Instrumentos Fisica

Fisica ll

Instrumentos ópticos y de medición empleados en los laboratorios de la facultad de ciencias químico biológicas.

Indice:

Introducción pag.4

Termociclador pag.5

Analisador de Elisa pag.7

Polarímetro pag..13

Refratometro pag.15

Termometro infrarrojo pag.20

Colorimetro pag. Pag.23

Cuenta colonias pag. 25

Espectrofotómetro pag.27

Conclusion pag. 29

Blibliografia pag.30

Introducción:

A continuación estoy a punto de exponer diez tipos de aparatos relacionados con la óptica y medición utilizados en la FCQB, cada aparato tiene un tipo de funcionamiento distinto y tiene una relación ya sea minima o en su totalidad con la materia de física.

No osbtante, también este trabajo me puede servir a mi ya que conocere un poco mas el tipo de materiales que utilizare en un futuro no muy lejano ya que están relacionados con la carrera que yo realizare y por lo tanto trabajare con algunos o tal vez con todos los instrumentos aquí expuestos.

Termociclador

También conocido como máquina de PCR o reciclador térmico de PCR es un aparato usado en Biología Molecular que permite realizar los ciclos de temperaturas necesarios para una reacción en cadena de la polimerasa de amplificación de ADN o para reacciones de secuencia con el método de Sanger.

El equipo desarrollado posee un bloque portatubos que contiene las muestras con material genético, en donde se ejecuta en forma automática los eventos de la reacción PCR. En el bloque térmico se produce el calentamiento y enfriamiento a una velocidad determinada dependiendo de los distintos protocolos. El rango de temperaturas va desde los 4 ºC a 95ºC.

Cada protocolo PCR tiene su propio perfil de temperatura, el cual queda definido por un conjunto de programas, donde cada programa se define por una sucesión de segmentos.

El diseño del termociclador consta de dos lazos de control en cascada, el primero de ellos tiene como referencia un dato enviado por el computador PC correspondiente al valor de temperatura deseado sobre la muestras para ese instante de tiempo.

El microcontrolador, que tiene implementado un sistema de control PID, genera una señal de salida que es la referencia del segundo lazo de control y corresponde a un valor de tensión aplicado sobre las celdas de Peltier. El circuito de realimentación cierra el lazo de control del actuador, este último constituido por una fuente conmutada.

El termociclador realizado se puede sintetizar en cuatro Bloques principales: Calentamiento/enfriamiento, de Potencia, de control e interfase

usuario equipo.

El bloque de calentamiento y enfriamiento está conformado por diferentes partes, una de ellas es un grupo de cuatro celdas de Peltier, conectadas en serie y actúan a modo de una bomba de calor electrónica. En estas se aplica una tensión positiva o negativa

dependiendo si se desea calentar o enfriar las muestras.

En las superficies superior e inferior de las celdas Peltier aparece una diferencia de temperatura entre las por ellas circula una corriente. Para determinada polaridad de alimentación, la superficie de las celdas en contacto con el sistema de disipación genera un flujo de calor hacia la superficie que está en contacto con el bloque portatubos; si se invierte la polaridad también lo hace el sentido del flujo del calor.

El bloque portatubos posee 2 perforaciones laterales que lo atraviesan transversalmente donde se colocan el sensor de temperaturas y una termocupla de protección.

El encendido y apagado del ventilador se maneja por una señal generada por microcontrolador. Además sobre el portatubos hay una tapa calefactora que tiene como objetivo evitar la condensación de la muestra en la parte superior de los tubos y así evitar las pérdidas de muestras. Se optó por aplicar a esta etapa de un control de temperatura tipo si/no ya que la misma no interviene directamente en los perfiles de temperatura de un protocolo PCR y además no se requieren variaciones en los tiempos de calentamiento o enfriamiento. La tapa permanece encendida entre 40°C y 100°C. El circuito que entrega potencia a la configuración de resistencias para que las mismas eleven la temperatura del la tapa a 115°C tiene como componentes principales un circuito integrado TL 494 que lleva al

estado de conducción un opto triac MOC 3041.

El sensado de la temperatura se realiza con un termistor, la señal entregada por el mismo después de pasar por una etapa de comparación produce el corte de la alimentación a la etapa si la temperatura es mayor o igual a 115°C, mientras que el encendido del circuito

viene dado por el microcontrolador, que activa una de sus salidas para habilitar el funcionamiento del mismo. El bloque de potencia, llamado actuador, es el responsable de entregar la energía necesaria a las celdas. Para cumplir con este propósito el bloque

consta de una fuente conmutada controlada por un sistema de control generador de una señal PWM y de un circuito de realimentación de la señal implementada en configuración comparador. La frecuencia de trabajo definido para la operación correcta es de 20 KHz.

Para definir la polaridad de alimentación de las celdas de Peltier hay un relé y su circuito asociado siendo el microcontrolador el encargado de manejar la conmutación mismo.

El bloque de control, implementado en el microcontrolador cumple con las funciones de generar las órdenes necesarias para que el actuador las ejecute, conmutar el relé, encender el circuito de alimentación del calefactor superior y comunicarse con el computador PC. El bloque de control toma la señal entregada por el sistema de sensado que realimenta al sistema de control y consta de un termistor y la electrónica asociada para ajustar la señal a valores convenientes y la última etapa del acondicionamiento de la señal corresponde a un filtro de Bessel de segundo orden para eliminar al

máximo ruido posible para ser ingresada al conversor analógico digital del microcontrolador.

El microcontrolador promedia las señales y guarda el resultado en un registro llamado media correspondiente

al valor de temperatura en dicho instante y compara con el valor del registro Dserie enviado por la PC al microcontrolador a través del puerto serie.

Una vez que el microcontrolador obtuvo la variable error, el controlador PID implementado proporciona la salida del algoritmo de control siguiente

u(k) = u(k -1)+ A.e(k) +B.e(k -1)+C.e(k - 2)

Donde A, B y C son los parámetros del controlador, u(k) y u(k -1) es la salida anterior anterior del algoritmo de control, e(k) es el error actual, e(k -1) y e(k -2) son pasados.

