Medición de conductividad en aguas naturales y otros líquidos

Medición de conductividad en aguas naturales y otros líquidos

Al medir la conductividad, se deben tener en cuenta varios factores, dependiendo del líquido que se esté probando. Se debe prestar especial atención a la temperatura como principal factor de influencia.

La conductividad se expresa en microsiemens e indica la capacidad de una sustancia para conducir corriente eléctrica. La conductancia es la inversa de la resistencia, expresada en ohmios. De ello se deduce que cuanto mayor es la conductancia, menor es la resistencia.

Conductividad en aguas naturales

El agua pura es prácticamente no conductora (0,055 µS / cm, en comparación con el agua potable a 500 µS / cm). Se vuelve conductor solo a través de sustancias disueltas como cloruros, sulfatos y otros. La pureza de una masa de agua se puede determinar mediante una medición de conductividad, donde cuanto mayor es la conductividad, más sustancias se disuelven en el agua. Las aplicaciones típicas para la medición de la conductividad incluyen, por ejemplo, vertederos para probar la contaminación del agua subterránea y el monitoreo de la entrada de agua salada en las fuentes de agua subterránea. Esto hace que la conductividad sea un factor importante para las tareas de monitorización en tecnología medioambiental para sacar conclusiones sobre posibles impurezas. Aunque la conductividad es solo un indicador de contaminación, la composición de las sustancias que ingresan al agua debe analizarse químicamente posteriormente. Adicionalmente,

Otra aplicación común es la determinación de la dirección y la velocidad del flujo. Para ello, se añade sal al agua y, en consecuencia, aumenta su conductividad. La velocidad y la dirección del flujo se pueden determinar con precisión midiendo la conductancia en puntos específicos.

Como ya se mencionó, la conductividad de una sustancia depende en gran medida de la temperatura. Por lo tanto, dos muestras de una sustancia pueden producir diferentes valores de conductancia a diferentes temperaturas. Sin compensación de temperatura, prácticamente no hay posibilidad de comparar dos sustancias si no pueden examinarse exactamente a la misma temperatura. Por esta razón, la medición de la conductividad y la medición de la temperatura van de la mano. Por lo tanto, generalmente, tanto la conductividad como la temperatura se miden en una sola medición de conductividad. Luego, la compensación de temperatura se usa para calcular la conductancia a una temperatura de referencia, que normalmente se establece en 25 ° C.

Función de compensación de temperatura: la sustancia decide

La función de compensación de temperatura que se usa para determinar la conductividad a la temperatura de referencia depende completamente del líquido que se examina. Para aguas naturales se utiliza la función no lineal según la norma DIN EN 27888 para la calidad del agua .

Las funciones lineales se utilizan para soluciones salinas, ácidos y álcalis. Para calcular el porcentaje de cambio de conductividad (K) por ° C de cambio de temperatura (∆T), utilizamos la siguiente fórmula:

α = (∆ K (T) / ∆ T) / K (25 ° C) * 100

 K (T) = Cambio de conductividad desde el rango de temperatura seleccionado
 T = Cambio de temperatura desde el rango de temperatura seleccionado
K (25 ° C) = Conductividad a 25 ° C

Finalmente, consideremos un ejemplo de cálculo para determinar la conductividad de un descalcificador rápido . Para obtener las cifras necesarias para el cálculo, se deben realizar tres mediciones:

122,37 mS / cm a 20 ° C
133,10 mS / cm a 25 ° C
135,20 mS / cm a 26 ° C

 K (T) = 135,20 mS / cm -122,37 mS / cm = 12,83 mS / cm
 T = 26 ° C – 20 ° C = 6 ° C
K (25 ° C) = 133,10 mS / cm

α = ((135,20 – 122,37) / (26 – 20)) / 133,10 * 100 = 1,60% / ° C

Medición de presión hidrostática con sensores de nivel piezorresistivos

Medición de presión hidrostática con sensores de nivel piezorresistivos

Ya sea como dador de vida, un peligro para la vida o simplemente un refrigerio en el verano, el elemento agua determina la vida diaria en la tierra de muchas maneras. Debido a su gran importancia, un monitoreo confiable de este elemento se vuelve esencial.

