
Un hidrómetro o lactómetro es un instrumento que se utiliza para medir la densidad o la densidad relativa de los líquidos basándose en el concepto de flotabilidad . Generalmente están calibrados y graduados con una o más escalas, como la gravedad específica .
Un hidrómetro generalmente consta de un tubo de vidrio hueco y sellado con una base más ancha para mayor flotabilidad , un lastre como plomo o mercurio para mayor estabilidad y un vástago estrecho con graduaciones para la medición. El líquido a analizar se vierte en un recipiente alto, a menudo una probeta graduada , y el hidrómetro se introduce suavemente en el líquido hasta que flota libremente. El punto en el que la superficie del líquido toca el vástago del hidrómetro se correlaciona con la densidad relativa. Los hidrómetros pueden contener cualquier número de escalas a lo largo del vástago que correspondan a propiedades relacionadas con la densidad.
Los hidrómetros se calibran para diferentes usos, como un lactómetro para medir la densidad (cremosidad) de la leche, un sacarómetro para medir la densidad del azúcar en un líquido o un alcoholímetro para medir niveles más altos de alcohol en bebidas espirituosas .
El hidrómetro se basa en el principio de Arquímedes : un sólido suspendido en un fluido experimenta una fuerza de flotación igual al peso del fluido desplazado por la parte sumergida del sólido. Cuanto menor sea la densidad del fluido, más se hunde un hidrómetro de un peso determinado; el vástago está calibrado para proporcionar una lectura numérica.
Historia

El hidrómetro probablemente se remonta al filósofo griego Arquímedes (siglo III a. C.), quien utilizó sus principios para determinar la densidad de diversos líquidos. [ 1 ] [ 2 ] Una descripción temprana de un hidrómetro proviene de un poema latino, escrito en el siglo II d. C. por Remnius, quien comparó el uso del hidrómetro con el método de desplazamiento de fluidos utilizado por Arquímedes para determinar el contenido de oro de la corona de Hierón II . [ 3 ]
Hipatia de Alejandría (n. c. 350–370 ; m. 415 d. C.), una importante matemática griega, es la primera persona tradicionalmente asociada con el hidrómetro. [ 3 ] En una carta, Sinesio de Cirene le pide a Hipatia, su maestra, que le fabrique un hidrómetro:
El instrumento en cuestión es un tubo cilíndrico con forma de flauta y de tamaño similar. Presenta muescas perpendiculares que permiten medir el peso del agua. Un cono, ajustado al tubo, forma una tapa en uno de sus extremos. El cono y el tubo comparten una única base, denominada barilio. Al sumergir el tubo en agua, este permanece erguido. De esta forma, se pueden contar las muescas con facilidad y determinar el peso del agua. [ 4 ]
Según la Enciclopedia de la Historia de la Ciencia Árabe , fue utilizado por Abū Rayhān al-Bīrūnī en el siglo XI y descrito por Al-Khazini en el siglo XII. [ 5 ] Fue redescubierto en 1612 por Galileo y su círculo de amigos, y utilizado en experimentos especialmente en la Accademia del Cimento. [ 6 ] Apareció de nuevo en la obra de 1675 de Robert Boyle (quien acuñó el nombre "hidrómetro" ), [ 3 ] con tipos ideados por Antoine Baumé (la escala Baumé ), William Nicholson y Jacques Alexandre César Charles a finales del siglo XVIII, [ 7 ] más o menos contemporáneamente con el descubrimiento por parte de Benjamin Sikes del dispositivo mediante el cual se puede determinar automáticamente el contenido alcohólico de un líquido. El uso del dispositivo de Sikes se hizo obligatorio por ley británica en 1818. [ 8 ]
Rangos
El hidrómetro se hunde más en líquidos de baja densidad como el queroseno , la gasolina y el alcohol , y menos en líquidos de alta densidad como la salmuera , la leche y los ácidos . Es habitual que los hidrómetros que se utilizan con líquidos densos tengan la marca 1.000 (para el agua) cerca de la parte superior del vástago, y los que se utilizan con líquidos menos densos la tengan cerca de la parte inferior. En muchas industrias se utiliza un juego de hidrómetros (1.0 – 0.95, 0.95 – .) para disponer de instrumentos que cubran el rango de densidades que se pueden encontrar.