La salida del algoritmo de control u(k) se utiliza para generar el ciclo útil de trabajo de una señal PWM con el Timer Interfase Module del microcontrolador.

Como se muestra en la figura 5, la señal PWM tiene un período T=TMOD que corresponde a un registro de modulo TIM y un ciclo útil de trabajo TCHO, registro del mismo modulo que se actualiza con el valor de u(k).

Cuando la señal de error aumenta en su valor, el controlador PID proporcionará una salida u(k) mayor, lo que implica un ciclo útil de trabajo mayor. En conclusión el microcontrolador genera la salida de control, que resulta ser la tensión de referencia del circuito de control de la fuente conmutada, finalmente el bloque interfase usuario equipo comprende un programa desarrollado en lenguaje Visual Basic e implementado en una PC y tiene como funcion permitirle al usuario del equipo programar él o los protocolos PCR de una forma ágil y sencilla. Una vez definido el protocolo, el computador PC

comienza a enviarle valores de referencias de temperaturas al microcontrolador para que este produzca una determinada acción de control, al mismo tiempo el microcontrolador envié a la PC valores de temperaturas actuales cada 1 seg. para poder graficar el proceso en tiempo real y observar su evolución.

Analizador de Elisa.

El analizador de ELISA se utiliza para leer el resultado de las pruebas efectuadas, utilizando la técnica de ELISA, la cual tiene aplicación directa en inmunología y en serología; permite confirmar la presencia en el organismo de anticuerpos o antígenos de un agente infeccioso, vacunal o autoanticuerpos –artritis reumatoide, por ejemplo–, entre otras aplicaciones.

PRINCIPIOS DE OPERACIÓN

El analizador de ELISA es un espectrofotómetro especializado. A diferencia de los espectrofotómetros convencionales que permiten efectuar lecturas en un rango amplio de longitudes de onda, este dispone de filtros o rejillas de difracción que limitan el rango de longitudes de onda a aquellas que se utilizan en la técnica ELISA, la cual generalmente se realiza con longitudes de onda comprendidas entre los 400 y los 750 nm –nanómetros–. Algunos analizadores operan en el rango ultravioleta y pueden efectuar análisis entre los 340 y los 700 nm. El sistema óptico utilizado por muchos fabricantes utiliza la fibra óptica para llevar la luz hasta los pozos de la placa, donde se encuentra la muestra bajo análisis. La luz que atraviesa la muestra tiene un diámetro que varía entre 1 y 3 mm. Un sistema de detección recibe la energía lumínica, proveniente de la muestra, la amplifica, determina la absorbancia y, a través de un sistema de lectura, la convierte en datos que permiten interpretar el resultado de la prueba. También hay analizadores de ELISA que emplean sistemas lumínicos de doble haz. Las muestras del ensayo de ELISA se colocan en placas de diseño especial, las cuales disponen de un número definido de pozos o vasos, en los cuales se lleva a cabo el procedimiento o ensayo.

Son comunes las placas de 8 columnas por 12 filas, con un total de 96 pozos. También existen placas con un mayor número de pozos. Las hay de 384 pozos y la tendencia actual busca aumentar el número de pozos, y reducir la cantidad de reactivos y el volumen de las muestras requeridas. La ubicación de los sensores ópticos en el analizador de ELISA varía dependiendo de los fabricantes. Algunos los colocan sobre la placa portamuestras, mientras que otros los ponen directamente bajo los pozos de la placa.

En la actualidad, los analizadores de ELISA disponen de controles regulados por microprocesadores, interfases de conexión a sistemas de información, programas de control de procesos y control de calidad que, a través del computador, permiten la automatización completa de los ensayos requeridos.

Equipos requeridos para efectuar ensayos de ELISA

Para desarrollar la técnica de ELISA se requiere disponer al menos de los siguientes equipos:

1. Un analizador de ELISA.

2. Un lavador de ELISA (capítulo 2).

3. Un sistema dispensador de líquidos. (Pueden usarse pipetas multicanal).

4. Una incubadora especializada para las placas.

Conjunto de equipos para pruebas ELISA

Fases mecánicas de un ensayo utilizando la técnica de ELISA

Uso de equipos

Cuando se realiza una prueba de ELISA, generalmente se siguen estos pasos:

1. Utilizando el lavador de ELISA o microplacas, se efectúa un primer lavado de la placa.

2. Mediante el dispensador de líquidos o las pipetas multicanal, se llenan los vasos o pozos de las placas con las soluciones preparadas para ser utilizadas en el ensayo.

3. A continuación, se coloca la placa en la incubadora donde, a temperatura controlada, se lleva a cabo un conjunto de reacciones.

Las etapas 1, 2 y 3 se pueden repetir varias veces dependiendo del ensayo, hasta que se logre que las muestras colocadas en las placas hayan terminado sus reacciones.

4. Finalmente, cuando se han completado las reacciones químicas, se lleva la placa al analizador de ELISA y se efectúan las lecturas que permiten emitir un diagnóstico.

Fases químicas de la técnica de ELISA

Se presenta a continuación un breve resumen de cómo funciona la técnica de ELISA, desde el punto de vista químico

1. Se recubren los pozos de una placa con anticuerpos o antígenos.

2. Se añaden las muestras, controles y estándares a los pozos de la placa y se incuban a temperaturas que oscilan entre la temperatura ambiente y 37 °C, por un período de tiempo determinado, según características de la prueba. Durante la incubación, una parte del antígeno de la muestra se une al anticuerpo del recubrimiento de la placa, o el anticuerpo de la muestra se une con el antígeno ubicado en el recubrimiento de la placa, en función de su presencia y cantidad en la muestra analizada.

. Después de la incubación, las entidades no unidas –antígenos o anticuerpos– se lavan y se retiran de la placa, utilizando el lavador de ELISA que utiliza un adecuado.

