O fotômetro é usado basicamente para medir a iluminância. Baseando-se na unidade de iluminância, o fotômetro utilizado exclusivamente para esta finalidade também é denominado luxômetro. No entanto, um fotômetro também pode ser usado para determinar a proporção de sustâncias estranhas ou a concentração de misturas conhecidas de sustâncias diminuindo a intensidade da luz. Este tipo de dispositivos que é equipado com um recipiente de amostras, também é denominado turbidímetro. Os critérios de seleção de um fotômetro dependem principalmente do uso que será dado; se for para medir iluminância ou para uso como instrumento de medição para determinar as propriedades de um líquido.
Critérios de seleção de um fotômetro para medir iluminância
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Para o olho humano é mais difícil capturar detalhes, cores e estruturas espaciais na crescente escuridão. Portanto, uma iluminação adequada para a situação é importante para perceber as situações de perigo. Além disso, aumenta a capacidade de concentração no trabalho e nas tarefas de aprendizagem. Isso igualmente se aplica tanto no âmbito privado como público. A luz também desempenha um papel decisivo no desenvolvimento e crescimento das plantas e na durabilidade de certas substâncias. Nas diretrizes de saúde e segurança do trabalho, os regulamentos de prevenção de acidentes e as normas técnicas são prescritos ou recomendados um valor mínimo de intensidade de luz para muitas áreas. Para garantir o cumprimento desses valores de iluminância, é utilizado um dispositivo que mede em lux. Por exemplo, a medição em mesas ou bancadas de trabalho é feita na superfície da mesa, e em quadros ou tabuleiros é medida na sua superfície. A iluminância é um valor dependente da área que indica quanto fluxo luminoso incide em uma superfície. Um lux corresponde a um lúmen por metro quadrado.
Em um dia de sol, a luz natural atinge valores muito mais elevados aos exigidos para as tarefas visuais e a maioria dos processos técnicos e naturais. Para avaliar a faixa de medição necessária, é importante determinar se com o fotômetro deseja verificar apenas os valores mínimos requeridos, ou se, ao contrário, também deve registrar valores altos de luz diurna para determinadas avaliações. Para as medições no interior, uma faixa de medição de 2.000 ou 10.000 lux geralmente é suficiente. Contudo, para medições da luz do dia em exteriores, a faixa de medição deve ser de 100.000 lux ou superior.
A precisão da medição de muitos dispositivos é de 3 ou 5 por cento do valor de medição. Se esta incerteza for muito alta para seu trabalho de medição, deveria escolher um dispositivo com uma resolução melhor. Além disso, esteja consciente que o sensor e filtro de alguns fotômetros estão calibrados para determinadas fontes de luz. Esses dispositivos medem com maior precisão a iluminância dessas fontes de luz. Ao medir a iluminação em áreas residenciais e de trabalho, a sensibilidade espectral do fotodiodo deve ser adaptada à sensibilidade de brilho do olho humano. Com esta finalidade, a Comissão Internacional de Iluminação (CIE) define a eficiência luminosa dos diferentes comprimentos de onda das áreas escuras e brilhantes de um observador normal.
Alguns fotômetros que medem a iluminação, além de registrar a iluminância também registram as coordenadas de cor da luz incidente. Os valores colorimétricos podem ser indicados como três cores primárias em modelos de cores aditivas de três partes. Os valores são então especificados, por exemplo, como valores X, Y e Z de acordo com o espaço de cores CIE-XYZ ou como valores de vermelho, verde e azul de acordo com o espaço de cores CIE-RGB. Muitos desses fotômetros, além de indicar os valores numéricos das respectivas cores primárias, também mostram a distribuição das cores graficamente em uma tela colorida.
Normalmente, o controle da iluminação dos postos de trabalho e de estradas são medidos com um fotômetro móvel. Recomendamos o uso de um fotômetro de instalação fixa em áreas onde pouca ou muita luz pode causar danos graves, ou onde uma gama limitada de iluminância permite obter resultados ideais. Tanto para fotômetros móveis como de instalação fixa existem versões com função de registro de dados. Os dispositivos de instalação fixa geralmente oferecem a opção de controlar sistemas de sombreado ou fontes de luz artificial ou ativar avisos ópticos ou acústicos por meios de saídas de relé ou de controle quando determinados valores são alcançados.
Com um fotômetro poderá determinar até que ponto um meio dificulta a passagem da luz. Para isso, se compara a iluminância sem perdas de intensidade pela substância com a iluminância após a penetração do meio. Um exemplo de uso é testar a transmissão de luz dos vidros e plásticos transparentes para a luz de certos comprimentos de onda. Estes valores são importantes para as lentes de óculos, óculos técnicos e vidros de edifícios residenciais e industriais, entre outros. Para essas medições, o fotômetro deve estar projetado de forma que os comprimentos de onda sejam filtrados ou permitam o ajuste de diferentes faixas de comprimento de onda. No caso de líquidos transparentes, o valor da atenuação da luz geralmente está diretamente relacionado a outras propriedades da mistura de substâncias.
