Medidor de conductividad eléctrica: una guía completa para principiantes

En el contexto moderno de control de calidad, monitoreo ambiental y fabricación especializada, la capacidad de evaluar con precisión la composición del fluido es primordial.Conductividad eléctrica(CE) es un parámetro fundamental que ofrece información crucial sobre la concentración total de material iónico disuelto en una solución.medidor de conductividad eléctrica(Medidor de CE) es el instrumento analítico indispensable utilizado para cuantificar esta propiedad.

Esta guía completa está diseñada tanto para profesionales como para principiantes y proporciona un desglose riguroso de los principios, la función, la calibración y las diversas aplicaciones del medidor de CE, lo que garantiza que los principiantes puedan integrar con confianza esta técnica de medición esencial en su flujo de trabajo operativo.

Tabla de contenido:

1. ¿Qué es la conductividad eléctrica?

2. ¿Qué es un medidor de conductividad eléctrica?

3. ¿Cuál es el principio de funcionamiento del medidor de conductividad eléctrica?

4. ¿Qué mide un medidor de conductividad eléctrica?

5. Todo tipo de medidores de conductividad eléctrica

6. ¿Cómo calibrar un medidor de conductividad eléctrica?

7. Amplias aplicaciones del medidor de conductividad eléctrica

8. ¿Cuál es la diferencia entre un medidor de conductividad eléctrica y un medidor de pH?

I. ¿Qué es la conductividad eléctrica?

Conductividad eléctrica(κ) es la medida de la capacidad de una sustancia para transmitir una corriente eléctrica. En soluciones acuosas, esta transmisión no se logra mediante electrones libres (como en los metales), sino mediante el movimiento de iones disueltos. Cuando las sales, ácidos o bases se disuelven en agua, se disocian en cationes con carga positiva y aniones con carga negativa. Estas partículas cargadas permiten que la solución conduzca la electricidad.

En general, la conductividad (σ) se define matemáticamente como el recíproco de la resistividad (ρ), lo que indica la capacidad de un material para conducir una corriente eléctrica (σ = 1/ρ).

Para las soluciones, la conductividad depende directamente de la concentración de iones; simplemente,Una mayor concentración de iones móviles resulta directamente en una mayor conductividad.

Si bien la unidad internacional estándar (Unidad SI) para la conductividad es Siemens por metro (S/m), en aplicaciones prácticascomoanálisis de la calidad del aguay análisis de laboratorio, los valores micro-Siemens por centímetro (µS/cm) o mili-Siemens por centímetro (mS/cm) sonmás común y ampliamente utilizado.

II. ¿Qué es un medidor de conductividad eléctrica?

An medidor de conductividad eléctricaEs un dispositivo analítico preciso diseñado para medir la conductividad de una solución, que funciona aplicando un campo eléctrico y cuantificando el flujo de corriente resultante.

El instrumento normalmente consta de tres unidades funcionales principales:

1. La celda de conductividad (sonda/electrodo):Este es el sensor que entra en contacto con la solución objetivo. Contiene dos o más electrodos (generalmente de platino, grafito o acero inoxidable) separados por una distancia fija.

2. La unidad del metro:Este es el componente electrónico que genera el voltaje de excitación (CA) y procesa la señal del sensor.

3. El sensor de temperatura:Este componente necesario a menudo está integrado en la sonda para medir la temperatura de la muestra para una compensación precisa.

El medidor de CE proporciona los datos esenciales necesarios para gestionar procesos donde la concentración de sólidos disueltos es crítica, como la purificación de agua y la fabricación de productos químicos.

III. ¿Cuál es el principio de funcionamiento del medidor de conductividad eléctrica?

El principio de medición se basa en la relación entre conductancia y resistencia, mediada por una geometría fija. A continuación, exploraremos juntos los pasos principales de la medición:

1. Aplicación de voltaje CA:El medidor aplica un voltaje de corriente alterna (CA) conocido y preciso a través de los dos electrodos de la sonda, lo que evita la polarización y la degradación de las superficies de los electrodos.

2. Medición de corriente:El medidor de conductividad eléctrica mide la magnitud de la corriente (I) que fluye a través de la solución, y esta corriente es proporcional a la concentración de iones móviles.

3. Cálculo de conductancia:La conductancia eléctrica (G) de la solución entre las dos placas se calcula utilizando una forma reordenada de la Ley de Ohm: G = I/V.

4. Determinación de la conductividad:Para obtener la conductividad específica (κ), la conductancia medida (G) se multiplica por la constante de celda de la sonda (K): κ = G · K. La constante de celda (K) es un factor geométrico fijo definido por la distancia (d) entre los electrodos y su área superficial efectiva (A), K = d/A.

La conductividad es muy sensible a la temperatura; un aumento de 1 °C puede aumentar la lectura aproximadamente entre un 2 y un 3 %. Para garantizar la comparabilidad global de los resultados, todos los medidores de CE profesionales utilizan la Compensación Automática de Temperatura (CTA).

