquina de un tanque y la tubería de salida arrastran las partículas de forma distinta, así que revise las zonas muertas y la sedimentación, no solo la facilidad de instalación.

Una línea de muestreo larga y angosta agrega retraso y da a las partículas más oportunidades de sedimentarse o pegarse. Planee juntos la longitud, el diámetro y el flujo, y deje una vía para el enjuague y la revisión de obstrucciones.

Figura 5: La línea de muestreo debe mantener representativas las partículas y eliminar las burbujas

Trate todo, desde la toma del proceso hasta el drenaje, como un solo sistema de medición. La sedimentación, las burbujas y el volumen muerto afectan la lectura.

Esquema conceptual; siga los intervalos de flujo y presión del equipo específico. Diseñe el separador de aire de modo que las partículas no se sedimenten en él.

El gas disuelto que sale de la solución cuando baja la presión, o el aire que entra por las bombas y las conexiones, forma burbujas que dispersan la luz. La lectura puede dispararse aunque el contenido de partículas no haya cambiado.

Para eliminar burbujas, estabilice el flujo y la presión y use un separador diseñado para el equipo. Pero dejar reposar demasiado la muestra también sedimenta las partículas y cambia la turbiedad que se quiere medir.

Más flujo no siempre es mejor: un flujo excesivo genera burbujas y una superficie de agua inestable. Mantenga el flujo y la presión dentro del intervalo especificado del sensor, y ajuste hasta que el suministro sea estable con esa configuración.

El retraso de la línea de muestreo también vuelve más lenta la respuesta de la alarma. Si la línea y la celda retienen un volumen grande, el cambio del proceso tarda en verse, aunque el sensor sea rápido.

Al comparar los resultados de laboratorio con las lecturas en línea, empareje muestras tomadas al mismo tiempo. Considere el retraso desde el punto de muestreo hasta la celda, para no llamar «error del medidor» a una diferencia que se debe a que los dos valores vinieron de agua distinta durante un cambio.

Calibración del turbidímetro: formacina, StablCal y otros patrones

Calibrar es hacer coincidir la respuesta del medidor con un patrón definido. No es ajustar el medidor hasta que la muestra muestre el valor que usted quiere. Registre cada vez el tipo, el valor y el lote del patrón.

1. Empiece con todo limpio. Limpie la óptica y la trayectoria de la muestra, y deje que la lectura se estabilice con el agua cero especificada. Si ajusta el cero con una ventana sucia, la suciedad pasa a ser parte de la referencia.
2. Ajuste el rango (span) con el patrón especificado. Use la solución patrón o la placa patrón que indique el fabricante o el método. Las opciones comunes son formacina, formacina estabilizada (por ejemplo, Hach StablCal) y patrones de partículas tipo poliestireno. Para el monitoreo continuo de agua de la llave, el método japonés también permite calibrar con una placa patrón; confirme que la placa concuerde con la solución patrón antes de confiar en ella.
3. Verifique cerca de sus valores de control. Dos puntos que coinciden (cero y un valor alto) no prueban que el medidor sirva entre ambos. Verifique la respuesta cerca de los valores a los que realmente controla.
4. Registre antes y después. Anote por separado las lecturas antes y después de la limpieza, y antes y después de la calibración. Así se ve si la limpieza sola recuperó la lectura o si también se habían desviado el cero y la sensibilidad, y ayuda a fijar los intervalos de mantenimiento.

Dilución de un patrón

Cuando prepare una serie de patrones por dilución, relacione el valor de la solución madre, el volumen que toma y el volumen final. El volumen final es el total después de aforar con agua hasta la marca.

Figura 6: Preparar un patrón de 10 grados a partir de una solución madre de 100 grados

Tome 10 mL de solución madre y afore a 100 mL totales para obtener 10 grados. En la práctica, siga el patrón y el procedimiento especificados.

Supone una suspensión uniforme y una dilución volumétrica

C₂ = C₁ × V₁V₂

C₂ = 100 × 10100 = 10 grados

C₁: valor de la solución madre (grados). C₂: valor diluido (grados). V₁: volumen de solución madre tomado (mL). V₂: volumen total después de la dilución (mL). Sirve para preparar patrones, no para convertir lecturas de muestras reales entre métodos.

Agregar 100 mL de agua a 10 mL de solución madre da cerca de 110 mL, no 100 mL. Aforar hasta la marca y agregar un volumen fijo de agua son operaciones distintas.

Una suspensión que se sedimentó durante el almacenamiento dará un valor incorrecto si se toma solo la capa superior. Siga el método de mezclado y la fecha de caducidad especificados, y evite que los recipientes y las herramientas introduzcan partículas extrañas.

