Medidor de condutividade elétrica: um guia completo para iniciantes

No contexto moderno de controle de qualidade, monitoramento ambiental e fabricação especializada, a capacidade de avaliar com precisão a composição de fluidos é fundamental.Condutividade elétricaA condutividade elétrica (CE) é um parâmetro fundamental, oferecendo informações essenciais sobre a concentração total de material iônico dissolvido em uma solução.medidor de condutividade elétricaO medidor de condutividade elétrica (EC Meter) é o instrumento analítico indispensável para quantificar essa propriedade.

Este guia completo foi desenvolvido tanto para profissionais quanto para iniciantes, oferecendo uma análise rigorosa dos princípios, funcionamento, calibração e diversas aplicações do medidor de condutividade elétrica, garantindo que os iniciantes possam integrar com confiança essa técnica de medição essencial em seu fluxo de trabalho operacional.

Índice:

1. O que é condutividade elétrica?

2. O que é um medidor de condutividade elétrica?

3. Qual é o princípio de funcionamento do medidor de condutividade elétrica?

4. O que mede um medidor de condutividade elétrica?

5. Todos os tipos de medidores de condutividade elétrica

6. Como calibrar um medidor de condutividade elétrica?

7. Ampla gama de aplicações do medidor de condutividade elétrica

8. Qual a diferença entre um medidor de condutividade elétrica e um medidor de pH?

I. O que é condutividade elétrica?

Condutividade elétrica(κ) é a medida da capacidade de uma substância de conduzir corrente elétrica. Em soluções aquosas, essa condução não ocorre por meio de elétrons livres (como em metais), mas sim pelo movimento de íons dissolvidos. Quando sais, ácidos ou bases são dissolvidos em água, eles se dissociam em cátions com carga positiva e ânions com carga negativa. Essas partículas carregadas permitem que a solução conduza eletricidade.

Em geral, a condutividade (σ) é matematicamente definida como o inverso da resistividade (ρ), indicando a capacidade de um material conduzir corrente elétrica (σ = 1/ρ).

Em soluções, a condutividade depende diretamente da concentração iônica; em outras palavras,Uma maior concentração de íons móveis resulta diretamente em maior condutividade.

Embora a unidade padrão internacional (Unidade SI) para condutividade seja Siemens por metro (S/m), em aplicações práticascomoanálise da qualidade da águae em análises laboratoriais, os valores são expressos em microsiemens por centímetro (µS/cm) ou milisiemens por centímetro (mS/cm).mais comum e amplamente utilizado.

II. O que é um medidor de condutividade elétrica?

An medidor de condutividade elétricaÉ um dispositivo analítico preciso projetado para medir a condutividade de uma solução, que funciona aplicando um campo elétrico e quantificando o fluxo de corrente resultante.

O instrumento normalmente compreende três unidades funcionais principais:

1. A célula de condutividade (sonda/eletrodo):Este é o sensor que entra em contato com a solução alvo. Ele contém dois ou mais eletrodos (geralmente feitos de platina, grafite ou aço inoxidável) separados por uma distância fixa.

2. A unidade de medição:Este é o componente eletrônico que gera a tensão de excitação (CA) e processa o sinal do sensor.

3. O sensor de temperatura:Este componente necessário é frequentemente integrado à sonda para medir a temperatura da amostra e obter uma compensação precisa.

O medidor de condutividade elétrica (CE) fornece os dados essenciais necessários para o gerenciamento de processos onde a concentração de sólidos dissolvidos é crítica, como purificação de água e fabricação de produtos químicos.

III. Qual é o princípio de funcionamento do medidor de condutividade elétrica?

O princípio de medição baseia-se na relação entre condutância e resistência, mediada por uma geometria fixa. Aqui, vamos explorar juntos as principais etapas de medição:

1. Aplicação de tensão CA:O medidor aplica uma tensão de corrente alternada (CA) precisa e conhecida entre os dois eletrodos da sonda, o que impede a polarização e a degradação das superfícies dos eletrodos.

