•ph - redox •conductividad •oxígeno disuelto...

Medición Analítica de Líquidos

•Ph - Redox

•Conductividad

•Oxígeno disuelto

•Turbidez

PHRedoxPHRedox

¿¿Qué es Qué es pH?pH?

• pH es la medida de acidez o alcanilidad de una solución acuosa

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14Acido AlcalinoNeutro

CervezaJugo de Limón

Jabón 5% NaOHLeche5% HCl

pH

Ginebra

¿¿Acido Acido o Base?o Base?

NEUTRO

ACIDO

BASE

1.00.10.010.0010.00010.000010.0000010.00000010.000000010.0000000010.00000000010.000000000010.0000000000010.00000000000010.00000000000001

[H+ ].00000000000001.0000000000001.000000000001.00000000001.0000000001.000000001.00000001

.0000001.000001.00001.0001.001.010.11.0

[OH- ]01234567891011121314

pH

pH = -log [H+](Concentración de ion hidrógeno)

Moles/Liter

¿¿Por qué medimosPor qué medimos pH?pH?

�La mayoría de las reacciones inorgánicas consisten en neutralización de pH

�Reacciones controladas por la disponibilidad de iones H+ o OH-

�Control de la Calidad de producto �Control de la Corrosión

�Crecimiento de Bacterias sensible al pH

Medición Medición de pHde pH

• Lazo básico de pH– Analizador (electrónica)– Electrodos

• Medición (Vidrio)• Referencia• Temperatura• Puesta a tierra

– Cable– Porta Electrodo (si se utilizan

electrodos separados)

O UT

MediciónMedición de pHde pH•Cómo funciona el lazo de pH

–El electrodo de medición (vidrio) desarrolla un potencial mV a través de sumembrana.

Cuerpo de Vidrio

Ag/AgClCable interno

Solución de llenado

Protección

Vidrio sensible al pH

7 8pH

mV

6

0

59.16

-59.16

OH-

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+H+

H+H+

OH-

OH-

OH-

OH-

OH-

OH-

OH-

OH-OH-

Solución Acida Solución Alcalina

MediciónMedición de pHde pH•Cómo funciona el lazo de pH

–El electrodo de referencia provee un potencial mV constante el cual esindependiente del pH. Este potencial de referencia se compara con el potencial generado por el electrodo de vidrio.

–El electrodo de referencia además completa el circuito de medición de pH.

Pin- Ag/AgCl

Electrolito- KCl

Membrana

MediciónMedición de pHde pH•Circuito de medición de pH

Potenciales involucrados:

R

R

R

R

R

Et

E1

E4

E3

E2

E5

ElectrolitoElectrolito

DiafragmaDiafragma

MembranaMembrana

ElectrolitoElectrolito

LíquidoLíquido

E1E4

E3E2

E5

Et

E1 = Potencial entre pH Vidrio y Proceso

E2 = Potencial entre pH Vidrio y Electrolito

E3 = Potencial entre Pin de medición y Electrolito

E4 = Potencial entre Pin de referencia y Electrolito

E5 = Potencial entre Electrolito y Proceso (Potencial de difusión)

Sistema Sistema de de Amplificador Amplificador DualDual

YOKOGAWAREF. ELECTRODE

OKOGAWApH ELEC TROD E

MODE CONTACTS

22.1925.ooC

v

v

YES

ENT

NOS 1S 2WASHFAIL

����������pH/ / ORP

� �

HTEMPER ATUR E

AM

DISPLAY

O L D

UT. C AL E A S UR E

M AN. C AL

MODE CONTAC TS

2.1925.ooC

v

v

YES

ENT

NOS1

S2

W ASH

FAIL

����������pH/ / ORP

� �

HTEMPER ATUR E

AM

DISPLAY

OL D

UT. C AL E A SUR E

M AN. C AL

OKOGAWApH ELEC TROD E

YOKOGAWAREF. ELECTRODE

Con un sistema de amplificación dual, la entrada del Electrodo de Medición y el Electrodo de Referencia son amplificados en forma SEPARADA contra una referencia a tierra.