Preparar formacina a partir de reactivos crudos implica sustancias peligrosas. Una de ellas, el sulfato de hidrazina, es muy tóxica, y la formacina misma puede contener sulfato de hidrazina residual. No la prepare a partir de notas generales de mantenimiento; siga el método de prueba especificado, las hojas de datos de seguridad (HDS) y los procedimientos de manejo de sustancias químicas de su planta.

Escalado de 4–20 mA y diseño de alarmas

Cuando el medidor envía su valor a un sistema de control, el intervalo mostrado y el intervalo transmitido deben coincidir. Con 4–20 mA, el medidor y el sistema receptor deben estar de acuerdo en qué turbiedad representa cada extremo.

En un caso ficticio, 0–20 grados se escalan a 4–20 mA, de modo que 12 mA es el punto medio, 10 grados. Si el lado receptor sigue configurado de 0 a 100, esos mismos 12 mA aparecen como 50.

Revise también la etiqueta de la unidad. Si el transmisor da grados de formacina y el tag del sistema de control dice NTU, el número puede parecer correcto aunque la base sea distinta. Además, una señal correcta no prueba que el muestreo o la óptica lo sean, así que revise por separado el lado de la muestra y el lado de la señal.

Use estos puntos al configurar las alarmas:

• Intervalo: cubra los niveles de arranque y de condiciones anormales, no solo los valores normales.
• Fuera de intervalo y señales de falla: pregunte si la salida se queda en el límite superior o pasa a una corriente de falla. Algunos transmisores usan los niveles de señal de NAMUR NE 43, pero las corrientes reales dependen del equipo y de su configuración, así que confírmelas con el proveedor.
• Promediado y rechazo de burbujas: un filtrado más fuerte oculta los picos cortos, pero también retrasa los cambios reales. Ajuste el tiempo de respuesta y la supresión de falsas alarmas según para qué sirva la alarma.
• Estado de mantenimiento: registre las fallas del medidor y el estado de limpieza junto con la turbiedad. Si en el sistema de control las lecturas normales y las tomadas durante el mantenimiento se guardan igual, alguien interpretará mal después un cambio en la calidad del agua.
• Valor instantáneo: la turbiedad muestra el agua en ese momento. Integrarla en el tiempo no da la masa de partículas. Si necesita una carga contaminante, defina bien el flujo y la concentración.

Diagnóstico de las lecturas de turbiedad por síntoma

Vaya del síntoma a la causa probable. Las burbujas, el ensuciamiento, el patrón y la línea de muestreo son los lugares habituales donde buscar.

Síntoma	Revisar primero	Notas
Picos cortos	Burbujas, paso de partículas grandes, luz externa	Si los picos coinciden con cambios de flujo o de presión del proceso, sospeche de la línea de muestreo.
Deriva gradual	Ensuciamiento o depósitos en las ventanas, estado del patrón, envejecimiento de la fuente de luz	Registre la lectura antes de limpiar, para no perder la causa al reajustar cero y span al mismo tiempo.
Baja solo justo después de limpiar	Agua de enjuague que queda en la celda y diluye la muestra	Anote cuándo volvió la muestra y cuánto tardó en estabilizarse; marque aparte los periodos de limpieza.
Difiere del laboratorio por una proporción constante	Base del patrón, método óptico, ajuste del intervalo de salida	Confirme que ambos lados miden la misma magnitud antes de ajustar la sensibilidad.
Mala repetibilidad con la misma muestra	Sedimentación, floculación, orientación de la celda, burbujas	Fije el procedimiento de mezclado y el tiempo de espera antes de medir.
La relación se rompe después de un cambio de proceso	Cambiaron las propiedades de las partículas o el color	No suponga una falla del medidor; vuelva a medir turbiedad y otros parámetros necesarios en muestras reales.

Lista de verificación: revisión de la especificación de un turbidímetro japonés

Use esta lista cuando reciba una hoja de datos, un DTI (P&ID) o datos de operación desde Japón.

