Sólidos Disueltos Totales (TDS): Definición y Electroconductividad

Publicado el 27 marzo, 2025 por Rodrigo Ricardo

Ciencia

El agua es un recurso vital para la vida, la industria y el medio ambiente. Para garantizar su calidad y adecuación para distintos usos, es esencial comprender y medir las sustancias disueltas en ella. Dos de los parámetros más relevantes en el análisis del agua son los sólidos disueltos totales (TDS, por sus siglas en inglés) y la electroconductividad (EC). Estos indicadores permiten evaluar la presencia de sales, minerales y otros compuestos, proporcionando información fundamental sobre la pureza y la capacidad conductiva del agua. En este artículo, se profundiza en qué son los TDS y la electroconductividad, cómo se relacionan, los métodos utilizados para su medición, y su importancia en ámbitos como el tratamiento de agua, la agricultura, la industria y la salud ambiental.

¿Qué son los Sólidos Disueltos Totales (TDS)?

Los sólidos disueltos totales (TDS) representan la cantidad total de sustancias inorgánicas y orgánicas disueltas en un líquido, generalmente agua. Estas sustancias pueden incluir sales minerales, metales, cationes, aniones, y compuestos orgánicos de origen natural o antropogénico. Los TDS se expresan comúnmente en miligramos por litro (mg/L) o partes por millón (ppm).

Origen y Composición

Los TDS provienen de diversas fuentes. En ambientes naturales, el agua puede disolver minerales al pasar a través de rocas y suelo, obteniendo elementos como calcio, magnesio, sodio y potasio. En entornos urbanos e industriales, las actividades humanas pueden introducir compuestos adicionales, como contaminantes orgánicos y sales procedentes de la actividad agrícola o de procesos industriales. La composición de los TDS varía en función de la fuente del agua y el entorno geográfico, lo que a su vez influye en sus propiedades químicas y físicas.

Importancia del Control de TDS

El control de los TDS es crucial por varias razones. En el contexto del agua potable, niveles elevados de TDS pueden afectar el sabor, la apariencia y la aceptabilidad del agua. Además, ciertos componentes disueltos pueden tener efectos adversos para la salud. En aplicaciones industriales, la presencia excesiva de sólidos disueltos puede interferir en procesos como la generación de vapor, la producción de alimentos y bebidas o el enfriamiento de maquinaria, ocasionando corrosión o incrustaciones. Por ello, la medición y el control de los TDS es fundamental en el diseño y mantenimiento de sistemas de tratamiento de agua.

Concepto y Principios de la Electroconductividad

La electroconductividad (EC) es una medida de la capacidad de un líquido para conducir electricidad. Esta propiedad se basa en la presencia de iones disueltos en el agua; cuanto mayor es la concentración de iones, mayor es la conductividad. La EC se mide en unidades de Siemens por metro (S/m), aunque en contextos prácticos a menudo se utilizan milisiemens por centímetro (mS/cm).

Relación entre Iones y Conductividad

El agua pura es un mal conductor de la electricidad debido a la escasez de iones libres. Sin embargo, al disolver sustancias como sales y minerales, se liberan iones (como Na⁺, Ca²⁺, Cl⁻, etc.) que facilitan el transporte de corriente. La relación es casi lineal en concentraciones moderadas, por lo que la medición de la EC puede utilizarse como un indicador indirecto de la cantidad de sólidos disueltos. No obstante, la relación entre EC y TDS puede variar dependiendo de la naturaleza de los iones presentes, ya que diferentes compuestos tienen distintas eficiencias en la conducción eléctrica.

Factores que Afectan la Electroconductividad

Además de la concentración de iones, otros factores pueden influir en la electroconductividad del agua:

Temperatura: La movilidad de los iones aumenta con la temperatura, lo que incrementa la conductividad. Por ello, las mediciones de EC suelen corregirse a una temperatura estándar para garantizar la comparabilidad.
Naturaleza de los Iones: Algunos iones, como el cloruro, tienen una mayor movilidad y contribuyen más a la conductividad en comparación con otros, como los iones orgánicos.
Presencia de Sustancias Orgánicas: Aunque las sustancias orgánicas pueden contribuir a los TDS, su influencia en la EC es generalmente menor que la de las sales inorgánicas.

Relación entre TDS y Electroconductividad

Dado que ambos parámetros dependen de la cantidad y la naturaleza de las sustancias disueltas en el agua, existe una relación directa entre TDS y electroconductividad. En general, a mayor concentración de sólidos disueltos, mayor será la electroconductividad. Sin embargo, la relación exacta no es universal y varía según el tipo de iones presentes en el agua.

