Ya sea la limpieza de un sistema de llenado en una planta láctea o la protección de un sistema de refrigeración en una central eléctrica, el correcto funcionamiento de estos procesos depende, entre otros factores, del valor de la conductividad. En nuestro artículo, descubrirás cómo mejorar el control de la conductividad del agua y cómo medir este valor con precisión.
La conductividad (ɣ) expresa qué tan bien un material conduce la electricidad. La conductividad eléctrica del agua (también conocida como conductividad eléctrica del agua o conductancia del agua) se define, por lo tanto, como la capacidad del agua para conducir electricidad.
En el caso de los metales, es el movimiento de electrones lo que permite el flujo de corriente. En las soluciones acuosas, en cambio, el transporte de carga es realizado por los iones, que se forman durante la disolución de sales, ácidos o bases. La conductividad depende del número de iones presentes: cuantas más de estas moléculas haya en un líquido, mejor conducirá la electricidad.
El instrumento genera una tensión eléctrica en la solución que se va a medir. A continuación circula por él una corriente cuyo valor depende de la conductividad. Según el método o la aplicación, el instrumento (1) mantiene una señal de tensión constante y registra el cambio de corriente eléctrica, o (2) mantiene un valor de corriente constante y evalúa el cambio de tensión.
Medición de la conductividad - diagrama esquemático
Ambos métodos se basan en la ley de Ohm. A tensión constante, la corriente aumenta en proporción a la conductancia. Por el contrario, a corriente constante, la tensión disminuye al aumentar la conductancia.
De la ley de Ohm se deduce que las mediciones de conductividad se refieren en realidad a mediciones de resistencia. Por lo tanto, el valor de la conductancia I/U se obtiene a partir de la inversa del valor de la resistencia.
Ley de Ohm
La corriente eléctrica entre los electrodos depende del movimiento de los iones en la solución que se mide. Durante la medición de la conductividad, los iones se mueven hacia el electrodo que tiene la carga opuesta en cada momento. Cada ion que alcanza una de las superficies del electrodo alinea parte de la tensión entre los electrodos. Al dejar de ser móvil, bloquea el flujo de corriente.
Este efecto (polarización) puede equilibrarse mediante una tensión alterna. Debido a la inversión continua de la polarización, sólo un pequeño número de iones llega a los electrodos, y sólo durante un breve espacio de tiempo. Cuantos más iones contenga la solución, es decir, cuanto mayor sea su conductividad, mayor será la frecuencia que deberá utilizar el aparato para evitar la polarización de los electrodos.
En la conductividad del agua influyen:
el grado de impureza - cuanto más impuro es el líquido, mayor es la conductividad. El agua pura es casi no conductora.
la temperatura: para que la medición sea correcta, debe conocerse la temperatura de la solución, ya que la conductividad depende en gran medida de la temperatura. Un aumento de 1°C en la temperatura produce un aumento en la movilidad de los iones y, por lo tanto, una mayor conductividad de alrededor del 2% para el agua del grifo y de alrededor del 6% para el agua de alta pureza. La temperatura puede medirse automáticamente mediante un sensor de temperatura (por ejemplo, Pt 100 o Pt 1000) o ajustarse manualmente por el usuario (compensación de temperatura).
Las células de medición de dos electrodos son la construcción más sencilla de una célula de medición de la conductividad. Constan de dos electrodos y una vaina que fija ambos electrodos. Entre los electrodos se aplica una tensión alterna constante. La señal de medida es la corriente que fluye a través de la solución a medir.
Las células de medición de dos electrodos son totalmente suficientes para las mediciones industriales. El tipo, la constante y la naturaleza de la superficie de los electrodos dependen de la aplicación específica para la que se vaya a utilizar la célula.
Células de medición de 2 electrodos
En los blancos de medición de 4 electrodos hay dos pares de electrodos. Un par mide la corriente, el otro la tensión aplicada a la solución a medir. Tienen la ventaja de ser poco sensibles a los efectos de las interferencias de resistencia causadas, por ejemplo, por cables de conexión largos, impurezas o polarización. Esto conduce a lecturas bajas porque reducen la tensión que los electrodos aplican a la conductividad medida. El segundo par de electrodos determina la tensión en la conductividad medida de la solución. El dispositivo puede tener en cuenta la resistencia a las interferencias mediante un ajuste electrónico basado en los valores de corriente/tensión medidos para los dos pares de electrodos.
Células de medición de 4 electrodos
La conductometría se utiliza en diversas aplicaciones. Las mediciones de conductividad son importantes para la industria y la protección del medio ambiente, entre otras. Dependiendo de la aplicación, la medición puede realizarse en el laboratorio, in situ con un instrumento portátil o de forma continua, por ejemplo, en un entorno de proceso.
La medición de la conductividad electrolítica se lleva a cabo en lugares como:
plantas de tratamiento de aguas residuales
fábricas de zinc
plantas de embotellado de bebidas
producción farmacéutica
centrales eléctricas
plantas desalinizadoras.
La conductividad es una herramienta importante para controlar distintos tipos de agua (incluida el agua pura destilada o desionizada, el agua potable, el agua natural, el agua de proceso o la calidad del agua química) y otros disolventes como los sólidos disueltos totales. Utilice un sensor con una constante de célula baja (0,01-0,1 cm-1) para mediciones de conductividad baja y un sensor con una constante de célula alta (0,5-1,0 cm-1) para mediciones de conductividad media y alta.
Planta de tratamiento de aguas residuales: uno de los lugares donde se mide la conductividad
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