4. A continuación, se añade un anticuerpo secundario, denominado el cual tiene una enzima que reaccionará con un sustrato para producir un cambio de color.

5. Se inicia entonces un segundo período de incubación, durante el cual el conjugado se unirá al complejo antígeno-anticuerpo en los pozos de la placa.

6. Después de la incubación, se realiza un nuevo lavado para retirar de los pozos de la placa cualquier vestigio del conjugado no unido.

7. Se añade un sustrato. La enzima reaccionará con el sustrato y causará un cambio de color en la solución, brindando un medio para medir la cantidad de conjugado que a la vez dirá cuánto complejo antígeno- anticuerpo está presente. Otro período de incubación permitirá que esta reacción tenga lugar.

8. Cumplido el tiempo de incubación, se añade un reactivo para detener la reacción sustrato-enzima y prevenir cambios adicionales de color. Generalmente este reactivo es un ácido diluido.

9. Finalmente, se efectúa la lectura de la placa en el analizador de ELISA. Los valores de los resultados se usan para determinar las cantidades de antígeno o anticuerpo específicos presentes en la muestra.

Algunos de los pozos en la placa se destinan para colocar estándares y controles. Los estándares permiten definir los puntos de corte (Los controles son cantidades conocidas que se usan para medir el éxito del ensayo, evaluando los datos recibidos contra las concentraciones establecidas para cada control. El proceso antes descrito es común, aunque muchas pruebas de ELISA tienen variantes.

1.buffer de lavadoconjugado, elcut off).

SERVICIOS REQUERIDOS

Para que el analizador de ELISA opere correctamente, es necesario verificar los siguientes puntos:

1. Un ambiente limpio, libre de polvo.

2. Una mesa de trabajo estable. Lo recomendable es que la misma esté alejada de equipos que generen vibraciones –centrífugas, agitadores–, que tenga un tamaño adecuado que permita ubicar, al lado del analizador de ELISA, los equipos complementarios requeridos para efectuar la técnica en mención: lavadores, incubadora, dispensador y computador con periféricos.

3. Una fuente de suministro eléctrico de acuerdo con las normas y estándares implementados en el país. En los países americanos se utilizan por lo general voltajes de 110 V y frecuencias de 60 Hz.

Calibración del analizador de ELISA

La calibración de un analizador de ELISA es un proceso especializado que debe realizar

un técnico o ingeniero debidamente entrenado, siguiendo las instrucciones que para el efecto brinda cada fabricante. Para efectuar la calibración se requiere disponer de un juego de filtros grises, los cuales se encuentran montados en una placa de igual geometría a las utilizadas para efectuar los análisis. Los fabricantes suministran dichos filtros y pueden ser utilizados para realizar calibraciones a cualquier longitud de onda de las que utiliza el equipo. Los filtros de calibración disponen de al menos tres valores de densidad óptica, reestablecidos dentro de los rangos de medición; uno bajo, uno medio y el último, un valor alto.

Para efectuar la calibración se realiza el siguiente proceso:

1. Colocar el filtro de calibración en el equipo.

2. Efectuar una lectura completa con el filtro de calibración. Verificar si se presentan diferencias en las lecturas obtenidas de canal a canal. Si es así, invertir el filtro (180°) y repetir nuevamente la lectura para descartar que las diferencias puedan ser atribuibles al filtro en sí. Por lo general, se acepta que el instrumento no requiere calibración, si se encuentra ajustado en dos longitudes de onda.

3. Verificar si el lector está descalibrado. Si es así, proceder a la calibración, siguiendo la rutina definida por el fabricante, verificando especialmente que la linealidad de las lecturas se mantenga lo más rigurosamente posible.

4. Si no se dispone de filtro de calibración, verificar la misma colocando una solución de color en los pozos de una placa y efectuando en seguida una lectura completa.

Luego invertir la placa 180° y efectuar una nueva lectura. Si ambas lecturas presentan valores promedio idénticos en cada fila, el analizador se encuentra calibrado.

5. Verificar si el desplazamiento de la placa se encuentra calibrado, columna por columna.

Colocar una placa vacía y efectuar las lecturas.

Si no se observan diferencias medias entre las lecturas de columna a columna de la

primera a la última, podría asumirse que el avance se encuentra calibrado.

RUTINAS DE MANTENIMIENTO

Las rutinas que se describen a continuación están enfocadas exclusivamente al analizador de ELISA. El mantenimiento del lavador de ELISA está tratado en el capítulo correspondiente.

Mantenimiento básico

Frecuencia: Diaria

1. Revisar que los sensores ópticos de cada canal estén limpios. Si se detecta suciedad, limpiar con un pincel la superficie de las ventanas de los emisores de luz y de los sensores.

2. Confirmar que el sistema de iluminación esté limpio.

3. Verificar que la calibración del analizador es adecuada. Cuando se inicien las operaciones diarias, permitir que el analizador se caliente durante 30 minutos. A continuación, realizar una lectura en blanco y luego leer un módulo lleno de sustrato.

Las lecturas deben ser idénticas. Si no lo son, invertir el módulo y repetir la lectura, a fin de determinar si la desviación se origina en el módulo o en el lector.

4. Examinar el avance automático de la placa.

El mismo debe ser suave y constante.

Mantenimiento preventivo

Frecuencia: Trimestral

1. Verificar la estabilidad de la lámpara. Usar el filtro de calibración, efectuando lecturas con intervalos de 30 minutos o una misma placa. Comparar las lecturas. No deben existir diferencias.

2. Limpiar los sistemas ópticos de los detectores y los sistemas de iluminación.

3. Limpiar el mecanismo de avance de la placa.

4. Verificar la alineación de cada pozo con los sistemas emisores y detectores de luz.

DEFINICIONES BÁSICAS ELISA.

Técnica desarrollada para efectuar análisis que permiten determinar si una sustancia se encuentra presente en una muestra.

Se utiliza principalmente en el área de inmunología.