Métodos e valores de medição de um fotômetro para medição de turbidez
O fotômetro usa um sensor de luz para medir opticamente a intensidade da luz que penetra em uma substância. Para reduzir a influência das absorções dependentes da cor nas substâncias coloridas, normalmente é usada uma fonte de luz infravermelha com uma faixa de comprimento de onda de 860 nanômetros aprox. O transmissor e o receptor de luz podem ser dispostos no fotômetro de diferentes maneiras. Em todas as disposições, a fotocélula mede a intensidade da luz, com e sem a substância do objeto a ser medido, para levar em consideração a influência do recipiente da amostra.
Medição de luz transmitida - Método 0°
A medição da radiação que penetra na amostra em linha reta é conhecida como turbidimetria. Este método é muito adequado para substâncias fortemente turvas. A fonte de luz e o sensor de luz estão posicionados em lados opostos da amostra. Os valores medidos são normalmente exibidos na unidade FAU (Formazin Attenuation Units = Unidades de Atenuação de Formazina) de acordo com EN 7027-1. Uma faixa de medição habitual normalmente é de 40 a 4.000 FAU.
Medição da luz dispersa lateral - Método de 90°
O método em que se detecta a luz dispersada lateralmente pela amostra denomina-se nefelometria. Esta medição é frequentemente usada para medir substâncias com uma leve turbidez. A unidade receptora está disposta perpendicularmente à fonte de luz e detecta apenas a luz dispersada lateralmente. O valor é dado na unidade NTU (unidade nefelométrica de turbidez) de acordo com EN 7027-1. Os valores normalmente estão entre 0,05 e 400 NTU. Estão disponíveis unidades especiais, por exemplo, para a medição da turbidez da cerveja com EBC na Europa e ASBC nos EUA.
Medição da luz retro dispersada - Método de 180° e medições múlti ângulo
Em algumas aplicações também é medida a luz refletida na direção da fonte de iluminação. Para estas medições, as unidades transmissoras e receptoras são colocadas diretamente uma ao lado da outra. Alguns fotômetros também estão equipados com vários sensores. Isso permite, por exemplo, a medição da luz transmitida e da luz dispersa a 90° de lado em um único dispositivo. Dependendo da intensidade da turbidez, é selecionada automaticamente a apropriada entre os dois valores medidos. Em outros instrumentos, a luz dispersa em diferentes lados é medida simultaneamente e é avaliada em conjunto.
Registro e transmissão de dados do fotômetro
Um fotômetro com registro de dados simplifica a medição e minimiza os erros de leitura e transmissão. Especialmente ao fazer medições no próprio local, é útil registrar os dados no dispositivo. Para registrar muitos valores, é essencial que tenha em consideração a capacidade da memória e a facilidade com que os dados são recuperados e transferidos. Dependendo das funções do fotômetro, é possível transferir os valores medidos para um computador ou um Smartphone por cabo USB ou Bluetooth.
Análise com um fotômetro de substâncias
Como a turbidez aumenta com a concentração das substâncias dissolvidas em um líquido, um fotômetro pode ser usado para determinar a concentração. Quando tiver certeza que um líquido de determinada concentração está livre de impurezas na amostra investigada, a concentração pode ser derivada diretamente do valor de turbidez usando curvas de calibração. Se for difícil determinar o tamanho das partículas ou se houver várias impurezas presentes, a propriedade dessas substâncias de reagir com determinados produtos químicos é utilizada para medir certos componentes. Para este propósito, são utilizados reativos que somente reagem com a substância que for medir para produzir uma turbidez característica adicional. Os resultados finais destas reações podem ser registrados e avaliados para uma substância específica. O fotômetro deve ter certos valores armazenados para fazer estas medições. Se você pretende usar um fotômetro para realizar este tipo de análise, deve escolher um dispositivo apropriado para a medição de determinadas magnitudes. Além disso, deve-se prestar atenção aos acessórios de medição disponíveis, a forma como o procedimento de medição é realizado e a possibilidade de calibrar o fotômetro.
A água é vida. Esta é uma frase muito conhecida que ninguém pode contradizer. No entanto, é necessário prestar atenção não apenas na quantidade e distribuição de água, mas também à sua qualidade. O ser humano está rodeado de água, de fato, a água forma parte do corpo humano. Encontramos água na atmosfera, na superfície da terra e abaixo da terra. Possui diferentes estados: sólido, líquido e gasoso. A primeira descrição que uma pessoa faz da água é que ela não tem cor, não tem sabor, não tem cheiro, e também é um líquido. Nesta era moderna, vemos a água como algo natural e indispensável; aliás, não podemos imaginar uma vida sem água: vem da torneira, é vendida em garrafas, é utilizada em processos industriais e na agricultura. Uma consequência negativa e alarmante é o mau tratamento da água, uma vez que é contaminada por causa de substâncias nocivas, grandes quantidades são desperdiçadas e não há estações de tratamento suficientes.
