Sensores de conductividad: Control de la calidad del agua

¿Qué es la conductividad?

La conductividad es la capacidad del agua para conducir la electricidad. Esta conducción requiere que los iones del agua sean portadores de carga. El agua pura no contiene iones (salvo alguna molécula de agua extraña), por lo que es muy mala conductora de la electricidad. Pero a medida que el agua absorbe sales químicas, esas sales añaden iones al agua cuando se disuelven. Por tanto, a medida que aumenta la fuerza iónica del agua, también lo hace la conductividad: cuanto más «salada» sea el agua, mayor será la conductividad.

Ten en cuenta que una medición de la conductividad no te indica necesariamente la concentración de iones en el agua, porque los distintos iones tienen distintas contribuciones a la conductividad. Los iones grandes y poco agraciados, como el acetato, no contribuyen a conducir bien la electricidad. Los iones pequeños y rápidos, como el H+, contribuyen mucho más a la conductividad. Como las aguas naturales suelen ser mezclas siempre cambiantes de iones, la lectura de la conductividad es sólo una medida relativa de la concentración de iones.

La salinidad suele calcularse a partir de la conductividad, suponiendo que el agua tiene una composición química muy similar a la del agua de mar. En el agua de mar, una conductividad de 55.000 µS/cm equivale aproximadamente a una salinidad de 35 PSS (PSS es la escala práctica de salinidad, que ha sustituido a las unidades tradicionales de salinidad en ppt). La salinidad sólo se define técnicamente para pequeñas diluciones y concentraciones de agua salada, por lo que rara vez se utiliza en el trabajo con agua dulce.

¿Por qué es importante la conductividad en el control de la calidad del agua?

Desde un punto de vista químico, las lecturas de conductividad pueden utilizarse para controlar la estabilidad de una masa de agua. Una conductividad invariable suele significar que no se están añadiendo ni sustrayendo sustancias químicas al agua. Un pico de conductividad puede indicar un aumento de iones procedentes de una fuente de contaminación, como un vertido de aguas residuales, una escorrentía agrícola o la intrusión de la marea. Un descenso de la conductividad puede indicar una reducción de los aportes químicos y/o un aumento de los aportes de agua dulce (por ejemplo, de un episodio de lluvias).

Las lecturas de conductividad también pueden utilizarse para juzgar la salud biológica, porque algunas especies vegetales y animales son sensibles a conductividades altas o bajas. A las ostras, por ejemplo, no les va bien el agua de mar muy diluida. A los peces de agua dulce no les van bien las aguas saladas.

Las lecturas de conductividad también pueden utilizarse de forma inferencial. Por ejemplo, en el control de las playas de agua dulce es habitual suponer que un aumento repentino de la conductividad se debe a la contaminación por aguas residuales o a la escorrentía de las precipitaciones, dos factores que suelen estar asociados a un elevado recuento de bacterias. Así pues, el pico de conductividad puede ser motivo para cerrar las playas.

Por último, las lecturas de conductividad se utilizan para corregir las mediciones del nivel del agua y las lecturas del oxígeno disuelto. Aumentar la conductividad significa aumentar la densidad del agua, por lo que las mediciones del nivel del agua deben disminuirse para compensar. El aumento de la conductividad también reduce la solubilidad del oxígeno en el agua, por lo que los cálculos del porcentaje de saturación de oxígeno deben aumentarse para compensar.

¿Cómo se mide la conductividad?

La conductividad se suele medir con sensores toroidales o sensores de cuatro electrodos. Los sensores toroidales rara vez se encuentran en las multisondas porque tienen poca sensibilidad a bajas conductividades. Los sensores de cuatro electrodos funcionan midiendo la corriente necesaria para mantener una tensión fija entre dos pares de electrodos separados por una geometría fija de agua. Cualquiera de los dos métodos es más que adecuado para la mayoría de los estudios de aguas naturales.

¿Cómo se calibran los sensores de conductividad?

Los sensores de conductividad se calibran con un patrón, y ese patrón es casi siempre una concentración conocida de cloruro potásico (KCl). El valor con el que se realiza la calibración depende de la aplicación: para aguas muy dulces, es mejor un estándar de conductividad bajo, y viceversa. Elige un patrón de calibración que sea un poco más alto que la lectura más alta que esperas ver en el campo.

¿Qué otros parámetros influyen en las mediciones de conductividad?

La conductividad es una medida directa de la conductividad eléctrica, y ésta varía con la temperatura del agua. El agua a 15 °C tiene una conductividad menor que la misma agua a 30 °C. Para que las lecturas de conductividad sean más fáciles de comparar, es habitual «corregir» las lecturas a 25 °C, es decir, informar de la conductividad tal y como sería si la temperatura del agua cambiara a 25 °C. Las lecturas corregidas a 25 °C se denominan «conductancia específica» en lugar de conductividad.