• Unidad: 度 (grado), NTU, FNU, FTU o FAU, y si la etiqueta refleja la óptica real
• Patrón: caolín, formacina, formacina estabilizada, partículas tipo poliestireno o una placa patrón
• Óptica: luz transmitida, dispersión a 90°, relación, esfera integradora o dispersión superficial; fuente de luz (luz blanca o infrarrojo cercano)
• Método de referencia: JIS K 0102-1, JIS K 0801, el método japonés de análisis del agua de la llave, EPA 180.1, ISO 7027-1 o, para trámites en México, NMX-AA-038-SCFI-2001
• Intervalo: cubre niveles normales, de arranque y de condiciones anormales
• Salida: extremos de 4–20 mA, comportamiento fuera de intervalo, corriente de falla y comportamiento durante el mantenimiento
• Sistema de control: mismo intervalo y misma etiqueta de unidad en el lado receptor
• Alarmas: puntos de ajuste, el método en que se basaron y la configuración de promediado o de rechazo de burbujas
• Línea de muestreo: punto de muestreo, intervalo de flujo y presión, separador de aire, tiempo de retraso, drenaje
• Calibración: valores de los patrones, frecuencia, verificación cerca de los valores de control y formato de registro
• Pantalla de SS (si se usa): ecuación de correlación, las muestras en que se basa y su intervalo válido

Preguntas para el proveedor japonés

Hágalas antes de que el equipo se embarque, o antes de pasar a su propio sistema cualquier punto de ajuste de alarma.

• ¿En qué patrón se basa el valor de turbiedad: caolín, formacina o poliestireno?
• ¿Qué principio de medición y qué fuente de luz usa el medidor? ¿Está construido según JIS K 0801, ISO 7027-1 u otro método?
• ¿Puede el medidor mostrar y transmitir en NTU o FNU? Si es así, ¿eso cambia la óptica o solo la etiqueta?
• ¿A qué valores de turbiedad corresponden 4 mA y 20 mA? ¿Qué corriente da el medidor cuando está fuera de intervalo y cuando está en falla?
• ¿Qué hace la salida durante la limpieza y la calibración (se congela, mantiene el último valor o sigue en vivo)?
• ¿Qué patrón y qué puntos de calibración recomiendan, y con qué frecuencia?
• ¿Cómo se decidieron los puntos de ajuste de las alarmas, y en qué método y unidad se basaron?
• Si el medidor muestra SS en mg/L, ¿con qué muestras se construyó la correlación y para qué intervalo?

Correo de ejemplo para el proveedor

Puede adaptar este correo breve. Sustituya los datos entre corchetes por los suyos, y tradúzcalo al inglés o al japonés si su contacto lo prefiere.

Asunto: Turbidímetro [núm. de tag] – unidades, calibración y escalado 4–20 mA

Estimado/a [nombre]:

Estamos integrando el turbidímetro [modelo / núm. de tag] a nuestro sistema de control, y en nuestra planta la turbiedad se reporta en [NTU / FNU / UNT]. ¿Podría confirmarnos lo siguiente?

1. El patrón en que se basa el valor en «度» (caolín, formacina o poliestireno), el principio de medición y la fuente de luz.
2. Si el medidor puede dar la salida en NTU o FNU, y si eso cambia la óptica o solo la etiqueta de la pantalla.
3. Los valores de turbiedad a 4 mA y a 20 mA, y la corriente de salida cuando está fuera de intervalo, en falla y durante el mantenimiento.
4. El patrón de calibración recomendado, los puntos de calibración y la frecuencia.
5. El fundamento del punto de ajuste de alarma de [valor] 度.

Agradecemos de antemano su apoyo.

Saludos cordiales,
[Su nombre]
[Empresa]

Límites de esta guía

• Las condiciones ópticas de EPA 180.1 e ISO 7027-1 se resumen a partir de fuentes públicas y documentos de fabricantes. Para cumplimiento o diseño, consulte el texto vigente de la norma.
• Los análisis regulatorios deben usar el método que apruebe la autoridad (por ejemplo, los métodos de 40 CFR en Estados Unidos, el método japonés del agua de la llave o, en México, la norma oficial o NMX que aplique a su trámite). Esta guía no decide qué método aplica a su sitio.
• No se confirmó la edición vigente ni los requisitos de JIS K 0801; pregunte al proveedor.
• Los valores de NMX-AA-038-SCFI-2001 y NOM-127-SSA1-2021 mencionados aquí son un resumen; verifique en el Diario Oficial de la Federación que no haya modificaciones o cancelaciones posteriores.
• Todas las ecuaciones y los números de los ejemplos (la correlación de SS, la relación S/T, el caso de 4–20 mA) son ficticios.
• La turbiedad por sí sola no cubre los componentes disueltos. El agua de enfriamiento y la de calderas necesitan sus propios parámetros de control, como los ciclos de concentración y el control de purgas.

Preguntas frecuentes

¿A cuántos NTU equivale un grado japonés de turbiedad?

No hay una conversión fija que sirva para todo tipo de agua. Compare lecturas solo cuando el patrón y la óptica coincidan. Cambiar la etiqueta en la pantalla del mismo medidor es un caso distinto a reemplazarlo por uno con otra fuente de luz u otro ángulo de detección.