La palabra ELISA es el acrónimo de las palabras en lengua inglesa Enzyme-Linked Immunosorbent Assay.

Enzima. Proteína que sirve de catalizador en una reacción química, acelerando las reacciones.

Fluoróforo. Moléculas que absorben luz a una determinada longitud de onda y emiten luz de una longitud de onda mayor.

Lavador de ELISA. Equipo que se utiliza para lavar las placas durante las etapas de una prueba de ELISA, con el fin de remover aquellos componentes que no se han unido en las

reacciones. El lavador de ELISA utiliza buffers especiales en los procesos de lavado.

Lector de microplacas. Nombre dado a los analizadores de ELISA.

Placa de ELISA. Elemento de consumo que se ha estandarizado para efectuar los análisis mediante la técnica de ELISA. Las placas tienen en general 96 pozos en una configuración típica de 8 filas por 12 columnas. También hay placas de ELISA de 384 y recientemente se han venido imponiendo microplacas de hasta 1 536 pozos, en centros de alta demanda, debido a las economías logradas en insumos y reactivos.

Polarímetro

Un polarímetro es aquel instrumento que permite medir el ángulo de rotación de sustancias ópticamente activas (como glucosa, sacarosa, ácidos, etc.).

El principio del polarímetro es muy simple, como puede comprobarse a través de la figura adjunta. La luz introducida es polarizada en un plano determinado mediante el polarizador y luego se hace pasar a través de la disolución de la sustancia que se pretende analizar. A continuación, esta luz pasa por un nuevo polarizador que deberá estar colocado en la posición adecuada para permitir el paso de la luz hasta el objetivo, para lo cual se dispone de un sistema que permite girarlo alrededor de un eje. Gracias a la lente, podemos leer en el círculo el ángulo que es necesario girar el segundo polarizador para obtener un máximo de intesidad luminosa. Si medimos este ángulo cuando el recipiente está vacío y cuando el recipiente está lleno con una sustancia opticamente activa, la diferencia entre ambos valores nos permite calcular el poder rotatorio de la disolución.

El análisis requiere que la muestra se encuentre en disolución para poder colocarla en el tubo dentro del compartimiento de muestra, que durante mediciones debe permanecer cerrado. La lectura puede obtenerse tanto en escala análoga, leyendo mediante una aguja, o de manera directa en pantalla digital.

El giro de la luz al pasar por la muestra puede realizarse de derecha a izquierda (muestras levógiras) o de izquierda a derecha (muestras dextrógiras), esto por la naturaleza misma de la muestra.

El uso principal de este tipo de equipo esta en industria farmacéutica, cosmética (fragancias) y de alimentos. El valor del ángulo de rotación nos da una idea de la concentración de una sustancia o de su pureza.

En el caso de la aplicación en ingenios azucareros principalmente, a los polarímetros se les ha denominado sacarímetros. Para este tipo de industria se desarrolló la unidad conocida como Escala Internacional del Azúcar (ºZ) que en la mayoría de los equipos ya fue relacionada con el ángulo de rotación y puede leerse de manera directa.

PARTES DEL POLARIMETRO

Los componentes básicos del polarímetro son:

Una fuente de radiación monocromática

Un prisma que actúa de polarizador de la radiación utilizada

Un tubo para la muestra

Un prisma analizador

Un detector (que puede ser el ojo o un detector fotoeléctrico)

APLICACIONES DEL POLARIMETRO

son ampliamente utilizados en las industrias químicas y farmacéuticas para el control de calidad. Existen más de 60 variedades de sustancias químicas listadas, de las cuales se pueden medir con un polarímetro. Entre estas se incluyen: ácido ascórbico, testosterona y cocaína.

se aplica las medidas con polarímetros para aditivos alimenticios , esencias y perfumes.

en análisis de azúcares, siendo la forma standard de medición empleando la unidad Internacional Standard de escala de azúcar

son empleados con fines educacionales para el entendimiento de la capacidad de actividad óptica de sustancias, luz polarizada y mucho más.

Especificaciones técnicas:

Rango de medición: Ángulo de rotación de 180º a -179.95º.

Escala Internacional Estándar de Azúcar de 130 Zº a -130º Z.

Unidad mínima en display: 0.05º (0.1 Zº).

Fuente de luz: Led con filtro de interferencia (589 nm).

Medición:

Rotar el analizador lentamente a la derecha ( en modo lento) .

Rotar el analizador lentamente a la izquierda ( en modo lento).

Presionando simultáneamente ambos botones se provee una rotación más rápida (modo shift).

Tubos de observación: 220 mm y 110 mm ( 1 de cada 1)

Termómetro (0ºC a 50 ºC): 1.

Suministro de energía: AC 100 a 240 V, 50/60 Hz.

Consumo de potencia: 20VA.

Dimensiones y peso: 43x22x30 cm , 11.5Kg

Refractometro.

Es un instrumento óptico preciso, y como su nombre lo indica, basa su funcionamiento en el estudio de la refracción de la luz. Este elemento es utilizado por el Enólogo para la medición de grados brix que contienen diferentes tipos de frutos o sustancias. Estos grados, por su exactitud, son la nueva medida utilizada en la elaboración para saber la cantidad de gramos de azúcar que contienen. Los gramos deben ser convertidos mediante una tabla de equivalencias que es suministrada y supervisada por el ejemplo, si la lectura del refractómetro nos indica 22º Brix, nos indica 218 gr. de azúcar según la tabla de azúcares reductores, o que es equivalente a 12,45º de alcohol en la fermentación. Esta cifra se obtiene dividiendo los gramos de azúcar por 17,5 que es una constante. Es la relación entre la lectura refractométrica y el tenor de los azucares reductores.