Coeficientes de Conversión

Para convertir una medición de EC a una estimación de TDS, se utilizan coeficientes de conversión. Estos coeficientes pueden variar en función del origen del agua y la composición iónica. Por ejemplo, en aguas marinas, el coeficiente puede diferir significativamente en comparación con el agua de manantial o el agua tratada para consumo humano. Es común emplear un rango de coeficientes, que puede estar entre 0.55 y 0.75, dependiendo de la situación particular.

Limitaciones de la Conversión

Aunque la EC es una herramienta útil para estimar los TDS, existen algunas limitaciones. La presencia de ciertos iones o contaminantes puede alterar la relación, y en casos donde la composición química es particularmente compleja, la conversión puede no reflejar con exactitud la concentración real de sólidos disueltos. Por ello, en aplicaciones críticas, se recomienda complementar la medición de EC con análisis químicos específicos para determinar la composición y concentración exacta de los TDS.

Métodos de Medición y Equipos Utilizados

La medición de TDS y electroconductividad se realiza mediante equipos especializados que permiten obtener datos precisos y confiables.

Medición de TDS

Existen dos métodos principales para medir los TDS en una muestra de agua:

Método Gravimétrico: Este es uno de los métodos más precisos, pero también es el más laborioso. Consiste en evaporar el agua y pesar los residuos sólidos que quedan. Aunque es muy exacto, se utiliza principalmente en laboratorios para análisis de alta precisión.
Medición mediante Conductividad: Debido a la relación entre la electroconductividad y los TDS, se utilizan medidores de EC como una estimación rápida y sencilla de los TDS. Estos equipos son portátiles y permiten realizar mediciones en campo. Los medidores modernos suelen incluir una función de compensación de temperatura para mejorar la exactitud.

Equipos y Tecnología

Medidores de Conductividad: Son dispositivos electrónicos que aplican una pequeña corriente eléctrica a la muestra de agua y miden la respuesta. Su diseño puede variar desde equipos de sobremesa hasta unidades portátiles de uso en campo.
Sensores y Electrodos: Los sensores de EC utilizan electrodos que deben estar en contacto directo con el agua. La calibración regular de estos electrodos es crucial para mantener la precisión de las mediciones.
Instrumentos Multimétricos: Algunos equipos combinan mediciones de pH, temperatura, EC y TDS, permitiendo obtener una visión integral de la calidad del agua en un solo dispositivo.

Aplicaciones en el Tratamiento y Monitoreo del Agua

La medición de TDS y EC es esencial en diversas áreas relacionadas con el agua, tanto en contextos de tratamiento como de monitoreo ambiental.

Agua Potable

Para el agua destinada al consumo humano, es fundamental que los niveles de TDS se mantengan dentro de rangos aceptables. Organizaciones internacionales y normativas locales establecen límites máximos para garantizar la potabilidad y seguridad del agua. Niveles elevados de TDS pueden indicar la presencia de contaminantes o de sales que afectan negativamente el sabor y la salud.

Agricultura y Riego

En la agricultura, la calidad del agua de riego es vital para la salud de los cultivos. El exceso de sales disueltas puede provocar problemas de osmolaridad en las raíces y reducir la absorción de agua, afectando el crecimiento de las plantas. Medir la EC permite a los agricultores evaluar la salinidad del agua y ajustar las prácticas de riego, así como implementar tratamientos para reducir la concentración de sales.

Industria y Procesos de Producción

En la industria, muchos procesos requieren agua con niveles específicos de TDS. Por ejemplo, en la generación de vapor en calderas, la presencia de sólidos disueltos puede provocar formación de incrustaciones y corrosión, afectando la eficiencia y la vida útil del equipo. Las plantas de tratamiento de agua utilizan sistemas de ósmosis inversa y desionización para controlar estos parámetros y asegurar que el agua utilizada cumpla con los estándares requeridos.

Monitoreo Ambiental

El monitoreo ambiental es otra área donde se utilizan estas mediciones. La EC es un indicador rápido de la contaminación en cuerpos de agua naturales, ya que cambios abruptos en la conductividad pueden señalar la entrada de contaminantes o descargas industriales. Además, el seguimiento de los TDS en ríos, lagos y acuíferos ayuda a evaluar el impacto de actividades humanas y a tomar medidas preventivas para proteger los ecosistemas acuáticos.

Impacto de la Temperatura y Otros Factores Ambientales

La influencia de la temperatura en la medición de la EC es un aspecto fundamental que debe tenerse en cuenta. A medida que la temperatura aumenta, la movilidad de los iones en el agua se incrementa, lo que a su vez eleva la conductividad. Por ello, muchos instrumentos incluyen un sistema de compensación automática que ajusta la lectura en función de la temperatura del agua.