¿NTU es lo mismo que FNU?

Numéricamente sí: ISO 7027-1 los considera equivalentes dentro del mismo método de luz dispersada. En muestras reales, no necesariamente: NTU viene de medidores de luz blanca y FNU de medidores infrarrojos, y el tamaño de las partículas y el color pueden hacer que lean distinto.

¿La turbiedad en mg/L es lo mismo que los SST en mg/L?

No. Una turbiedad basada en caolín expresada en mg/L y la masa gravimétrica de sólidos suspendidos son magnitudes distintas. Para estimar los SST a partir de la turbiedad, use una correlación construida con sus propias muestras y manténgase dentro de su intervalo válido.

¿Por qué mi turbidímetro en línea marca alto de repente?

Además de un aumento real de partículas, las causas comunes son burbujas, residuos flotantes, luz externa y cambios en la línea de muestreo. Compare el pico con los datos del proceso a la misma hora y vuelva a medir para separar un cambio del agua de un problema de medición.

¿Por qué las lecturas en campo difieren si la calibración está bien?

Coincidir con los patrones no garantiza la misma respuesta ante partículas y color reales, que varía según el método. El horario del muestreo y la sedimentación también influyen, así que mida la misma muestra bajo las mismas condiciones antes de comparar.

Fuentes

• Unidades de turbiedad en Japón (grados de caolín y de formacina, definición de 1 mg/L de caolín, condiciones ópticas de la EPA): Yokogawa, «Definiciones y unidades de turbiedad» (en japonés)
• Óptica de NTU vs. FNU, nombres de unidades, interferencia del color, métodos regulatorios: US EPA, procedimiento operativo «Field Turbidity Measurements» (en inglés)
• Clave de unidades (NTU, FNU, FAU, FNRU, FBU) y uso por región: Thermo Fisher Scientific, «Turbidity Units – A Cloudy Issue» (en inglés)
• Unidades de reporte de USGS: USGS Office of Water Quality Technical Memorandum 2004.03 (en inglés)
• Intervalo y óptica de EPA 180.1: NEMI, resumen del método EPA-NERL 180.1 (en inglés); Health Canada, Guideline Technical Document – Turbidity (en inglés)
• Alcance de ISO 7027-1, equivalencia NTU/FNU, intervalos: ISO 7027-1:2016; Standard Norge, ISO 7027-1:2016
• Longitud de onda y ángulo del detector de ISO 7027 (fuente secundaria): Hanna Instruments, turbidímetro ISO HI88713 (en inglés)
• NTU y FNU en agua natural: US Bureau of Reclamation / California DWR, memorándum sobre NTU y FNU (en inglés); Campbell Scientific, preguntas frecuentes sobre unidades de turbiedad (en japonés)
• Normas japonesas de turbiedad para agua de la llave: Ministerio del Medio Ambiente de Japón, normas de calidad del agua potable (en japonés)
• Métodos de análisis del agua de la llave en Japón: Notificación núm. 261, métodos de análisis de la calidad del agua (en japonés)
• Límites de EE. UU. para el efluente combinado de filtros: eCFR, 40 CFR 141.551 (en inglés)
• Método de turbiedad en México: NMX-AA-038-SCFI-2001, Análisis de agua – Determinación de turbiedad en aguas naturales, residuales y residuales tratadas
• Límite de turbiedad en agua de uso y consumo humano en México: NOM-127-SSA1-2021 (DOF)
• Descargas de aguas residuales (SST como contaminante básico): NOM-001-SEMARNAT-2021 (DOF)
• Serie JIS K 0102: JEMAI, fusión y división de la serie JIS K 0102 (en japonés); Japanese Standards Association, JIS K 0102-1:2021 (en japonés); JIS K 0102-1 Enmienda 1:2023 (en japonés)
• Método de relación: HORIBA, método de transmisión y dispersión de luz (en japonés); Yokogawa, información técnica de turbidímetros de luz transmitida y dispersada (en japonés)
• Medidores de dispersión superficial y burbujas: Yokogawa, medidas contra burbujas en turbidímetros de dispersión superficial (en japonés)
• Turbiedad vs. SS y conversión a SS: Yokogawa, diferencia entre turbiedad y SS (en japonés); Kasahara Chemical Instruments, conversión a SS con correlación de muestras (en japonés)
• StablCal y peligros de la formacina: Hach, patrón de turbiedad StablCal (en inglés); Hach Method 10258 (en inglés)
• Niveles de señal NAMUR NE 43: Test & Measurement Tips, «What's the difference between live zero and dead zero?» (en inglés)