Alcoholímetros y su funcionamiento

Sergio Bóveda Monjas »

Prácticamente todo el mundo sabe qué es un alcoholímetro y para qué se sirve. Seguro que muchos de vosotros habréis pasado un control policial en el que os han realizado una prueba con uno de estos instrumentos.

Un alcoholímetro es un dispositivo utilizado para calcular el nivel de alcohol en un gas o un líquido. En concreto, para detectar alcohol etílico (CH₃–CH₂OH) que es el que se encuentra en las bebidas alcohólicas.

Los primeros dispositivos se basaban en reacciones redox (oxidación-reducción). En la actualidad se utilizan dos tipos de dispositivos más específicos:

– Sensor de infrarrojos
– Célula electroquímica

Primeros dispositivos

El funcionamiento de los dispositivos rédox se puede explicar mediante un experimento de laboratorio.

Dispondremos de dos frascos lavadores de gases conectados por un tubo. En el primer frasco tendremos una pequeña muestra de etanol (líquido) sobre la que mediante un tubo conectado a la muestra, al soplar, simularemos el etanol contenido en el aliento.

En el segundo frasco, tendremos una disolución de dicromato potásico acidulada con sulfúrico.

El etanol, al pasar al segundo frasco reaccionará oxidándose y reduciendo el Cr⁺⁶ (anaranjado) a Cr⁺³ (verde-azulado) y produciendo un cambio en el color de la muestra del segundo frasco. Este cambio de color sirve como indicador de la presencia del alcohol (etanol) en la muestra. Cuanto mayor sea la intensidad del cambio del color, mayor concentración de alcohol estará indicando.

La reacción completa sería:

3 CH₃CH₂OH + 2 K₂Cr₂O₇ + 8 H₂SO₄  ⟶ 3 CH₃COOH + 2 Cr₂(SO₄)₃ + 2 K₂SO₄ + 11 H₂O

En la siguiente imagen podemos ver las reacciones que dan lugar a la oxidación del etanol y a la reducción de Cr⁺⁶ a Cr⁺³ (que da lugar a ese cambio de color).

Alcoholímetro con sensor de infrarrojo

Estos dispositivos se basan en la propiedad de absorber la radiación infrarroja (IR) del espectro electromagnético.

Los gases de la atmósfera absorben muy poco esta radiación mientras que el alcohol volatilizado, presente en el aliento, absorben esta radiación en mayor cantidad.

En la siguiente imagen se puede ver un esquema del funcionamiento del dispositivo.

El dispositivo emite una radiación infrarroja. El aire exhalado que entra en el dispositivo absorbe parte de esta radiación electromagnética, disminuyendo de esta forma su intensidad. Cuando mayor sea la concentración de alcohol, más se reducirá su intensidad. Al final del dispositivo se encuentra un sensor que recoge la radiación infrarroja que llega y mediante un algoritmo la transforma en una señal eléctrica, que indica la cantidad de radiación absorbida y por tanto, la cantidad de alcohol presente en el aire exhalado.

Alcoholímetro con célula electroquímica

Estos dispositivos funcionan como pequeñas baterías que producen una corriente eléctrica gracias a una fuente externa de “combustible” (aire exhalado con presencia de etanol).

Se basa en la reacción electrolítica, en la que existe un paso de electrones de una especie con tendencia a oxidarse a una especie con tendencia a reducirse y que se encuentran separadas.

Estas “baterías” están compuestas por electrodos de platino y un electrolito ácido.

Por un de los extremos pasa el aire exhalado, mientras que por el otro extremo entra oxigeno (aire exterior), se produce así un paso de electrones que produce una corriente eléctrica, cuyo voltaje sirve para calcular el nivel de alcohol en la muestra de aire exhalado.

Proporción de partición

Hasta ahora se ha explicado los tipos de alcoholímetros y su funcionamiento pero, si la muestra es el aliento, aire espirado, ¿cómo se calcula la cantidad de alcohol en sangre?

La respuesta la da la proporción de partición. El aire espirado proviene de los alveolos y sabemos que la concentración de etanol en el aire guarda una proporción con la concentración de etanol en el oxígeno.

La proporción aceptada y utilizada por la mayoría de países es 2100:1. Esto quiere decir que una muestra de 2100 ml de aire exhalado contiene la misma concentración de etanol que en una muestra de sangre de 1 ml. De esta forma, al hallar la concentración de alcohol, en el aire espirado, con un alcoholímetro, se puede calcular la cantidad en sangre.

Fuentes

• enroquedeciencia.blogspot.com.es/2013/09/como-detecta-un-alcoholimetro-el.html
• dqino.ua.es/es/laboratorio-virtual/alcoholimetro.html