Muitos já ouviram que a água pode ser branda ou dura, sem parar para pensar o que significa e quais são as diferenças. A dureza é uma propriedade da água determinada pela presença de cálcio e magnésio na água. É realmente uma característica de qualidade e desempenha um papel fundamental na hora de avaliar a qualidade da água em residências, indústrias e aplicações técnicas. O cálcio e magnésio não são os únicos elementos que contém água, mas são as duas magnitudes que mais influenciam na dureza da água. Esses elementos são importantes para o organismo; na verdade, a presença de uma determinada quantidade de magnésio e cálcio na água é até vantajosa. Existem partes do corpo, como dentes, ossos e células, que necessitam cálcio e magnésio para manter a resistência e a funcionalidade. Portanto, a água é uma excelente fonte de nutrimento.
Por outro lado, a organização mundial da saúde define a quantidade ideal de cálcio e magnésio que a água deve ter em miligramas por litro. Os valores limite não devem ser excedidos para evitar o acúmulo, por exemplo, de cálcio. Isso deve ser levado em consideração principalmente para pessoas com problemas de saúde. Uma concentração muito alta de sais na água pode causar problemas, por exemplo, nas articulações. Portanto, alcançar um grau ideal de mineralização é uma tarefa muito importante.
A qualidade da água é controlada continuamente n as estações de tratamento de água e, dependendo do grau de dureza, é regulada. As fontes de água são compostas normalmente por diferentes tipos de água: águas superficiais e águas subterrâneas, lagos, rios e precipitações. Dependendo da quantidade de água que tenha estado em contato com as rochas (calcário, gesso ou dolomita) a quantidade de cálcio e magnésio pode variar. Portanto, o valor de dureza nunca é idêntico e varia em função da área geográfica, do clima, da estação do ano e da quantidade de precipitação.
Por exemplo, a água da torneira usada para as necessidades domésticas, nunca devem ser muito dura, pois isso pode causar problemas nos eletrodomésticos e nas canalizações. A primeira vista não é possível perceber se a água é muito branda ou dura, mas depois de fervida, ou mesmo depois de um uso prolongado, por exemplo, na cozinha ou no banheiro / quarto de banho) torna-se evidente: calcário (uma espécie de cristalização) na superfície e uma fina camada na superfície da água do aquecedor de água. Esta é uma indicação de que a dureza de carbonato está presente. Quando os carbonatos de cálcio e magnésio são expostos a uma alta temperatura eles se tornam um sedimento duro e insolúvel; de fato, muitas pessoas conhecem esse efeito. A dureza total da água é composta por dureza de carbonatos e não carbonatos, e é medida em mol/m3 ou mmol/l.
Um grau ideal de dureza não é importante apenas para o corpo humano, mas também para todos os dispositivos que estão em contato com água, como máquinas de lava-louças, aquecedores de água, máquinas de lavar roupa, canos, caldeiras e aquecedores. É por esta razão que surgem os anúncios publicitários em diversos meios para proteger as lavadoras contra a calcificação e dessa forma aumentar sua vida útil. Embora seja verdade que uma quantidade muito alta de cálcio e magnésio pode ser muito prejudicial, não é verdade que quanto mais branda seja a água, melhor ela é. A água da torneira com valores muito baixos também pode causar danos aos canos, como corrosão. É por isso que manter o equilíbrio é tão importante.
Conhecer o grau de dureza da água é importante (pode-se usar para isso, por exemplo, um fotômetro) para ajustar o funcionamento dos dispositivos e selecionar a quantidade exata de detergente de limpeza e o sistema de filtragem e limpeza. Claro que também é possível obter uma análise detalhada da água em um laboratório, mas no dia-a-dia muitas pessoas tentam ajustar o grau de dureza da água comprando meios que ajudam no combate ao calcário. Usar um medidor TDS é um meio profissional que pode ajudar nesse aspecto. No entanto, ele fornece informações sobre todos os sais dissolvidos na água. Por isso, é recomendável fazer uma formação para o uso correto deste tipo de dispositivo.
Como o grau de dureza da água é medido em diferentes unidades dependendo do país, é necessário analisar as indicações do fabricante e as instruções de uso de eletrodomésticos fabricados no exterior. Veja abaixo os dados de conversão a partir dos graus de dureza alemão ºDH:
Por favor, observe com atenção que os valores não são convertidos de 1 a 1, portanto, é necessário convertê-los para obter uma leitura correta.
| Alemanha | Reino Unido | França | Estados Unidos | Rússia | |
| °DH | 1 | 1,25 | 1,78 | 17,84 | 0,357 |
| °Clark | 10,80 | 1 | 1,43 | 14,3 | 0,285 |
| °F | 0,56 | 0,7 | 1 | 10 | 0,20 |
| Ppm | 0,056 | 0,070 | 0,1 | 1 | 0,02 |
| °Ж1 | 2,80 | 3,51 | 5,00 | 50,04 | 1 |
Cada país tem seus próprios requisitos e valores limite para o grau de dureza da água (conteúdo de carbonato de cálco na água) e deveria ser controlado com um instrumento de medição como, por exemplo, um fotômetro.