Consideraciones en la Compensación de Temperatura

Calibración Dinámica: Los medidores modernos están diseñados para ajustar la medición de EC en tiempo real, compensando las variaciones de temperatura. Esto es crucial en entornos donde la temperatura del agua puede variar significativamente, como en fuentes naturales o en procesos industriales.
Estándares de Referencia: Los laboratorios de análisis utilizan estándares de referencia para calibrar los equipos de medición. Esto garantiza que las lecturas sean consistentes y comparables entre diferentes muestras y condiciones.

Otros Factores que Afectan las Medidas

Además de la temperatura, otros factores pueden influir en las lecturas de EC y TDS:

Turbidez y Presencia de Sólidos en Suspensión: Aunque los TDS se refieren a los sólidos disueltos, la turbidez o la presencia de partículas en suspensión pueden interferir en las mediciones indirectas de EC.
Interferencia Química: Algunos compuestos orgánicos pueden interactuar con los iones, modificando la movilidad y, por ende, la respuesta conductiva del agua.
Condiciones de Almacenamiento: La forma en que se almacena y manipula la muestra de agua puede alterar sus propiedades. Es importante evitar la contaminación cruzada y mantener condiciones estables hasta la realización de las mediciones.

Casos de Estudio y Aplicaciones Prácticas

Para comprender mejor la aplicación de los TDS y la electroconductividad, es útil examinar algunos casos de estudio y ejemplos prácticos.

Caso de Estudio: Planta de Tratamiento de Agua

Una planta de tratamiento de agua utiliza medidores de EC para monitorear la eficiencia de sus procesos de ósmosis inversa. Durante la etapa de pretratamiento, se realizan mediciones constantes para asegurar que la concentración de sales se mantenga en niveles que no dañen los filtros y membranas. Gracias a la compensación de temperatura y a la calibración periódica, la planta logra reducir los TDS a niveles seguros para el consumo humano, garantizando además la eficiencia operativa y la prolongación de la vida útil de los equipos.

Caso de Estudio: Gestión de Riego en la Agricultura

En una región agrícola con altos índices de salinidad, los agricultores implementaron un sistema de monitoreo basado en EC para evaluar la calidad del agua utilizada en el riego. La información obtenida permitió ajustar los ciclos de riego y, en algunos casos, recurrir a técnicas de dilución o a la mezcla de agua de distintas fuentes para reducir la salinidad. Este enfoque integral no solo mejoró la absorción de nutrientes en las plantas, sino que también previno problemas a largo plazo asociados a la salinización del suelo.

Aplicación en Monitoreo Ambiental

En áreas cercanas a actividades industriales, los monitoreos periódicos de EC han sido esenciales para detectar cambios en la calidad del agua de ríos y acuíferos. Ante la presencia de una descarga industrial accidental, se observaron aumentos repentinos en la conductividad, lo que permitió a las autoridades identificar y controlar la fuente de contaminación de manera oportuna. Este ejemplo destaca la importancia de contar con sistemas de monitoreo continuo para proteger la salud ambiental y la biodiversidad acuática.

Comparación y Complementariedad entre TDS y Electroconductividad

Aunque tanto los TDS como la electroconductividad se utilizan para evaluar la calidad del agua, cada uno aporta información específica y, en muchos casos, se complementan mutuamente.

Ventajas de la Medición de EC

Rapidez y Facilidad de Uso: La medición de EC es rápida y se puede realizar en campo utilizando equipos portátiles. Esto permite obtener resultados inmediatos, lo cual es esencial en aplicaciones donde se requiere una respuesta rápida.
Indicador de Cambios en Tiempo Real: La EC es muy sensible a pequeñas variaciones en la concentración iónica, lo que la convierte en una herramienta útil para detectar cambios repentinos en la calidad del agua.

Ventajas del Análisis de TDS

Determinación Directa de la Concentración: El análisis de TDS, especialmente mediante métodos gravimétricos, ofrece una determinación precisa de la cantidad total de sólidos disueltos. Esto es crucial cuando se requiere un análisis detallado y cuantitativo.
Información Complementaria: Al conocer la concentración exacta de TDS, se pueden realizar análisis adicionales para identificar la composición química específica de los sólidos disueltos, lo que es fundamental en estudios de contaminación o en el control de procesos industriales.

Integración de Ambas Mediciones

En la práctica, la combinación de ambas mediciones ofrece una visión más completa de la calidad del agua. Mientras que la EC permite una estimación rápida y en tiempo real, el análisis de TDS proporciona datos cuantitativos precisos que pueden utilizarse para ajustar procesos y evaluar la eficacia de los tratamientos. La integración de estos métodos es especialmente útil en entornos donde la composición del agua puede variar rápidamente y se requiere una respuesta inmediata ante cambios en la calidad.