El refractómetro se utiliza para medir el índice de refracción de sólidos y líquidos

translúcidos, permitiendo de esta manera:

_ Identificar una sustancia

_ Verificar la pureza de una muestra

_ Analizar el porcentaje de un soluto en una solución

_ Otros análisis cualitativos

El principio de funcionamiento, desde el punto de vista óptico, está dado

por el hecho de que sólo parte de la luz incidente en el prisma de medición es

transmitida (aquella que lo hace con un ángulo menor al ángulo crítico) Debido a esto,

se produce una división neta del campo en dos zonas, una clara y una oscura. Rotando

el sistema de prismas se logra visualizar la línea divisoria formada que se traduce en

una medida graduada que nos da, directamente, el valor del índice de refracción.

Los instrumentos que se encuentran en el comercio para la determinación

del índice de refracción son muy variados. Sin embargo, es posible catalogarlos en tres

grandes grupos de acuerdo a su fundamento físico:

I) Aparatos que miden el ángulo crítico (por ejemplo: Pulfrich, Abbe)

II) Aparatos que miden directamente la desviación de los rayos al pasar a

través dela sustancia, sea tallada en forma de prisma (si es sólida) o colocada

en un recipiente prismático (si es líquida) (por ejemplo: Goniómetro)

III) Aparatos basados en la interferencia de la luz (por ejemplo: interferómetro

de Raileigh)

De acuerdo con las necesidades particulares de cada caso es conveniente

la utilización de uno de estos métodos. Por ejemplo, si deseamos medir con gran

precisión y rapidez, utilizamos el Abbe. Si nos interesa además para una longitud de una

onda dada cualquiera, utilizamos el Abbe de precisión o el Pulfrich, pero este último es

bastante más lento. Con el Abbe de precisión podemos tener una precisión de 3. 10-5 y

con los modernos de Pulfrich se llega hasta 10-6.

Los refractómetros interferométricos se presta muy bien para la

determinación de pequeñas diferencias o cambios de índice de refracción (o de la

concentración); se pueden determinar n de aproximadamente 10-8. Analizando todos los

tipos de refractómetros veríamos que hay prácticamente uno para cada necesidad.

Refractómetro de Abbe

Es el de mayor uso. La ventaja principal es la posibilidad de eliminar la

dispersión por medio de un artificio compensador y determinar el índice de refracción

para la luz de sodio, con luz de día. Esto aumenta la precisión de los resultados y

simplifica extraordinariamente el trabajo con relación a otros instrumentos que exigen el

empleo de cámara oscura. Naturalmente, prescindiendo del compensador, puede

determinarse también el índice de refracción para la luz monocromática cualquiera.

Este instrumento resulta de mucha utilidad práctica en determinaciones

de aceites alimenticios, aceites lubricantes, grasas, líquidos orgánicos en general,

soluciones azucaradas, alcohólicas, etéreas, cristales de óptica, resinas, plásticos, etc.

Para las soluciones azucaradas, el instrumento está, generalmente,

graduado para leer concentraciones porcentuales de sacarosa.

Este instrumento corresponde al grupo de los que miden el ángulo crítico

(ó límite), como medio para determinación del índice de refracción. Estando calibrado

a 20 ºC y utilizando luz blanca para su iluminación, nos da directamente el índice de

refracción para la línea D del sodio (longitud de onda 5.893 A.

El intervalo del índice generalmente va desde 1,300 a 1,700, aunque

existen instrumentos de uso específico (tal caso de los Butiro refractómetros que miden

índice de refracción en mantecas), cuya graduación va desde 1,4179 a 1,4922.

El refractómetro Abbe mide ángulos; sin embargo la escala semicircular

viene calibrada en índices, permitiendo la lectura con una aproximación de 1.10-4 y

dando con seguridad valores 1.10-2. A pesar de ser este refractómetro el más indicado

para líquidos, puede ser utilizado para la medición de índices de refracción de sustancias

sólidas. Estos deberán poseer una superficie plana y bien pulimentada. En estas

condiciones se colocan sobre el prisma de medición (prisma superior), junto con una

gotita de líquido altamente refringente (monobromonaftalina cuyo índice es 1,657) y se

mide con luz reflejada. Debido a que esta temperatura debe controlarse, los prismas del

aparato tienen una camisa por la que circula agua corriente de un sistema termostatizado

que controla la temperatura con una constancia de ± 0,02 ºC, y que viene como un

opcional del equipo.

Junto con la escala de índices viene grabado además una escala que da

directamente la concentración de azúcar en soluciones acuosas.

Descripción del Refractómetro de Abbe

El refractómetro se compone, en lo esencial, de las partes designadas en

la figura. El cuerpo de prismas, consta, del prisma de iluminación y el prisma de

medición. El líquido a examinar se echa, en forma de una capa delgada, entre las caras

enfrentadas de los prismas.

La luz, que cae sobre el espejo, es reflejada al prisma inferior (prisma de

iluminación), atraviesa la capa delgada del líquido a examinar y entra en el prisma

superior (prisma de medición). Desde aquí llega al anteojo. Este modo de medir se

llama medición por transparencia.

Cuando han de medirse muestras muy coloreadas como, por ejemplo,

melazas, mermeladas, aceite de alquitrán, etc., quizá ya no será aplicable la medición

por transparencia. En este caso se pasa a la medición por medio de la luz reflejada,

dejando reflejarse la luz en la cara límite del prisma de medición y de la muestra. Para

este fin se quita la tapa circular del cuerpo de prismas (5). La luz penetra ahora

directamente en el prisma de medición, es reflejada en la cara bañada por la muestra y

entra después al anteojo. La medición se basa en la observación de la línea límite de la

reflexión total. Por lo general, y empleando la luz diurna o la de una bombilla eléctrica,

esta línea límite aparece, por de pronto, con una franja coloreada. Esta desaparecerá al

manejar el tornillo que gira el sistema compensador (7), con lo que es posible llevar esta

línea límite, ahora incolora, por giro del tornillo que la gradúa (4) sobre el punto de

intersección del retículo. Para esta graduación, la lectura en el microscopio da el índice

de refracción nD o el contenido de sustancia seca en la muestra examinada.

