Qué son las partes por millón (ppm)? ¿Cómo se calcula?

Partes por millón (ppm) es una unidad que se utiliza normalmente para expresar la concentración de una sustancia en una solución o mezcla. Sin embargo, las ppm también pueden utilizarse para determinar las piezas y la calidad en la industria del automóvil. El valor ppm se calcula dividiendo la masa o volumen de la sustancia por la masa o volumen total de la solución y multiplicando el resultado por un millón. Esto nos da la concentración de la sustancia en partes por millón o ppm.

En el mundo de las mediciones científicas, partes por millón (ppm) es un término que se utiliza con frecuencia. Pero, ¿qué son exactamente las ppm y cómo se miden?

En diversos campos como la química y las ciencias medioambientales, la medición de la concentración es crucial. Una medida de concentración muy utilizada son las partes por millón (ppm), que cuantifican la cantidad de una sustancia específica en una mezcla mayor, proporcionando información valiosa sobre la composición de diversas sustancias. En este artículo exploraremos el concepto de ppm, sus métodos de cálculo y su importancia en diferentes industrias.

Fórmula de PPM

La fórmula básica para calcular PPM (partes por millón) es la siguiente:

Donde:

• Cantidad de sustancia: La cantidad de la sustancia que se está midiendo.
• Cantidad total: La cantidad total del medio en el que la sustancia está presente.

Calculadora de PPM

Aunque los cálculos anteriores pueden realizarse manualmente, existen numerosas calculadoras de ppm en línea para mayor comodidad. Estas calculadoras requieren introducir el mismo tipo de cantidad (ya sea volumen o masa) y proporcionan resultados precisos.

Es importante tener en cuenta que una medida de miligramos por litro (mg/L) de agua también se considera una cantidad de ppm por masa, dado que 1 litro de agua tiene una masa de 1 kilogramo.

Cálculo de PPM: Volumen frente a masa

Para comprender el concepto de cálculo de ppm, consideremos ejemplos que utilizan medidas tanto de volumen como de masa. Supongamos que tenemos 1 litro de agua con 0,2 gramos de sal disuelta. Como 1 litro de agua equivale a 1 kilogramo de masa, la masa total en este ejemplo es de 1 kilogramo. Para determinar la proporción de sal en el agua, puedes utilizar el siguiente cálculo:

Concentración de sal = (0,2 g / 1 kg) = 0,0002 (partes por parte o partes por 1)

Para convertir este valor en ppm, multiplíquelo por 1.000.000 (10^6):

Concentración de sal en ppm = 0,0002 × 10^6 = 200 PPM

Del mismo modo, los cálculos de volumen también pueden utilizarse para calcular las ppm. Por ejemplo, si se tiene una muestra de 1 metro cúbico de aire con 0,0004 metros cúbicos de dióxido de carbono, la concentración en ppm de dióxido de carbono puede determinarse de la siguiente manera:

Concentración de dióxido de carbono (CO2) = (0,0004 m^3 / 1 m^3) = 0,0004 (partes por parte o partes por 1)

Para convertir este valor a ppm, multiplique por 1.000.000:

Concentración de CO2 en ppm = 0,0004 × 10^6 = 400 PPM

Conversión de PPM a partir de porcentaje

Convertir ppm a partir de un porcentaje es un proceso sencillo. Dado que un porcentaje representa «por cien», multiplicando el valor del porcentaje por 10.000 se obtiene el valor en ppm. La fórmula para esta conversión es la siguiente: ppm = (valor porcentual) × 10.000

Por ejemplo, si tiene una concentración expresada en porcentaje, puede convertirla fácilmente a ppm utilizando la fórmula anterior.

Historia de los PPM (partes por millón)

En los primeros años, los químicos y físicos utilizaban diversos métodos para determinar la concentración de sustancias en una solución. Para ello, se medía la masa o el volumen de la sustancia y se comparaba con la masa o el volumen total de la solución. Estas mediciones se expresaban a menudo en forma de proporción o porcentaje.

A medida que avanzaban los conocimientos científicos y la tecnología, los investigadores se dieron cuenta de la necesidad de un sistema de medición más preciso y estandarizado, lo que llevó al desarrollo de las medidas de partes por millón. El concepto de ppm es sencillo: representa el número de partes de una sustancia por un millón de partes de una solución.