• Electrodo dañado• Fisuras • Cable • Falla en conexiones

• Membrana bloqueada• Ensuciamiento• Envenenamiento• Electrodo Vacío

Cehqueo de electrodos en solución

Chequeo de Impedancia delelectrodo de Vidrio

Chequeo de Impedancia delelectrodo de referencia

Diagnóstico completo on-line

BeneficiosBeneficios del del AmplificadorAmplificador DualDual

Beneficios Beneficios de la de la referencia referencia a a tierratierra

YOKOGAWAREF. ELECTRODE

OKOGAWApH ELEC TROD E

MODE CONTAC TS

2.1925.ooC

v

v

YES

ENT

NOS1

S2

W ASH

FAIL

����������pH/ / ORP

� �

HTEMPER ATUR E

AM

DISPLAY

OL D

UT. C AL E A SUR E

M AN. C AL

Sin una referencia a tierra, el electrodo de referencia, absorverá cualquier carga que pueda existir en la solución (carga estática)

Causa ruidos, Medición inexacta

Reduce la vida útil del electrodo de referencia

YOKOGAWAREF. ELECTRODE

OKOGAWApH ELEC TROD E

MODE CONTACTS

22.1925.ooC

v

v

YES

ENT

NOS 1S 2WASHFAIL

����������pH/ / ORP

� �

HTEMPER ATUR E

AM

DISPLAY

O L D

UT. C AL E A S UR E

M AN. C AL

El elemento de menor resistencia es la varilla a tierra, aislando el circuito de medición de pH.

Exactitud en la medición

Aumento de la vida del electrodo de referencia

Beneficios Beneficios de la de la referencia referencia a a tierratierra

Analizadores Analizadores de de pHpH

-Transmisor de 2 hilos

- 24 VDC

- HART or Fieldbus

- 4-20 mA

- Class I, Div I FM & CSA

- Class I, Div II FM

- Transmisor de 4 hilos

- 110 VAC

- NEMA 4X

- Dual 4-20 mA

- 4 Relays

- Control PI

-1/4 DIN Montaje en Panel

- Touch-Screen

- Gráfico de tendencia

- 2x 4-20mA / 2 Contactos

- HART

- Control PID

Sensores pHSensores Combinados: pH / Referencia / Temperatura

Instalación Simple para “Aplicaciones Generales”: Torre de enfriamiento, Agua de red, Efluentes cloacales, etc.

Sensores Sensores de de pHpHSensores: Retraíbles bajo presión

•316SS o Titanio

•Válvula esférica bridada o roscada

•Para aplicaciones severas (doble membrana)

•Simple, diseño robusto

•Titanio

Sensor removible para mantenimiento / calibración sin interrumpir el proceso

Sensores Sensores de de pHpHSensores: Porta electrodos y electrodos separados

Porta electrodosPorta electrodos

Flujo pasanteInmersión Inserción

Sensores: Porta electrodos y electrodos separados

¿¿Qué es Qué es ORP?ORP?

• Potencial Oxido Reducción (Redox)

• Mide el potencial del equilibrio químico de un sistema

• El potential es generado por la concentración relativade oxidantes y reductores

OxidantesOxidantes y y ReductoresReductores

OXIDANTES• Crea un potencial positivo (acepta electrones)• ej: Cloro

REDUCTORES• Crea un potencial negativo (dona electrones)• ej: Bisulfato de Sodio

¿¿CómoCómo se se midemide??

E = E0 + RT lnz F

[Oxidantes][Reductores]

Ecuacion de Nernst

MediciónMedición de ORPde ORP

E1 - E3-(E2 - E3)

(E1 - E2)

Compensación de Temperatura

Electrodoa tierra

E1

Electrodo deReferencia

Electrodo de medición

Preamplifier

Aplicaciones Aplicaciones ORPORP

�Tratamientos Cloacales

�Destrucción de Cromo

�Destrucción de Cianuro

� Decoloración de pulpa de papel

ConductividadConductividad

ConductividadConductividadEs la capacidad de una solución de transportar una corriente eléctrica.

E I

R

Ley de Ohm

E = I • R or R = E / I Conductividad (G) = 1 / R

ConductividadConductividad y y ResistividadResistividad

Agua

RESISTIVIDAD

OHM/ CM

100 Meg. 10 Meg. 1 Meg. 100 K 10 K 1 000 100 10 1

CONDUCTIVIDAD

0.01 0.1 1 10 100 1,000 10,000 100,000 1,000,000

Agua UltraPura

Agua destilad

a

10 PPMNaCl

Agua de mar(3.5% NaCl)

3% NaOH

10% H2SO4

µS/ CM

Conductividad G = I/E = 1/R

Siemen (Conductividad) = 1/OHM (Resistividad)

PolarizaciónPolarización

Medición Medición de de ConductividadConductividad

A

Corriente

Alterna

B

• Se aplica un voltaje a través de las dos placas, generando la celda de conductividad.

•La corriente a través de la celda depende de la resistencia del líquido (ley de ohm)

•Conductividad es inversamente proporcional a la resistencia.

ConstanteConstante de de CeldaCelda

1 cm

1 cm

1 cm

Cte de Celda =Longitud----------Area

=cm----cm-2

A B

A

B

Caudal

ConstanteConstante de de CeldaCelda

BA

BA

CONSTANTE ADECUADA

CONSTANTE DEMASIADO PEQUEÑA

POLARIZACION

Distintas constantesDistintas constantes de de CeldaCelda

Resistencia IonesAgua ultra Muy Muy

pura Alta pocos

Agua Moderada Mayor cantidad

Agua de mar Baja Muchos

Acido Muy MuchosSulfúrico Baja

Conductividad por InducciónConductividad por Inducción

El sensor se encuentra encapsulado y consiste en 2 bobinas: Una transmisora y otra receptora.