Las monturas de los prismas del refractómetro están protegidas por

medio de una capa de cromo. Por lo tanto, y con las precauciones debidas, puede

utilizarse el instrumento también para el examen de ácidos débiles. Todo lo descrito hasta aquí es en líneas generales, dado que cada

instrumento de uso específico podrá tener un mayor o menor grado de sofisticación

técnica, según el ambiente de uso, tipo de análisis, etc. y que variará de acuerdo al

fabricante del mismo.

Termometro infrarojo.

Los termómetro infrarrojos son dispositivos que se utilizan para medir la temperatura de forma remota en situaciones donde no es posible estar en contacto físico con el objeto a medir. Esto incluye objetos que son muy calientes. Los termómetro infrarrojos también son muy adecuados para medir objetos que son específicamente propensos a cambios de temperatura o que cubren vastas áreas poco practicas para termómetros convencionales, variables en el diseño y el tamaño-que van de algo que cabría en la palma de su mano a un 200 libras. dispositivo en forma de telescopio-termómetros infrarrojos aprovechar el hecho de que, por encima del cero absoluto, todos los objetos emiten radiación electromagnética o energía. Al medir la energía liberada por los objetos en dos regiones diferentes longitudes de onda de la porción infrarroja del espectro, los termómetros infrarrojos internos comparar las diferentes lecturas en una proporción que corresponde a un conocido conjunto de valores que une la distribución de energía con la temperatura a la longitud de onda.

Los termómetros de infrarrojos miden la temperatura utilizando la radiación emitida por los objetos.

También se les suele denominar termómetros láser si éste se utiliza para ayudar en la medición marcando con el láser el punto exacto donde se va a tomar la temperatura. También se les denomina termometros sin contacto haciendo referencia a la capacidad del dispositivo para medir la temperatura a distancia y sin necesidad de tocar el objeto físicamente. Al conocer la cantidad de energía infrarroja emitida por el objeto y su emisividad, la temperatura del objeto puede ser determinada.

Normalmente el aparato consta de una lente que permite captar la emisividad infrarroja del objeto. La lente capta la cantidad de energía infrarroja que emite el objeto y la pasa a un complejo sistema que traduce la energía captada en señal eléctrica, la cual se traduce numéricamente en temperatura en la pantalla del termómetro. Si el termómetro es de una mínima calidad, el aparato compensa con la temperatura ambiente la candidad de energía infrarroja captada para evitar errores en las mediciones.

Ventajas: El sistema de la medición de temperatura utilizando termómetros infrarrojos es cada vez más utilizado, no sólo por su gran fiabilidad sino también por su rapidez(la temperatura se obtiene en segundos) y la gran facilidad de uso, ya que permite la medición de temperatura a distancia e incluso a muchos metros de donde se encuentra el objeto, o de objetos en movimiento.

Funciones: Los termómetros de infrarrojos tienen una amplia variedad de funciones en la medición de temperatura.

Algunos ejemplos pueden ser:

- Comprobación de los equipos mecánicos (motores, maquinaria..) o eléctricos (circuitos eléctricos, placas, luces, cables, etc...)

- Lucha contra incendios

- Control de entornos climatizados (cámaras frigoríficas, hornos, etc...)

- Control de alimentación (catering, cadena del frío....)

- Sistemas de regrigeración (aire acondicionado, calefacción...)

- Cualquier otro entorno que precise un control rápido, preciso y sin contacto de temperatura.

Los termómetros infrarrojos no sirven (o pueden dar problemas de medición) en las siguientes situaciones:

- Si hay cristales por el medio

- Si el objeto es una superfície pulida, brillante o transparente

Los termómetros de infrarrojos varían mucho de calidad, potencia y precio en el mercado. La calidad viene marcada esencialmente por la capacidad y precisión del aparato. Cuanto mayor es el rango de temperatura que abarca y mayor el ratio óptico, mayor suele ser su calidad, y por lo tanto, su precio.

Parámetros: En la compra de termómetros infrarrojos hay que tener presente los siguientes parámetros:

Rango de Temperatura: Rango al cual alcanza a medir el termómetro, tanto por abajo como por arriba, es decir, por ejemplo de -50ºC a +250ºC

Resolución:

Dígitos (decimales) a que alcanza el termómetro.

Tiempo de respuesta: tiempo que tarda desde que se mide hasta que se lee la temperatura en la pantalla, por ejemplo, 1 segundo.

Precisión:

Grado de error medido en porcentaje o en ºC, por ejemplo, ±2% de lectura.

Ratio óptico o proporción del objetivo y distancia:

Proporción distancia/tamaño del objeto, es decir, alcance el termómetro. Por ejemplo, un ratio óptico de 3:1 significa que se puede medir con ese termómetro un objeto de 1m2 a una distancia de 3m.

Emisividad: Es la calibración del termómetro para la captación de la emisividad de energía infrarroja de los objetos. Normalmente todos vienen calibrados por defecto a 0.95 ya que la mayoría de objetos cotidianos no reflectantes emite cerca de ese rango de emisividad. Existen tablas de emisividad según de qué material o color esté hecho el objeto, con el fin de que el usuario pueda ajustar de forma más precisa ese calibraje.

Temperaturas: Las temperaturas que pueden llegar a medir estos dispositivos pueden alcanzar hasta los 1500ºC y por debajo, hasta unos -50ºC. A nivel de distancia, con un buen termómetro infrarrojo puedes medir incluso la temperatura de las nubes.

