teoria de conductividad

7/22/2019 Teoria de Conductividad

http://slidepdf.com/reader/full/teoria-de-conductividad 1/37

Mediciones analíticas en Procesos

Medición de Conductividad

Teoría



1 © by METTLER TOLEDO

Teoría y principio de medición




Condutividad es definida como la capacidad deuna solución para conducir corriente

La cantidad de corriente que es conducida esdirectamente proporcional al número de iones

presentes en la solución

La medición de conductividad informa sobre la

concentración total de iones en la solución.

¿ Qué es Conductividad ?




Corriente

-

-

+

+

++++

--

-

-

Mobilidad Iónica

Una tensión es aplicada entre

dos placas (electrodos) La corriente eléctrica fluyeentre los dos electrodos

Resultante del movimientoiónico de la solución

¿Qué es Conductividad ?




Sustancias generadoras de Condutividad

AcidosSustancias

que se ionizan

en

soluciones y producen

iones

de

hidrógeno, H+

Acido Hidroclorídrico

(HCl) se separa en

H+

+ Cl -

Bases

Sustancias

que se ionizan

en

soluciones y producen

iones

hidróxidos, OH-

Hidróxido de Sodio, NaOH, se separa en

Na+

+ OH-

Sales

Sustancias

que ionizan

en

soluciones y no producen

iones

ni

de

hidrógeno ni de hidróxidoCloruro

de Sodio, NaCl, se separa en

Na+

+ Cl-


http://slidepdf.com/reader/full/teoria-de-conductividad 6/375 © by METTLER TOLEDO

Disociación iónica

Conductividad eléctrica solo existe en soluciones con sustancias

iónicas.



Para determinar la pureza del agua

Para medir la eficacia de los sistemas de tratamiento de agua

Pra medir la concentración de soluciones ácidas y alcalinas

Para monitorear procesos de producción

Para controlar la calidad final de un produto

Para monitorear los efluentes

¿Porqué medimos conductividad ?



Conductancia Iónica

Cuanto mayor es la cantidad de iones disueltos en el agua, másalta su conductividad (resistencia más baja)

Utilizada para la medición y control de la cantidad de iones en unasolución acuosa

Mide la concentración total de iones

No ión-especifico

Conductivity

Low High

Conductividad

Baja Alta

A -

C

HH

OO

HH++

HH++

HHHH

HHOO

ClCl--HH++

ClCl--

NaNa++

NaNa++

HHHH

OO



Ley de Ohm

Dado un

voltaje

U en

un

conductor

sólido de

longitud L y área A, una corriente I Fluirádependiendo de la resistencia R del conductor.

UURR

Ecuación básica de la Conductividad

- +

A=1cm2

1cm

1cm

L=1cm

I =I =



Teoría

Los equipos de conductividad miden la resistencia

electrica de los líquidos, el inverso de la resistenciaes la Conductancia G

la conductividad es denotada por C y puede serdeterminada por la conductancia G y el valor L/A:

C = Conductividad [S/cm]

G = Conductancia [S]L = Distancia entre electrodos [cm]

A = Area de electrodos [cm2]

Conductancia y Conductividad



Conductividad

Cell Constante

=LongitudArea

1 cm1 cm2= = 1 cm-1

Cell Constant

1 cm

1 cm

1 cm



Otras Constantes en las Celdas

Constante de Celda = Multiplicador

1cm

0.1cm 1cm

1cm

10cm 1cm

1cm

0.1cm 1cm

1cm

10cm 1cm

Constante

0.1 Constante

10.0

Constantes más bajas de la

celdas son necesarias para

proporcionar buenas señales

para muestras con baja

conductividad

Constantes más altas de celdas es

necesario medir muestras de alta

conductividad.



Las medidas de la conductividad dependen de la temperatura

La movilidad de los iones aumenta a temperaturas más altas

La resistencia de una solución disminuye a temperaturas más altas

La conductividad aumenta a temperaturas más altas

El cambio de la conductividadpor °C es expresado por elcoeficiente de la temperatura α

Compensación de Temperatura

NaNa++

ClCl--

HH++

OO--22

~~ACAC

HH++

HHOO

HH

OO HH

HH

NaNa++NaNa++

ClCl--ClCl--

HH++HH++

OO--22

OOOO--22

~~ACAC

HH++HH++

HHOO

HH

HHHHOO

HHHH

OO HH

HH

OO HH

HH



Temperature (°C)

0.01

0.10

1.0

10.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

C o n d u c t i v i t y ( µ S / c m

)

0 ppb

129 ppb

40 ppb

395 ppb

840 ppb

1730 ppb

4390 ppb

NaCl Concentration

Conductividad vs. Temperatura



-5.0

-4.0

-3.0

-2.0

-1.00.0

1.0

2.0

3.04.0

5.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Temperature

% E r

r o r

Compensación

lineal

Agua pura(2%/°C) Compensación

lineal de

Agua con 10 µS

(2%/°C)