Balanza

Los hidrómetros modernos suelen medir la gravedad específica , pero en ciertas industrias se utilizaban (y a veces todavía se utilizan) escalas diferentes. Algunos ejemplos son:
- Gravedad API , utilizada universalmente en todo el mundo por la industria petrolera.
- Escala Baumé , utilizada anteriormente en química industrial y farmacología.
- Escala Brix , utilizada principalmente en la elaboración de zumos de frutas, vino y la industria azucarera.
- Escala de Oechsle , utilizada para medir la densidad del mosto de uva.
- Escala de Plato , utilizada principalmente en la elaboración de cerveza.
- Escala de Twaddell , utilizada anteriormente en las industrias de blanqueo y teñido [ 9 ]
Hidrómetros especializados
Los hidrómetros especializados suelen recibir nombres que describen su uso: un lactómetro, por ejemplo, es un hidrómetro diseñado específicamente para su uso con productos lácteos. A veces se les denomina con este nombre específico, y otras veces simplemente hidrómetros.
Alcoholímetro
Un alcoholímetro es un hidrómetro que indica la graduación alcohólica de líquidos que son esencialmente una mezcla de alcohol y agua. También se conoce como hidrómetro de prueba o hidrómetro de Tralles (en honor a Johann Georg Tralles , aunque comúnmente se escribe incorrectamente como traille y tralle ). Mide la densidad del fluido. Cuando no hay azúcar ni otras sustancias disueltas, la gravedad específica de una solución de etanol en agua se puede correlacionar directamente con la concentración de alcohol. Los sacarómetros para medir mezclas de azúcar y agua miden densidades mayores que la del agua. Muchos tienen escalas marcadas con porcentajes de volumen de "alcohol potencial", basados en una gravedad específica precalculada. Una lectura más alta de "alcohol potencial" en esta escala se debe a una mayor gravedad específica, que se supone que es causada por la introducción de azúcares disueltos o material a base de carbohidratos. Se toma una lectura antes y después de la fermentación, y el contenido aproximado de alcohol se determina restando la lectura posterior a la fermentación de la lectura previa a la fermentación. [ 10 ]
Estos eran instrumentos importantes para determinar los impuestos, y se podían especificar los instrumentos de fabricantes concretos. Bartholomew Sikes tenía el monopolio en el Reino Unido y Mary Dicas y su familia gozaban de un monopolio similar en Estados Unidos. [ 11 ]
Lactómetro
Un lactómetro se utiliza para comprobar la pureza de la leche de vaca. La densidad relativa de la leche no proporciona una indicación concluyente de su composición, ya que contiene diversas sustancias más pesadas o más ligeras que el agua. Se requieren pruebas adicionales para determinar el contenido de grasa y así establecer la composición general. El instrumento está graduado en cien partes. Se vierte la leche y se deja reposar hasta que se forme la nata; la profundidad de la capa de nata, expresada en grados, determina la calidad de la leche. Si la muestra de leche es pura, el lactómetro flota a mayor altura que si está adulterada o impura. [ 12 ] [ 13 ]
Sacarímetro

Un sacarómetro es un tipo de hidrómetro que se utiliza para determinar la cantidad de azúcar en una solución, inventado por Thomas Thomson . [ 14 ] Lo utilizan principalmente los enólogos y cerveceros , [ 15 ] y también puede utilizarse en la elaboración de sorbetes y helados. [ 16 ] El primer sacarómetro para cerveceros fue construido por Benjamin Martin (pensando en la destilación) y utilizado inicialmente para la elaboración de cerveza por James Baverstock Sr. en 1770. [ 17 ] Henry Thrale adoptó su uso y posteriormente fue popularizado por John Richardson en 1784. [ 18 ]
El sacarómetro consiste en un bulbo de vidrio grande y pesado con un vástago delgado que sobresale de la parte superior y presenta marcas calibradas. El nivel de azúcar se determina leyendo el valor en el que la superficie del líquido cruza la escala. Cuanto mayor sea el contenido de azúcar, más densa será la solución y, por lo tanto, más alto flotará el bulbo.