El sistema de medición ppm se hizo muy popular en diversos campos, como la química, las ciencias medioambientales y la industria. Su uso cobró especial importancia en ámbitos como las pruebas de calidad del agua, la vigilancia de la contaminación atmosférica y el control de procesos industriales. Al proporcionar una unidad de medida normalizada, el ppm permite a científicos e ingenieros comparar datos y tomar decisiones fundamentadas basadas en información precisa.

Hoy en día, el ppm es una herramienta esencial en muchas disciplinas científicas. Permite a los investigadores cuantificar con gran precisión la concentración de sustancias en una solución o mezcla. Ya sea para controlar los contaminantes en el aire, analizar muestras de agua para determinar las causas y los efectos de la contaminación del agua o garantizar la calidad de los productos en los procesos de fabricación, la medición de ppm desempeña un papel crucial en la comprensión y la gestión de nuestro entorno.

Industrias que utilizan mediciones en PPM

Como ya se ha mencionado, las mediciones en ppm se utilizan para expresar el nivel de contaminantes u otras sustancias en diversos materiales o entornos. Por lo tanto, varias industrias confían en las mediciones en ppm para garantizar la calidad, seguridad y conformidad de sus productos o procesos.

Tratamientos del agua

Una industria que depende en gran medida de las mediciones de ppm es la de tratamiento de aguas. Las plantas de tratamiento de aguas utilizan las mediciones en ppm para controlar los niveles de diversos contaminantes en las fuentes de agua, incluida la medición de la concentración de sustancias químicas como el cloro y el flúor, y de metales pesados como el plomo o el mercurio.

Al garantizar que estas sustancias se encuentran dentro de los límites de seguridad, las plantas de tratamiento de aguas pueden suministrar agua potable limpia y segura a las comunidades. Las mediciones de partes por millón también se utilizan en el tratamiento de aguas residuales para controlar los niveles de contaminantes antes de devolver el agua tratada al medio ambiente.

Acuicultura/acuarios

Si le gusta la acuariofilia o trabaja en el sector de la acuicultura, probablemente ya esté familiarizado con las ppm. Medir el oxígeno disuelto en el agua es uno de los usos más comunes de las ppm. Los niveles de oxígeno disuelto en el agua desempeñan un papel fundamental en la supervivencia de animales y plantas acuáticos. Por lo tanto, los acuaristas pueden identificar las causas de un bajo nivel de oxígeno disuelto en el agua utilizando mediciones de ppm.

Industria farmacéutica

Las empresas farmacéuticas utilizan las mediciones de ppm para determinar la concentración de ingredientes activos en los medicamentos. Esto es crucial para garantizar la potencia y eficacia de los fármacos.

Las mediciones de ppm también se utilizan para controlar las impurezas o contaminantes que puedan estar presentes en el proceso de fabricación de medicamentos o vacunas. Al mantener un control estricto de los niveles de ppm, las empresas farmacéuticas pueden garantizar que sus productos cumplen las normas reglamentarias y son seguros para su venta/uso al público en general.

Alimentación y bebidas

Los fabricantes de alimentos y bebidas utilizan las mediciones de ppm para controlar los niveles de aditivos, conservantes y contaminantes en sus productos. Esto incluye la medición de la concentración de sustancias como colorantes alimentarios, pesticidas o metales pesados durante procesos de fabricación/elaboración como la fermentación. Al mantener mediciones de ppm precisas, los fabricantes de alimentos pueden garantizar que sus productos son seguros para el consumo y cumplen la normativa de seguridad alimentaria.

Industrias medioambientales

Diferentes tipos de control medioambiental dependen en gran medida de las mediciones de ppm para evaluar los niveles de contaminación del aire, el suelo y el agua. Por ejemplo, los científicos dependen de las mediciones en ppm para medir los niveles de CO2 en nuestra atmósfera. Gracias a las mediciones en ppm, podemos medir el nivel de CO2 y determinar la concentración máxima "segura", que según los últimos datos científicos es de 350 ppm. Sin embargo, se han medido niveles de CO2 atmosférico superiores a 400 ppm, por lo que debemos seguir midiendo los niveles de ppm e intentar disminuir las emisiones de CO2.