Errores de compensación



Rangos de Conductividad y Resistividad

100M 10M 1M 100K 10K 1K

CondensadoAgua Potable

5% de Salinidad

0.01 .1 1 10 100Conductividad

ohm-cm

µS-cm

100M 10M 1M 100K 10K 1K

100

10

1

Agua Ultra puraAgua Deionizada

Agua Destilada

Agua para Torres de resfriamientoPorcentaje

de ácidos, bases y sales

Efluente Líquido

Agua Salobre, Agua de mar Agua para Procesos Industriales

2% NaOH20% HCl

0.01 .1 1 10 100

1000

10k

100k

1000k

Resistividad ohm-cm

µS-cm

InPro 7000-VP / 7005-VPInPro 7001-VPInPro 7002-VP

InPro 7108-VP

InPro 7250

Sensores 2-electrodos

Sensores 4-electrodos

Sensores Inductiva



Na+

Cl-

Principios de la Medición

Aplica un voltaje AC a dos electrodos demediciones exactas

Iones disueltos en una solución actúancomo conductores de corriente

El flujo de corriente es exactamenteproporcional a los sólidos disueltos totalesen solución

Las dimensiones físicas de un electrodo de

conductividad son llamadas de constantede célula

Mediciones con 2- Electrodos




El arreglo de 4-electrodos (Puente de Wheatstone) aumenta lacalidad de la medición en el rango de alta conductividad.

AC CurrentSource

AC VoltageMeasurement

Electrodos Conductores

Electrodos deMedición

Sensor de 4 Electrodos

Fuente deCorriente CA

Medición deVoltaje CA



Principios de Medición:

Mide caída de corriente y voltaje

La corriente aumenta con un aumento encaída de voltaje para los electrodos

Compensa por incrustaciones menoresen los electrodos de conductividad

Usada para medición de rango máselevado

V





Medición Inductiva

CORRIENTEINDUCIDA

GENERADOR DETECTOR

BobinasToroidales

Sensor

Encapsulado

G D

La corriente inducida por la bobina del generador en la solución esdependiente en su conductividad y es medida por la bobina detectora.




Medición Inductiva

Principio de Medición:

Dos bobinas de hilos selladaseléctricamente acopladas por conductividadde solución

Una bobina de transmisión, una bobina derecepción

Principio de un “transformador”

La medición Inductiva es tambiénconocida como toroidal y sin electrodos

de medición





Electrodos Concéntricos

El diseño concéntrico del electrodos permite un campo eléctricomás homogéneo, de modo tal que aumenta la calidad de la señal.

INTERNOELECTRODO

ELECTRODO

AISLANTE

EXTERNO




Oferta de Sensores

Series InPro7000-VPSensores 2-electrodos

Series InPro7100-VPSensores 4-electrodos

Series InPro7250

Sensores Inductivos

El sensor correcto para su aplicación específica




Oferta de Transmisores

Value Line

Cond 7050 e

Cond 7100 e

Advanced Line

Premium Line

M 700

Última versión de transmisores de conductividad para las másexigentes aplicaciones




Sensor de 2-Electrodos – Hacerlo y no Hacerlo

Evitar trechos muertos y trampas de aire

Instalación NO recomendada

ENTRADA

SALIDA

AIR

ENTRADA SALIDA

AIRE





Conductivity Cell Constant =LengthArea

1 cm1 cm2= = 1 cm-1

Entrada Sensor

S a l i d a

El Flujo debe ser dirigido a la extremidad del sensor

Instalaciones recomendadas

Asegurarse que la celda está sumergida totalmente

Evitar burbujas de aire





30 mmentrada

S a l i d

a

T-Stück

Sensor

Una zona libre de aproximadamente 30 milímetros al frente dela extremidad del sensor debe ser mantenida.





metalsintético

Valor medido

correcto

Valor medido

muy bajo

Valor medido

muy alto

La distancia mínima de la pared debe ser a aproximadamente 30 milímetros (1.18") del

lado externo del sensor.

Si la distancia es más pequeña, el factor de la celda cambiará (recalibración requerida).

Si la tubería es conductiva (de ss), el factor de la célula será más pequeño. Si la tubería es de material no conductor, el factor de la celda será más grande.




Calibraciones National Standards

ASTM American Society forTesting and Materials

NISTNational Institute of Standards

and Technology




Solutiones Standar de Conductividad

StandardConductividad

25°C (µS/cm) ComposiciónIncertidumbre

(µS/cm)

ASTM D1125 Solution D 146.93 KCl in Water 1.3

ASTM D1125 Solution C 1408.8 KCl in Water 1

NIST SRM 3198 5 KCl in 30% Propanol 0.12

NIST SRM 3199 15 KCl in Water 0.12

NIST SRM 3191 100 KCl in Water 0.24

Ultrapure Water at 15°C 0.03138 Ultrapure Water, CO2 free 0.00008






UltrapureUltrapure Water StandardWater Standard




Verificación de la constante de celda en un loop de agua ultrapura, NIST Trazable.




CercaCerca 20%20%

diferenciadiferencia!!!!!!

Compro

estándares

de conductividad

pero

siempre

que

los uso

para

verificar

la constante

de celda

nunca

corresponden

y tengo

que

recalibrar....

“StandardSolution”

Calibrando con Soluciones “Standard”

V ifi ió d lib ió




Verificación de calibración

A ST D Re 1.000 MΩ-c MB ST D T p 26.3 °CC UUT Re 1.000 MΩ-c MD UUT T p 26.3 °C

Estandar

y sensores

están

expuestos

a las

mismas

condiciones

Verificar calibración Vs. otra celda calibrada




Calibración del sensor

Agua ultrapura

teoria de conductividad

Documents