COLORIMETRO

El colorímetro es un aparato basado en la ley de absorción de la luz habitualmente conocida como de "Lambert-Beer". En realidad, estos dos autores nunca llegaron a colaborar puesto que un siglo separa el nacimiento de cada uno. Johann Heinrich Lambert (1728-1777) realizó sus principales contribuciones en el campo de la matemática y la física y publicó en 1760 un libro titulado Photometria, en el que señalaba la variación de la intensidad luminosa al atravesar un rayo de luz un número "m" de capas de cristal podía considerarse como una relación exponencial, con un valor característico ("n") para cada cristal. En 1852, August Beer (1825-1863) señaló que esta ley era aplicable a soluciones con diversa concentración y definió el coeficiente de absorción, con lo que sentó las bases de la fórmula que sigue siendo utilizada actualmente:

ln(I/Io) = -kcd donde

k= coeficiente de absorción molecular, característico de la sustancia absorbente para la luz de una determinada frecuencia. c= concentración molecular de la disolución

d= espesor de la capa absorbente o distancia recorrida por el rayo luminoso

Esta propiedad comenzó a ser utilizada con fines analíticos gracias a los trabajos de Bunsen, Roscoe y Bahr, entre otros. El colorímetro más antiguo de la colección de la Universidad de Valencia es semejante al propuesto en 1870 por Jules Duboscq (1817-1886), un fabricante de instrumentos ópticos de París. Es un buen ejemplo de lo que Gaston Bacherlard denominaba “theorèmes réifiés” para hacer referencia a los instrumentos científicos. Dado que su forma y sus características muestran claramente las bases teóricas de su funcionamiento, este tipo de instrumentos resulta particularmente adecuados para ser empleados en la enseñanza, por ejemplo, en el estudio de las leyes de la colorimetría .

Esquema del funcionamiento del colorímetro

El colorímetro permite la comparación de dos disoluciones, una de las cuales, para que pueda ser empleado con fines analíticos, debe ser de concentración conocida. Como puede observarse en la figura, la luz reflejada mediante el espejo inferior atraviesa los recipientes en los cuales se encuentran la muestra patrón y la muestra estudiada. Los tubos de vidrio (TC) permiten regular la distancia recorrida por el haz luminoso en la disolución. Finalmente, un prisma recoge estos rayos luminosos y los dirige al ocular, en el cual se pueden observar dos semicirculos procedentes cada uno de cada muestra y, de este modo, se puede comparar las intensidades de salida. Si se varía la posición de los tubos TC, que regulan el valor de la distancia recorrida por el rayo, se pueden obtener en el ocular dos semicirculos de igual intensidad y calcular el valor de la concentración de la disolución analizada, mediante el siguiente procedimiento:

I1 = Io * e-(k1c1d1) [1]

I2 = Io * e-(k2c2d2) [2]

Los valores d1 y d2 representan la longitud de las columnas de líquido que pueden regularse a voluntad, de modo que puede conseguirse que la intensidad final de la luz (I1) que atraviesa la disolución 1 sea igual a la intensidad final de la luz (I2) que atraviesa la disolución 2:

I1=I2

Igualando las ecuaciones [1] y [2] resulta: Io* e-(k1c1d1) = Io* e-(k2c2d2)

y simplificando la expresión queda: k1c1d1 = k2c2d2

Si las sustancias sometidas a análisis son las mismas, entonces los coeficiente de absorción molecular deben ser iguales , lo que permite simplificar la ecuación anterior y obtener un método para calcular la concentración de una disolución, si se conoce el valor de la otra:

c1 = c2 * d2/d1

Este tipo de instrumentos fueron reemplazados a partir de los años cuarenta de este siglo por los espectrofotómetros, que renovaron la popularidad de esta técnica. Estos instrumentos empleaban diversos métodos para la obtención de luz monocromática o, al menos, de un intervalo reducido de longitudes de onda, y la medida de la absorción se realizaba mediante células fotoeléctricas, las cuales habían comenzado a ser empleadas con tal fin desde principios de siglo por autores como Otto Berg y August H. Pfund.

En la colección figura uno de los primeros modelos de colorímetro de estas características, diseñado por B. Lange, y procedente también de las Facultades de Ciencias. Consta de dos recipientes que sirven para introducir los prismas de cuarzo con la disolución analizada y una disolución de concentración conocida. Una célula fotoeléctrica permite medir la intensidad luminosa que atraviesa una y otra muestra, de modo que, si la concentración de una disolución es conocida puede calcularse la otra, mediante un procedimiento semejante al descrito en los párrafos anteriores. En este caso, las magnitudes que permanecen constantes son las distancias recorridas por los rayos luminosos y la magnitud calculada es la relación entre las intensidades de salida.

Cuenta Colonias

El cuenta colonias para laboratorio de microbiologia, está diseñado para el conteo rápido y preciso de las colonias de bacterias y moho en placas de cultivo. Permite el conteo de las colonias de bacterias por cada pulsación del contador quedando grabado en la pantalla digital de tres (3) dígitos hasta un total de 999 colonias. Provisto de luz blanca que ilumina directamente desde abajo, lo cual permite una óptima visualización de las cajas petri con cultivos o colonias de bacterias de colores diferentes.

El equipo consta de las siguientes partes.

- Perilla de encendido y de intensidad de luz ( lado izquierdo del equipo)

- Pulsador izquierdo, de conteo

- Pulsador derecho de borrar

- Pantalla de visualización digital de conteo

- Pantalla milimétrica, simétrica

- Lupa incorporada escualizable

MANEJO:

1- Conecte el equipo a 110 voltios y accione la perilla encendido, lado izquierdo

del equipo; el cuenta colonias encenderá instantáneamente las pantallas de

visualización digital de conteo y la pantalla milimétrica simétrica.2- Si desea mayor luminosidad, mueva la perilla de encendido en el sentido de las

manecillas del reloj.

3- Los pulsadores frontales permiten:

- Pulsador izquierdo: conteo de colonias desde 1 hasta 999 y visualización en

pantalla digital.

- Pulsador derecho: para borrar cuando sea necesario según uso

- La pantalla milimétrica simétrica, consta de un disco de apoyo con capacidad

para colocar cajas petri de 11 centímetros.