La bobina transmisora genera un campo magnético el cual es transportado por el fluido a través del sensor hasta bobina receptora. Luego se mide la diferencia entreambas bobinas.

Bobina transmisora

PEEK

Bobina receptora

¿¿Cómo funcionaCómo funciona??

DRIVE

COIL

PICKUP

COIL

Fluido de Proceso

Corriente inducidadependiente de la conductividad de la muestra

Entrada de Voltaje

A la bobinaMuestra

(Liquid Loop)

Muestra(Liquid Loop)

PICK-UPCOIL

DRIVECOIL

Beneficios Beneficios

�No hay presencia de electrodos metálicosen el proceso (resistente a la corrosión)

�No es afectado por sólidos o suciedad.

� 1 to 2,000,000µScm

InductivoInductivo vs. vs. ContactoContacto

Agua Pura o Ultra Purar

No – Pierde sensibilidad Si - Puede medir ambas

Proceso corrosivo o con suciedad:

Si – Resistente al ensuciamiento, materiales disponibles para distintas aplicaciones

No – Muy susceptible al ensuciamiento. Los electrodos metálicos se pueden corroer.

Soluciones concentradas:

SI – Puede medir conductividades muy altas.

No – Puden ocasionar efectos de polarización. Soluciones concentradas tienden a ser corrosivas.

Ventajas: Bajo Mantenimiento Amplio rango de medición

Sensibles a bajas conductividades Pequeños y fácil de montar.

Inductivo Contacto

CompensaciónCompensación de de TemperaturaTemperatura

� Compensación de Temperatura: Crítico en medición de conductividad.

� Un cambio en la temperatura de 1ºC, puede significar una variación de la conductividad entre un 3-7%.

Conductividad vs.

Temperaturade

Agua PuraC

ondu

ctiv

ity (m

icro

Siem

ens/

cm)

Temperature (ºC)

Res

istiv

ity

Sodium ChlorideHydrochloric AcidAmmoniaPure Water

10

5

2

1

.5

.2

.1

.05

.02

.010 20 40 60 80 100

.1

.2

.5

1

2

5

10

18

50

100

Concentración Concentración vs. vs. ConductividadConductividad

HCI

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

900

800

700

600

500

400

300

200

100

0

HNO3

KOH

KCI

H2SO4NaCl

NaOH

Concentration Weight %

mS/cmat 25ºC

AnalizadoresAnalizadores de de ConductividadConductividadAnalizadores

-Transmisor de 2 hilos

- 24 VDC

- HART o Fieldbus

- Salida 4-20 mA

- Class, Div I FM & CSA

- Class I, Div II FM & CSA

- Analizador 4 hilos

- 110 VAC

- NEMA 4X

- Doble salida 4-20 mA

- 4 Relays

- PI Control

- Doble entrada

- Four-Wire Analyzer

- 110 VAC

- NEMA 4X

- Doble salida 4-20 mA

- 4 Relays

- PI Control

-1/4 DIN para panel

- Touch-Screen

- Gráfico de tendencia

- 2 4-20mA / 2 Relays

- Communication HART

- PID Control

SensoresSensores de de ConductividadConductividad

YEWMo

AplicacionesAplicaciones

� Control de purga en caldera

� Control de Condensado en caldera

� Osmosis Inversa

� Detección de pérdidas en Intercambiadores de Calor

� Diluciones Acidas o básicas

Oxígeno DisueltoOxígeno Disuelto

¿¿QuéQué eses OxígenoOxígeno disueltodisuelto??

�Es la medición de calidad de agua indicando

el oxígeno libre disuelto en un solución acuosa.

�ppm para efluentes cloacales

�ppb para procesos industriales

Medición Medición en en efluentes cloacalesefluentes cloacales

� Mantener vivos a los µo

� Reducción de Energía

� Celda Galvánica

� Celda Polarográfica

Tipos Tipos de de celdas celdas de de MediciónMedición

Celda GalvánicaCelda Galvánica

FeAnodo

AgCátodo

Fe2+

e-

Reacción en el ánodo

2Fe → 2Fe2+ + 4e-

Reacción en el Cátodo

O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-

Celda PolarográficaCelda Polarográfica

AgAnodo

AuCátodo

Ag+

Voltaje

Reacción en el ánodo4Ag + 4Cl- → 4AgCl + 4e-

Reacción en el Cátodo

O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-

Diseño Diseño del sensordel sensor

� Membrana

� Electrodo Desnudo

Sensor Sensor TipoTipo MembranaMembrana

O2O2

O2O 2

O2O

2

Sensor Sensor ElectrodoElectrodo DesnudoDesnudoAmalgama

de plata

Hierro oZinc

Aislante

Grindstone

Planta Planta de de TratamientoTratamiento de de Efluentes Efluentes CloacalesCloacales