Termohidrómetro
Un termohidrómetro es un hidrómetro que incorpora un termómetro en la sección flotante. Para medir la densidad de productos derivados del petróleo, como los fuelóleos, la muestra se calienta generalmente en una camisa de temperatura con un termómetro colocado detrás, ya que la densidad depende de la temperatura. Los aceites ligeros se colocan en camisas de enfriamiento, normalmente a 15 °C. Los aceites muy ligeros con muchos componentes volátiles se miden en un recipiente de volumen variable utilizando un dispositivo de muestreo de pistón flotante para minimizar las pérdidas de la fracción ligera. [ 19 ]
Hidrómetro de batería
El estado de carga de una batería de plomo-ácido se puede estimar a partir de la densidad de la solución de ácido sulfúrico utilizada como electrolito . Un hidrómetro calibrado para medir la densidad relativa al agua a 16 °C (60 °F) es una herramienta estándar para el mantenimiento de baterías de automóviles . Se utilizan tablas para corregir la lectura a la temperatura estándar. Los hidrómetros también se utilizan para el mantenimiento de baterías de níquel-cadmio de celda húmeda para asegurar que el electrolito tenga la concentración adecuada para la aplicación; en este tipo de baterías, la densidad relativa del electrolito no está relacionada con el estado de carga.
Un hidrómetro de baterías con termómetro (termohidrómetro) mide la densidad relativa compensada por temperatura y la temperatura del electrolito.
Comprobador de anticongelante
Otro uso de los hidrómetros en la industria automotriz es la comprobación de la calidad del anticongelante utilizado para la refrigeración del motor. El grado de protección contra la congelación se relaciona con la densidad (y, por lo tanto, con la concentración) del anticongelante; los distintos tipos de anticongelante presentan diferentes relaciones entre la densidad medida y el punto de congelación.
Acidómetro
Un acidómetro, o acidímetro, es un hidrómetro que se utiliza para medir la gravedad específica de un ácido . [ 20 ]
Barkómetro
Un barkómetro se calibra para probar la fuerza de los licores de curtido utilizados en el curtido del cuero . [ 21 ]
Salinómetro
Un salinómetro es un hidrómetro que se utiliza para medir el contenido de sal del agua de alimentación de una caldera de vapor marina.
Urinómetro
Un urinómetro es un hidrómetro médico diseñado para el análisis de orina . Dado que la densidad específica de la orina está determinada por la proporción de solutos (desechos) con respecto al agua, un urinómetro permite evaluar rápidamente el nivel general de hidratación de un paciente.
Galería
Medidor de alcohol para medir la concentración de etanol en una mezcla de agua y etanol, que se muestra en la "cabeza de loro" de un alambique.
Lactómetro para medir la densidad de la leche, indicando su contenido de grasa.
Indicador de estado de la batería para medir la densidad del electrolito en una batería de plomo-ácido, que indica su estado de carga (~1985).
Probador de anticongelante para medir la densidad del refrigerante del motor, indicando su punto de congelación.
Uso en análisis de suelos
El análisis hidrómetro es el proceso mediante el cual se clasifican los suelos de grano fino, limos y arcillas . Este análisis se realiza cuando el tamaño de los granos es demasiado pequeño para el análisis por tamizado . La base de esta prueba es la Ley de Stokes para esferas en caída libre en un fluido viscoso, donde la velocidad terminal de caída depende del diámetro del grano y de las densidades del grano en suspensión y del fluido. El diámetro del grano se puede calcular a partir de la distancia y el tiempo de caída. El hidrómetro también determina la gravedad específica (o densidad) de la suspensión, lo que permite calcular la fracción de partículas con un diámetro equivalente determinado. [ 22 ]
Véase también
Referencias
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Fuentes
- Hipatia de Alejandría
- Información del hidrómetro
- Guía para el uso de hidrómetros en la elaboración de cerveza
- Jurjen Draaijer. Análisis de la leche. Archivado el 21 de octubre de 2012 en Wayback Machine . Libro de recursos del Grupo de Productores de Leche , Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura.
- Cómo usar su hidrómetro , página principal de elaboración de vino.
- Cómo funciona el hidrómetro , técnicas para elaborar vino casero
- Tecnología de la antigua Roma
- Fabricación de cerveza
- Equipo de laboratorio
- Material de vidrio de laboratorio
- Medidores de densidad