Las agencias y organizaciones medioambientales también utilizan las mediciones de ppm para determinar la concentración de contaminantes como el monóxido de carbono, el ozono o los compuestos orgánicos volátiles (COV). Estas mediciones ayudan a identificar áreas preocupantes y a desarrollar estrategias de control y mitigación de la contaminación.

Industria del automóvil

En la industria del automóvil, las mediciones de ppm se utilizan para controlar los niveles de contaminantes emitidos por los vehículos, como los óxidos de nitrógeno (NOx) o las partículas. Esto ayuda a los fabricantes de automóviles a garantizar que sus vehículos cumplen las normas de emisiones y la normativa medioambiental. Las mediciones de partes por millón también se utilizan durante el proceso de producción para controlar la calidad y consistencia de los materiales utilizados en los componentes de los vehículos; las ppm se utilizan como un indicador clave de rendimiento (KPI) establecido.

La importancia de las PPM en el rendimiento de la calidad

Las mediciones de partes por millón no sólo se utilizan en mediciones científicas, sino que también desempeñan un papel vital en las evaluaciones del rendimiento de la calidad. Los clientes suelen emplear las ppm como medida para evaluar la calidad de los productos o servicios.

Inicialmente, una tasa de defectos inferior al 1% (10.000 ppm) se consideraba aceptable para los proveedores. Sin embargo, con el tiempo, las expectativas han aumentado y la tasa de defectos objetivo para la mayoría de los componentes de automoción es ahora de 25 ppm o 0,0025%.

Para ilustrar la importancia de las ppm, consideremos un caso en el que hubiera 25 piezas defectuosas en un envío de 1.000 piezas. Para calcular las ppm, divida el número de piezas defectuosas por el número total de piezas y multiplíquelo por 1.000.000:

Piezas defectuosas = 25

Total de piezas = 1000

ppm = (25 / 1000) × 1.000.000 = 25.000 PPM

En este caso, las ppm representan el número de piezas defectuosas por millón.

Conseguir índices bajos de PPM

Mantener bajas las tasas de PPM requiere un enfoque sistemático y científico del diseño y la fabricación. Es necesario confiar más en los métodos de fabricación tradicionales que permiten tasas de desecho más elevadas. Para alcanzar las tasas de PPM objetivo, son esenciales una planificación, un diseño y una ejecución cuidadosos.

Conseguir índices bajos de PPM
Mantener bajos los índices de ppm exige un enfoque sistemático y científico del diseño y la fabricación. Se necesita más para confiar en los métodos de fabricación tradicionales que permiten mayores tasas de desechos. Para alcanzar las tasas de PPM objetivo, es esencial una planificación, un diseño y una ejecución cuidadosos.

Los sistemas de seguimiento y medición disponibles en la actualidad permiten controlar mejor el proceso de fabricación, lo que se traduce en mejores resultados de calidad. La calidad no puede inspeccionarse a posteriori; debe integrarse en todas las fases del proceso de producción.

El papel de la medición en el control de calidad

La medición es un aspecto fundamental del control de calidad. Al medir y cuantificar con precisión diversos parámetros, es posible identificar desviaciones y tomar medidas correctivas con prontitud. El PPM sirve como métrica importante para evaluar la calidad del producto e identificar áreas de mejora.

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En un escenario hipotético en el que una empresa produce 10.000.000 de piezas al año, opera durante 250 días y tiene como objetivo un requisito de ppm de 25, el número admisible de piezas defectuosas sería de 250 al año. Esto equivale a sólo una pieza defectuosa al día en toda la planta, lo que subraya la necesidad de aplicar medidas rigurosas de control de calidad.

Conclusiones sobre las las partes por millón (ppm)

Las partes por millón (ppm) son una medida de concentración muy utilizada en diversos sectores, como la química y la evaluación del rendimiento de la calidad, ya que proporciona información valiosa sobre la composición de las sustancias y sirve como métrica para evaluar la calidad de los productos. Se calcula utilizando medidas de volumen o masa; sin embargo, ahora hay muchas calculadoras en línea disponibles para mayor comodidad.