¿Te puedes electrocutar en la bañera? Claro, pero solo porque el agua no es pura. Muchas personas no se dan cuenta de que el agua absolutamente pura no conduce la electricidad. Esto se debe a que los átomos de hidrógeno y oxígeno no tienen electrones libres. En un suministro de agua doméstico típico, son las impurezas como las sales de sodio, calcio y magnesio que permiten que los electrones fluyan.

Este hecho interesante significa que puede evaluar la pureza del agua midiendo su resistencia eléctrica. Cuanto mayor sea la resistencia, más pura debe ser el agua (aunque esta prueba no revela contaminación por sustancias como los compuestos orgánicos).

El circuito simple en este proyecto puede analizar muestras de agua sin necesidad de un multímetro.

Divisor de voltaje

El concepto básico es usar un pequeño volumen de agua en un divisor de voltaje. Luego puedes comparar la salida del divisor de voltaje con un voltaje de referencia, y amplificar la diferencia. Cuando la salida pasa a un chip temporizador, escucharás un sonido que cambia de acuerdo a la pureza del agua.

El concepto de un divisor de voltaje es ilusrado arriba. Cuando un voltaje de entrada, mostrado como Vin, es aplicado a través de dos resistores en serie, puedes calcular el voltaje de salida, Vout, en el punto entre los resistores. Si ambos resistores son del mismo valor, Vout es la mitad de Vin. Si R1 es dos veces el valor de R2, Vout es un terco de Vin. Y así. (Si añades una carga significativa a la salida, Vout se reducirá.)

Si utilizas una muestra de agua en lugar de R1, Vout variará con la pureza de la muestra. Luego puedes compararlo con un voltaje de referencia constante, mostrado como Vref, creado por un segundo divisor de voltaje.

OP Amp

Dado que la diferencia entre Vout y Vref puede ser pequeña, necesitas amplificarla. Esto se puede hacer fácilmente con un amplificador operacional, conocido comúnmente como op-amp, tal como el venerable LM741. El símbolo para un op-amp se muestra abajo, aunque cuando lo veas en diagramas, encontrarás que la gente a menudo no se molesta en mostrar la fuente de alimentación.

Los símbolos de más y menos dentro del triángulo identifican las entradas “no invertida” e “invertida”, respectivamente. La salida del op-amp aumenta cuando la entrada no invertida aumenta, o disminuye cuando la entrada invertida aumenta.

La imagen de arriba muestra el op-amp en un circuito usando como entradas la muestra de agua y el voltaje de referencia. Se sustituyó uno de los resistores por un potenciómetro, de manera que puedas controlar la potencia de amplificación con feedback negativo a la entrada invertida. (Hay muchas otras formas de conectar un op-amp, que puedes encontrar en internet.) Las funciones de los pines de un chip LM741 se muestran a continuación.

Se conecta la salida del LM741 a un temporizador 555, usando el pin 5 del temporizador para controlar su frecuencia audible. En el esquema a continuación, el circuito completo se presenta como se puede cablear en una protoboard.

Puedes encontrar mucha más información sobre chip temporizadores en el libro de Maker Media, Make: Electronics.

Probando líquidos

Los dispositivos comerciales resistivos de prueba de agua usan contactos de platino, pero suelen ser caros, así que puedes usar monedas. Trata de conseguir las más nuevas y brillantes posible.

Para montar las monedas, puedes utilizar una pieza de plástico o madera contrachapada de aproximadamente 1″ x 3″ y ¼ “de espesor. Perfora un par de orificios de ¼” de diámetro, separados aproximadamente ¾”, y haz cortes de sierra a través de ellos, como se muestra a continuación.

Pasa unos caimanes a través de los agujeros para agarrar las monedas, y jala las monedas hacia los cortes de sierra para mantenerlas a una distancia fija. El montaje se muestra a continuación. Los otros extremos de los cables de conexión sujetarán los cables que se conectan al circuito.

Puedes apoyar el ensamblaje en cualquier taza pequeña que esté casi llena. Usa algunos pequeños recipientes de plástico como el que se muestra a continuación.

Prepara algunas muestras que consistan en agua destilada, agua de la llave y agua de manantial embotellada (que a menudo contiene minerales). También puedes intentar disolver sal de mesa en agua. Etiqueta tus muestras para que no las confundas.

Después de anotar el resultado con un solo líquido, retira las monedas, límpialas con un pañuelo y prueba el siguiente líquido. Cuando el sonido que escuchas es más agudo, esto significa que la resistencia es mayor y el agua es más pura.

También puedes experimentar con otros tipos de líquidos. Por ejemplo puede ser enjuague bucal, leche y bebidas deportivas (a las que se añaden muchos minerales).

Dos factores pueden dificultar la obtención de resultados consistentes. Primero, el dióxido de carbono en la atmósfera se disuelve rápidamente en el agua, formando ácido carbónico. Esto se disocia para formar iones que disminuyen la resistencia de tu muestra. Por lo tanto, mantén tu recipiente de agua destilada sellado, y cuando lo viertas en una taza, pruébala lo más rápido posible.

En segundo lugar, cuando se pasa corriente directa entre electrodos sumergidos en un líquido, los iones positivos se juntan alrededor del electrodo negativo, mientras que los iones negativos se juntan alrededor del electrodo positivo. Esto inhibe la corriente eléctrica, de modo que la resistencia parece aumentar y escucharás que el sonido de tu circuito aumenta gradualmente en el tono. Puedes minimizar este efecto agitando el líquido. El equipo comercial resuelve este problema utilizando AC en lugar de DC, mientras pasa el líquido por los electrodos en un flujo constante.

Aunque no puedes esperar resultados de precisión, deberías poder demostrar que el agua de la llave conduce la electricidad mejor que el agua destilada. Y si alguien lo duda, solo pídeles que escuchen la diferencia.

Fuente: Makezine