Sensor “Sensor “desnudodesnudo””Ventajas� Robusto

� Auto limpiante

� Larga vida útil

� Bajo costo de mantenimiento

� Frecuencia de limpiezareducida

� No hay membrana o electrolito que reemplazar

Desventajas� Alto costo inicial

� Suceptibles a metales pesados

� Peso y Volumen mayor

Sensores de tipo MembranaVentajas

� Bajo Costo

� Sin Partes móviles

� Resistentes a metales� Bajo Peso

Desventajas

� Puede dañarse facilmente � Dificultad en el reemplazo de

la membrana � Suceptible al ensuciamiento

AplicacionesAplicaciones

� Efluentes Cloacales Municipal (ppm)� Efluentes Industriales (ppm)� Agua de entrada a Caldera (ppb)� Farmacéutica (ppb)� Fábrica de Semiconductores (ppb)

TurbidezTurbidez

QuéQué eses TurbidezTurbidez??

Turbidez es la medida de la claridad de una muestra

Unidad de Medida : NTU

Turbidez es la medida de la claridad de una muestra

Unidad de Medida : NTU

¿¿Por quéPor qué medirmedir turbidezturbidez??

�Aumentar la eficiencia de una planta

�Monitoreo de Filtro

�Cumplimiento de Regulaciones

MediciónMedición de de TurbidezTurbidez

• Número de Partículas en Suspensión

• Tamaño de Partículas en Suspensión

• Color de Partículas en Suspensión

• Forma de Partículas en Suspensión

Teoría Optica Teoría Optica de la de la luzluz

MétodoMétodo BásicoBásico del del HazHaz de Luzde Luz

TamañosTamaños de de PartículasPartículas

Small Particle Medium Particle

Large Particle

PrincipioPrincipio de de OperaciónOperación

LIGHTSOURCE# 1

PHOTODETECTOR# 2

LIGHTSOURCE# 2

PHOTODETECTOR# 1

FASE 1 FASE 2

LIGHTSOURCE# 1

PHOTODETECTOR# 2

LIGHTSOURCE# 2

PHOTODETECTOR# 1

AplicacionesAplicaciones

�Plantas de Agua Potable

�Industria alimenticia

�Packaged Water Systems

TécnicasTécnicas de de muestreomuestreo

Presencia de burbujas.

No recomendado

Process (Water)

Sediment

Air

ProcessPipe

Sample Line

Presencia de sedimentos

No recomendado

Process (Water)

Sediment

Air

ProcessPipe

Sample Line

Buena representación de la

muestra

Process (Water)

Sediment

Air

ProcessPipe

SampleLine

Mejor representación de la

muestra

Process(Water)

Sediment

Air

ProcessPipe

SampleLine

MejorBueno

�Detecta, mide, y cuenta particulas individuales

� Provee información acerca del número y tamañode partículas por unidad de volumen.

�Ejemplo. . . �1,132 particulas por ml entre 2 and 7 µ�543 particulas por ml entre 7 and 12 µ

ContadoresContadores de de PartículasPartículas

�Las Partículas son iluminadasindividualmente por un láser.

�Cada partícula proyecta o propaga la luz en proporción a su tamaño.

�Cada partícula genera un único voltaje que esmedido y contadoindividualmente.

PrincipioPrincipio de de OperaciónOperación

Laser

LaserBeamTrap

Lens

PhotoDiode

Particles

� Turbidímetros: Miden la refracción de la luzproyectada por un grupo de partículas.

� Contadores de partículas: Miden la refracción de la luz proyectada por partículas individuales.

TurbidímetrosTurbidímetros vs. vs. ContadoresContadores

Light Bulb

Lens

Photo Diode

Particles

Laser

LaserBeamTrap

Lens

PhotoDiode

Particles

TurbidímetrosTurbidímetros vs. vs. ContadoresContadores

• Mide la claridad relativadel agua

• No indica distribución de tamaños de partículas.

• NTU

• Mide cuantitativamente la claridad del agua.

• Cuenta y Mide partículas desde 1 a 200 micrones.

• Partículas por ml.

• Los Turbidímetros proveen una indicación general de la calidad de agua (desde filtrada a cruda)

• Los contadores de partículas proveen una mejorinformación acerca del tratamiento, analizando tamañosespecíficos de partículas en agua limpia. (to 10-20 NTU).

PREGUNTAS ?!

������������ �������� ��������������� ��������� ����������

������������������������ �������