Desafíos y Tendencias Futuras

A pesar de los avances tecnológicos en la medición de TDS y EC, aún existen desafíos que requieren investigación y desarrollo.

Desafíos Técnicos

Calibración y Estabilidad de los Sensores: Uno de los principales retos es mantener la precisión y estabilidad de los sensores a lo largo del tiempo. La degradación de los electrodos y la contaminación de las muestras pueden afectar la fiabilidad de las mediciones.
Interferencia de Sustancias Complejas: En aguas con composiciones químicas complejas, la relación entre la EC y los TDS puede ser difícil de interpretar. El desarrollo de modelos de conversión más precisos y adaptados a distintos tipos de agua sigue siendo un área de interés para investigadores y fabricantes de equipos.

Innovaciones y Mejoras

Sensores Inteligentes y Conectividad: La integración de sensores inteligentes con tecnología IoT (Internet de las Cosas) permite un monitoreo en tiempo real y a distancia de los parámetros de calidad del agua. Estos sistemas facilitan la recopilación de datos a gran escala y la implementación de algoritmos de análisis predictivo.
Nuevos Materiales y Tecnologías de Electrodos: La investigación en nuevos materiales para electrodos busca mejorar la resistencia a la corrosión y la sensibilidad de las mediciones. Materiales como grafeno y compuestos nanomateriales están siendo explorados para incrementar la precisión y durabilidad de los sensores.
Integración de Análisis Químicos Avanzados: El uso combinado de técnicas de espectrometría y otras metodologías analíticas con mediciones de EC y TDS promete ofrecer una caracterización más completa y detallada del agua, facilitando el diagnóstico de contaminaciones y la optimización de procesos de tratamiento.

Conclusiones

El estudio y control de los sólidos disueltos totales y la electroconductividad son fundamentales para la gestión integral del agua. Estos parámetros no solo permiten evaluar la calidad del agua para consumo humano, sino que también son cruciales en aplicaciones industriales, agrícolas y ambientales. La medición de EC ofrece una herramienta rápida y eficaz para detectar variaciones en la composición iónica, mientras que el análisis de TDS proporciona datos cuantitativos precisos sobre la cantidad de sustancias disueltas.

La integración de ambos métodos se ha convertido en una práctica estándar en muchas industrias y en el monitoreo ambiental, permitiendo una gestión más eficiente y segura del recurso hídrico. Además, las innovaciones tecnológicas y el desarrollo de nuevos sensores inteligentes están revolucionando la forma en que se analiza y gestiona el agua, abriendo la puerta a sistemas de monitoreo continuo y a la aplicación de modelos predictivos que pueden anticipar cambios en la calidad del agua y prevenir problemas antes de que se agraven.

En un contexto global en el que el acceso a agua de calidad es cada vez más desafiante, comprender y aplicar de manera adecuada los conceptos de TDS y electroconductividad es una tarea imprescindible para garantizar la sostenibilidad de los recursos hídricos. Tanto en el ámbito industrial como en el ambiental, la optimización de procesos y la protección del medio ambiente dependen en gran medida de la capacidad para monitorear y ajustar las condiciones del agua. Este conocimiento permite no solo mejorar la eficiencia de los sistemas de tratamiento, sino también implementar estrategias de mitigación ante situaciones de contaminación, asegurando así el bienestar de la población y la preservación de los ecosistemas.

El futuro del monitoreo del agua se orienta hacia la digitalización y la automatización, con sistemas que integran múltiples sensores y que son capaces de comunicar datos en tiempo real a centros de control. Estos avances tecnológicas prometen transformar el manejo del recurso hídrico, proporcionando herramientas para la toma de decisiones basadas en datos y facilitando una respuesta rápida ante emergencias ambientales. La continua investigación en este campo sigue siendo vital para adaptarse a los cambios en las condiciones climáticas y en las demandas de un mundo en constante evolución.

En resumen, el conocimiento de los TDS y la electroconductividad no solo es una herramienta analítica, sino también un pilar fundamental en la estrategia para el manejo sostenible del agua. La correcta aplicación de estos parámetros puede marcar la diferencia entre procesos industriales eficientes, cultivos saludables y un medio ambiente protegido. Con la evolución de la tecnología y la mejora constante de los métodos de medición, el futuro promete avances significativos que beneficiarán tanto a la industria como a la sociedad en general, asegurando que el recurso más esencial para la vida se utilice de manera responsable y sostenible.