Especificaciones técnicas

Conteo manual de colonias

Interruptor general de encendido y puesta en marcha

Restablecimiento a 0 (cero) a través del pulsador "RESET"

Facilita el conteo y el registro de las unidades formadoras de colonias

Alarma audible por cada impulso o colonia registrada

Contador digital hasta 999 colonias

Lupa de 90 mm Ø con brazo metálico flexible

Apto para cajas de petri de 100 mm Ø (Diámetro), máximo

El contador suma 1 número después de cada pulsación del contador

Memoria de ultimo registro visualizado el cual permite ver el registro final en caso de corte de energía o apagado accidental

Modo de conteo de microorganismos

Estos contadores se utilizan para estimar la densidad de microorganismos en un cultivo líquido. Una dilución adecuada, o varias diluciones en serie dentro del rango estimado apropiado, se propaga utilizando una técnica estéril en la placa de agar, que se incuba en las condiciones adecuadas para el crecimiento hasta que aparecen las colonias individuales. Cada colonia marca el lugar donde se colocó un solo organismo originalmente, con lo que el número de colonias en la placa es igual al número de organismos en el volumen de líquido existente en la placa. Esta concentración se extrapola a partir de la dilución practicada sobre el cultivo original, para estimar la concentración de organismos existentes en ese cultivo inicial.

Cada vez que se cuenta una colonia el instrumento da tres señales: una señal audible, una marca sobre la cápsula y además, en la pantalla numérica.2 El máximo número de colonias que pueden ser efectivamente contadas con una sola placa está comprendido entre 100 y 1.000, dependiendo del tamaño de la colonia y el tipo de organis

Espectrofotometro.

Un espectrofotómetro es un instrumento que tiene la capacidad de manejar un haz de Radiación Electromagnética (REM), comúnmente denominado Luz, separándolo en facilitar la identificación, calificación y cuantificación de su energía. Su eficiencia, resolución, sensibilidad y rango espectral, dependerán de las variables de diseño y de la selección de los componentes ópticos que lo conforman.

El funcionamiento de un espectrofotómetro consiste básicamente en iluminar la muestra con luz blanca y calcular la cantidad de luz que refleja dicha muestra en una serie de intervalos de longitudes de onda. Lo más usual es que los datos se recojan en 31 intérvalos de longitudes de onda (los cortes van de 400 nm, 410 nm, 420 nm… 700 nm). Esto se consigue haciendo pasar la luz a través de un dispositivo monocromático que fracciona la luz en distintos intérvalos de longitudes de onda. El instrumento se calibra con una muestra o loseta blanca cuya reflectancia en cada segmento de longitudes de onda se conoce en comparación con una superficie de reflexión difusa perfecta.

La reflectancia de una muestra se expresa como una fracción entre 0 y 1, o como un porcentaje entre 0 y 100. Es importante darse cuenta de que los valores de reflectancia obtenidos son valores relativos y, para muestras no fluorescentes, son independientes de la calidad y cantidad de la luz usada para iluminar la muestra. Así, aunque los factores de reflectancia se midan usando una fuente de luz concreta, es perfectamente correcto calcular los valores colorimétricos para cualquier iluminante conocido.

Componentes de un espectrofotómetro.

1º Fuente de luz

La misma ilumina la muestra. Debe cumplir con las condiciones de estabilidad, direccionabilidad, distribución de energía espectral continua y larga vida. Las fuentes empleadas son lámpara de tungsteno y lámpara de arco de xenón.

2° Monocromador

Para obtener luz monocromática, constituído por las rendijas de entrada y salida, colimadores y el elemento de dispersión. El monocromador aísla las radiaciones de longitud de onda deseada que inciden o se reflejan desde el conjunto.

3° Fotodetectores

En los instrumentos modernos se encuentra una serie de 16 fotodetectores para percibir la señal en forma simultánea en 16 longitudes de onda, cubriendo el espectro visible. Esto reduce el tiempo de medida, y minimiza las partes móvils del equipo.

Utilidades

Los espectrofotómetros son útiles debido a la relación de la intensidad del color en una muestra y su relación a la cantidad de solute dentro de la muestra. Por ejemplo, si usted utiliza una solución del colorante rojo del alimento en agua, y mida la cantidad de luz azul absorbida cuando pasa a través de la solución, una fluctuación mensurable del voltaje puede ser inducido en una fotocélula en el lado opuesto. Si ahora la solución del tinte rojo es diluida por la adición del agua el color será menos intenso. Así, hay una relación entre el voltaje y la cantidad de tinte en la muestra.

El espectrofotómetro tiene la capacidad de proyectar un haz de luz monocromática (de una longitud de onda particular) a través de una muestra y medir la cantidad de luz que es absorbida por dicha muestra. Esto le permite al experimentador realizar dos funciones:

1. Nos da información sobre la naturaleza de la sustancia en la muestra. Esto podemos lograrlo midiendo la absorbancia (Abs) a distintos largos de onda (l) y graficar estos valores en función del largo de onda, formando un espectrograma. Como cada sustancia tiene unas propiedades espectrales únicas, distintas sustancias producen distintos espectrogramas. Esto se debe a que

cada sustancia tiene un arreglo de átomos tridimensional particular que hace que cada sustancia tenga características únicas.

Conclusion

En este trabajo concluyo que es muy importante conocer todos los materiales relacionados a nuestra carrera, también es importante darnos cuenta como la física y las diferentes tipos de leyes existentes aplican en cada aparato, algo que me doy cuenta es que todo tiene relación y por ejemplo en lo personal que eh investigado sobre radiacpion, la gran mayoría tiene mucho que ver con el tema ya que cada aparato utiliza rayos o algún tipo de espectro diferente, también supe en que ramas se aplica cada aparato y en que tipo de laboratorios se aplican.

Bibliografía:

http://www.sabi.org.ar/anales/cd_2005/pdf/124EI.PDF

http://www.reactivosyequipos.com.mx/blog/2012/01/%C2%BFque-es-un-polarimetro/

http://www.uv.es/~bertomeu/material/museo/GUIA8.html

http://www.articuloz.com/ciencia-articulos/analizador-de-elisa-3515030.html

www.frlp.utn.edu.ar/grupos/aepeq/equipos.pps

http://acequilabs.com.co/contador-de-colonias/cuenta-colonias-cl-1110.html

http://www.termometrosinfrarrojos.com/

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