Lo que no se puede medir tampoco se puede gestionar de manera eficiente. Desde el suministro de agua dulce, el tratamiento de agua potable, el almacenamiento y la medición del consumo, hasta el tratamiento de aguas residuales y la hidrometría, no será posible trabajar y planificar de manera eficiente sin los parámetros de entrada correctos. Ahora hay disponible una gama de dispositivos y procesos para capturar la compleja infraestructura hidrométrica actual. El clásico en la medición del nivel del agua es sin duda el indicador de nivel, para el que se debe aplicar una precisión de +/- 1 cm y que, por supuesto, sigue funcionando de forma completamente “analógica”, teniendo que ser inspeccionado visualmente y prescindiendo de la transmisión electrónica de datos. . Hoy en día, instrumentos mucho más avanzados y precisos proporcionan transmisión remota de los datos medidos, incluidos sensores de presión piezorresistivos para medir el nivel del agua tanto en aguas subterráneas como superficiales.

Medición de nivel con sensores de presión

Los sensores de presión para la medición de nivel se instalan en la parte inferior del cuerpo de agua a monitorear. A diferencia de los indicadores de nivel, generalmente no es posible leerlos sin mojarse. Esto tampoco es necesario, ya que los sensores de nivel piezorresistivos se desarrollaron para cumplir con los requisitos actuales de automatización y control de procesos. No hace falta decir que los niveles de agua se pueden medir sin intervención humana, lo que hace posible el monitoreo continuo en lugares de difícil acceso en primer lugar.

Los sensores de nivel hidrostático miden la presión hidrostática en el fondo del cuerpo de agua, donde la presión hidrostática permanece proporcional a la altura de la columna de líquido. Además, depende de la densidad del líquido y de la fuerza gravitacional. Según la ley de Pascal, esto da como resultado la siguiente fórmula de cálculo:

p (h) = ρ * g * h + p 0

p (h) = presión hidrostática
ρ = densidad del líquido
g = fuerza gravitacional
h = altura de la columna de líquido

Consideraciones importantes para una monitorización de nivel sin problemas

Debido a que los sensores de nivel piezorresistivos se colocan en el fondo del cuerpo de agua, luego se protegen de las influencias de la superficie. Ni la espuma ni los restos flotantes pueden influir ahora en las mediciones. Pero, por supuesto, tienen que adaptarse a las condiciones submarinas esperadas. Para agua salada, por ejemplo, se prefiere un sensor de nivel con una carcasa de titanio. Sin embargo, si se esperan efectos galvánicos, la mejor opción sería un dispositivo de medición de PVDF. En la mayoría de las aguas dulces, el acero inoxidable de alta calidad será suficiente. Y, por último, una conexión a tierra suficiente de los sensores de nivel es esencial para evitar daños por rayos, por ejemplo ( lea más sobre este tema aquí ).

Sensores de nivel modernos: todos los datos de un solo dispositivo

Los sensores de nivel piezorresistivos se pueden utilizar para el control de nivel en aguas abiertas como lagos, en presencia de agua subterránea y también en tanques cerrados. En aguas abiertas, se utilizarán sensores de presión relativa. Con estos dispositivos, la compensación de la presión del aire es proporcionada por un capilar dentro del cable del sensor de presión. Un sensor de presión diferencial se usa normalmente en tanques, ya que también se debe tener en cuenta la superposición de gas que presiona el líquido ( lea más sobre este tema aquí ).

Debido a que los sensores de nivel piezorresistivos son en gran medida autosuficientes y también pueden optimizarse para presiones muy altas, las mediciones a grandes profundidades ahora se convierten en una posibilidad. En teoría, apenas existen límites para esta profundidad, solo que el cable del sensor de presión debe ser lo suficientemente largo.

Figura 1: Ejemplos de sensores de nivel para medición de presión hidrostática

Aparte del hecho de que apenas existen límites de profundidad, estos modernos instrumentos de medición también son extremadamente versátiles. Después de todo, no es solo el nivel de un cuerpo de agua lo que nos interesa. La calidad del agua también es de gran importancia para el control de las aguas subterráneas. La pureza de un depósito de agua subterránea, por ejemplo, también se puede determinar por su conductividad, donde cuanto menor sea la conductividad, más pura será el agua ( lea más sobre conductividad aquí ). Además de los sensores de conductividad, las sondas de nivel hoy en día también están disponibles con medición de temperatura integrada. Los sensores de nivel piezorresistivos proporcionan una amplia gama de tareas de monitoreo y son sin duda preferibles al indicador de nivel en la mayoría de los casos.