El medidor referencia el valor de conductividad medido a una temperatura estándar, normalmente 25 °C, utilizando un coeficiente de temperatura definido, lo que garantiza que el valor informado sea preciso independientemente de la temperatura real de la muestra durante la medición.

IV. ¿Qué mide un medidor de conductividad eléctrica?

Si bien la salida fundamental del medidor de CE esConductividad eléctricaEsta lectura se utiliza rutinariamente para cuantificar o estimar otros parámetros críticos de calidad del agua en tipos de plantas industriales:

1. Conductividad eléctrica (CE):La medición directa, expresada en µS/cm o mS/cm.

2. Sólidos disueltos totales (TDS): TDSRepresenta la masa total de materia orgánica e inorgánica disuelta por unidad de volumen de agua, generalmente expresada en mg/L o partes por millón (ppm). Dado que la CE está estrechamente relacionada con el contenido iónico (la mayor fracción de TDS), el medidor de CE puede proporcionar un valor estimado de TDS mediante un factor de conversión (Factor TDS), que suele oscilar entre 0,5 y 0,7.

3. Salinidad:Para el agua salobre, el agua de mar y las salmueras industriales, la CE es el determinante principal de la salinidad, que es la concentración total de todas las sales disueltas en el agua, generalmente informada en PSU (unidades prácticas de salinidad) o partes por mil.

V. Todo tipo de medidores de conductividad eléctrica

Los medidores de CE en varias configuraciones están diseñados para cumplir con los requisitos específicos de precisión, movilidad y monitoreo continuo, y aquí estánelcomúntipos de conductividadmetrosesoSe ven frecuentemente en todo tipo de escenas industriales:

VI. ¿Cómo calibrar un medidor de conductividad eléctrica?

La calibración regular es obligatoria para mantener la precisión y fiabilidad de cualquier sistema de medición de CE. La calibración estandariza la respuesta del medidor a valores conocidos, verificando la constante de celda (K).

Procedimiento de calibración estándar:

1. Selección estándar:Seleccione un certificadosolución estándar de conductividad(por ejemplo, soluciones de cloruro de potasio (KCl) con valores conocidos como 1413 µS/cm o 12,88 mS/cm) que enmarcan el rango de muestra esperado.

2. Preparación de la sonda:Enjuague bien el electrodo con agua desionizada (DI) y luego con una pequeña cantidad de la solución estándar para acondicionar la superficie. Seque con papel absorbente sin pelusa; no lo limpie con fuerza.

3. Medición:Sumerja la sonda completamente en la solución estándar, asegurándose de que no queden burbujas de aire cerca de las superficies del electrodo. Deje que la temperatura se estabilice.

4. Ajuste:Inicie la función de calibración del medidor. El dispositivo leerá automáticamente el valor estabilizado y ajustará internamente sus parámetros (o solicitará al usuario que introduzca el valor estándar conocido).

5. Verificación:Para trabajos de alta precisión, verifique la calibración utilizando una segunda solución estándar diferente.

VII. Amplias aplicaciones del medidor de conductividad eléctrica

Las aplicaciones de la medición de CE están muy extendidas y son fundamentales en diversos sectores:

1. Purificación del agua:Monitoreo de la eficiencia de los sistemas de ósmosis inversa (OI) y de desionización. La conductividad del agua ultrapura es una medida directa de su calidad (un valor bajo de µS/cm indica alta pureza).

2. Ciencias Ambientales:Evaluación de la salud general y la salinidad de los cuerpos de agua naturales (ríos, lagos, aguas subterráneas), a menudo utilizado como indicador de posible contaminación o escorrentía mineral.

3. Agricultura y horticultura:Controlando elconcentración de la solución nutritivaEn hidroponía y fertirrigación, la salud de las plantas está directamente relacionada con el nivel de CE del agua de alimentación.

4. Control de procesos industriales:Regular los ciclos de purga en torres de enfriamiento y calderas para evitar la formación de incrustaciones y corrosión manteniendo la concentración de sólidos disueltos dentro de límites aceptables.

5. Alimentos y bebidas:Control de calidad, utilizado para medir la concentración de ingredientes (por ejemplo, sal en soluciones de salmuera o concentración de ácido en bebidas).

VIII. ¿Cuál es la diferencia entre un medidor de conductividad eléctrica y un medidor de pH?

Si bien ambos son herramientas esenciales para el análisis de líquidos, el medidor de CE ythmimedidor de pHmedidasseguroCaracterísticas fundamentalmente distintas de una solución:

En un análisis exhaustivo del agua, ambos parámetros son necesarios. Por ejemplo, mientras que una conductividad alta indica la presencia de muchos iones, el pH indica si esos iones contribuyen predominantemente a la acidez o alcalinidad.