¿Por qué es importante medir el contenido de humedad?

Uno de los instrumentos de laboratorio que encontrarán en el catálogo de El Crisol es la balanza de humedad. El contenido de humedad puede considerarse como la cantidad de agua en un material o sustancia y su análisis es un componente crítico de la calidad del material y esencialmente una función del control de calidad en la mayoría de las instalaciones de producción y laboratorio.

El contenido de humedad excesivo o deficiente de una sustancia puede afectar negativamente las propiedades físicas de un material. El peso, la expansión térmica, la amalgamación, la conductividad eléctrica y la actividad microbiana son algunos ejemplos de las propiedades que pueden alterarse incluso con una presencia de un minuto o, por el contrario, con abundante humedad. En muchas industrias es importante, si no crítico, medir el contenido de agua de las sustancias para evaluar la calidad, ajustar los procesos de fabricación y garantizar que los productos cumplan con las normas y directrices establecidas.

El contenido de agua es importante para el procesamiento y manejo de:

• Productos cosméticos.
• Productos farmacéuticos.
• Productos de cuidado personal.
• Productos de pulpa y papel.
• Especialidades químicas.
• Aplicaciones de aguas residuales.

¿Cómo se mide la humedad?

El contenido de humedad influye en el peso, la densidad, la viscosidad, el índice de refracción y la conductividad eléctrica de un material. Los métodos para probar el contenido de humedad tienden a explotar una o más de estas propiedades físicas o químicas. Las mediciones directas, como la valoración de Karl Fischer, abordan la presencia del agua en sí, ya sea mediante su eliminación o mediante la interacción química. El uso de una técnica termogravimétrica, o pérdida por secado mide el peso de una muestra antes y después de un procedimiento de secado y utiliza el delta de peso para determinar el porcentaje de humedad como el peso eliminado por el proceso de secado en comparación con el peso inicial de la muestra.

Por lo general este proceso se realiza en un horno de secado con una balanza para determinar el peso inicial y final de la muestra, y utiliza un cálculo matemático simple para determinar el contenido de humedad. Este proceso normalmente tarda varias horas en completarse y es vulnerable a errores del usuario. Un analizador de humedad funciona según el mismo principio, pero es un sistema automatizado que emplea un elemento calefactor controlado por microprocesador y un analizador incluido en los mismos instrumentos de laboratorio. Al utilizarlos el contenido de humedad de una muestra se puede medir en minutos en lugar de horas.

Los aparatos de medición de humedad la miden mediante la técnica de pérdida por secado. Estos analizadores la definen como la pérdida de masa observada cuando la muestra se calienta y se basa, en teoría, en la vaporización de agua durante el proceso de secado.

Es importante considerar que esta medida no distingue la pérdida de peso del agua de la pérdida de componentes volátiles o la descomposición de la muestra. Los instrumentos para laboratorio diseñados para este fin emplean un elemento calefactor, por ejemplo, una bombilla halógena, que seca una muestra al transferir energía mediante radiación. La transmisión de energía en forma de ondas o partículas a través de un medio, en este caso, la muestra y la transferencia de calor conductiva y una balanza de precisión que controla la pérdida de peso durante el proceso de secado en conjunto son una técnica eficiente, confiable y rentable para determinar el contenido de humedad.

¿Cómo empezar?

Comenzar con las mediciones de humedad puede ser una tarea difícil. A diferencia de una balanza donde hay un valor «correcto» definitivo, un analizador de humedad depende del usuario para configurar el dispositivo correctamente para lograr un resultado particular. No existe un método único para el análisis de humedad, ya que las muestras que se pueden usar son muy distintas y tienen grandes variaciones en sus propiedades químicas y físicas. Por ello, depende de cómo comprenda una sustancia particular a analizar y del desarrollo de un método que se adapte a tal muestra.

En general, hay dos formas de usar un analizador de humedad. Primero, si ya tiene un valor de referencia pueden orientar el desarrollo de su método para alcanzar este valor. Como punto de partida siempre recomendamos utilizar los valores predeterminados y el perfil de secado estándar, y manipular la temperatura para encontrar su ajuste óptimo. Si el resultado de su contenido de humedad es demasiado bajo, intenten elevar la temperatura; si es demasiado alto, bajen la temperatura.

Les recomendamos siempre inspeccionar su muestra una vez que se haya completado el secado para asegurarse de que no se haya quemado ni descompuesto; si es así, bajen la temperatura de secado.

En caso de que no exista ningún valor de referencia, entonces pueden intentar encontrar un método que seque constantemente su muestra en el menor tiempo posible sin quemarla ni descomponerla. Les sugerimos usar los valores predeterminados y manipular la temperatura para encontrar su ajuste óptimo. Recomendamos declarar con una temperatura relativamente baja y elevar en pequeños incrementos según sea necesario para garantizar que la muestra se seque de manera completa y eficiente, pero no muestre signos de quemadura o descomposición.

El analizador de humedad OHAUS MB120 está equipado con una función llamada guía de temperatura que ayuda a determinar la temperatura de secado óptima para una muestra en particular.

Consejos para mejores prácticas

Asegúrense de que la preparación de su muestra sea consistente y que el área de superficie máxima de la muestra esté expuesta. Si requieren moler o machacar, asegúrense de que esto se haga utilizando un método consistente que no exponga la muestra al calor, que la muestra esté distribuida uniformemente y que no esté agrupada de manera que evite que la energía penetre en la muestra y se seque completamente.

Hagan posible un enfriamiento adecuado entre mediciones. En caso en que la máquina todavía está muy caliente de la ejecución anterior, pueden afectar la lectura de peso inicial de la muestra y causar imprecisión en el contenido de porcentaje de humedad final

Mantengan el peso inicial para el material de prueba consistente. Dado que la lectura final es un factor del proceso de secado, un peso inicial constante minimizará las diferencias debido a los parámetros físicos de la introducción de la muestra y el perfil de secado.

Cuando sea posible, intente controlar el entorno del laboratorio. Para muestras extremadamente sensibles o para casos donde la sensibilidad en la lectura es crítica, consideren trabajar en una cámara ambiental donde la temperatura y la humedad estén estrictamente controladas. En general, es mejor configurar el instrumento en un área libre de ventanas para minimizar la exposición a temperaturas extremas, corrientes de aire y otras condiciones ambientales.

Les recordamos que si buscan instrumentos de laboratorio para la medición y análisis de humedad, en El Crisol encontrarán opciones de la más alta calidad. Descarguen nuestro catálogo y contáctenos vía telefónica al (800) 327 4765 para solicitar más información detallada o asesoría en su compra, con gusto los atenderemos.