2. Medição de corrente:O medidor de condutividade elétrica mede a magnitude da corrente (I) que flui através da solução, e essa corrente é proporcional à concentração de íons móveis.

3. Cálculo da condutância:A condutância elétrica (G) da solução entre as duas placas é calculada usando uma forma rearranjada da Lei de Ohm: G = I/V.

4. Determinação da condutividade:Para obter a condutividade específica (κ), a condutância medida (G) é multiplicada pela constante da célula da sonda (K): κ = G · K. A constante da célula (K) é um fator geométrico fixo definido pela distância (d) entre os eletrodos e sua área de superfície efetiva (A), K = d/A.

A condutividade é altamente sensível à temperatura; um aumento de 1°C pode elevar a leitura em aproximadamente 2-3%. Para garantir que os resultados sejam comparáveis ​​globalmente, todos os medidores de condutividade elétrica profissionais utilizam a Compensação Automática de Temperatura (ATC).

O medidor referencia o valor de condutividade medido a uma temperatura padrão, normalmente 25°C, usando um coeficiente de temperatura definido, garantindo que o valor relatado seja preciso, independentemente da temperatura real da amostra durante a medição.

IV. O que mede um medidor de condutividade elétrica?

Embora a saída fundamental do medidor de CE sejaCondutividade elétricaEssa leitura é usada rotineiramente para quantificar ou estimar outros parâmetros críticos de qualidade da água em diversos tipos de instalações industriais:

1. Condutividade elétrica (CE):A medição direta é expressa em µS/cm ou mS/cm.

2. Sólidos Totais Dissolvidos (STD): TDSRepresenta a massa total de matéria orgânica e inorgânica dissolvida por unidade de volume de água, normalmente expressa em mg/L ou partes por milhão (ppm). Como a condutividade elétrica (CE) está fortemente correlacionada com o teor iônico (a maior fração do total de sólidos dissolvidos - TDS), o medidor de CE pode fornecer um valor estimado de TDS usando um fator de conversão (Fator TDS), que geralmente varia de 0,5 a 0,7.

3. Salinidade:Para águas salobras, água do mar e salmouras industriais, a condutividade elétrica (CE) é o principal determinante da salinidade, que é a concentração total de todos os sais dissolvidos na água, normalmente expressa em PSU (Unidades Práticas de Salinidade) ou partes por mil.

V. Todos os tipos de medidores de condutividade elétrica

Os medidores de CE em várias configurações são projetados para atender aos requisitos específicos de precisão, mobilidade e monitoramento contínuo, e aqui estãoocomumtipos de condutividademetrosqueSão frequentemente vistos em diversos tipos de ambientes industriais:

VI. Como calibrar um medidor de condutividade elétrica?

A calibração regular é obrigatória para manter a precisão e a confiabilidade de qualquer sistema de medição de condutividade elétrica. A calibração padroniza a resposta do medidor a valores conhecidos, verificando a constante da célula (K).

Procedimento de Calibração Padrão:

1. Seleção padrão:Selecione um certificadosolução padrão de condutividade(por exemplo, soluções de cloreto de potássio (KCl) com valores conhecidos como 1413 µS/cm ou 12,88 mS/cm) que englobam a sua faixa de amostra esperada.

2. Preparação da sonda:Enxágue bem o eletrodo com água deionizada (DI) e, em seguida, com uma pequena quantidade da solução padrão para condicionar a superfície. Seque com papel que não solte fiapos; não esfregue com força.

3. Medição:Mergulhe completamente a sonda na solução padrão, certificando-se de que não haja bolhas de ar presas perto das superfícies dos eletrodos. Deixe a temperatura estabilizar.

4. Ajuste:Inicie a função de calibração do medidor. O dispositivo lerá automaticamente o valor estabilizado e ajustará internamente seus parâmetros (ou solicitará ao usuário que insira o valor padrão conhecido).

5. Verificação:Para trabalhos de alta precisão, verifique a calibração usando uma segunda solução padrão diferente.

VII. Ampla gama de aplicações do medidor de condutividade elétrica

As aplicações da medição de CE são amplas e críticas em diversos setores:

1. Purificação da água:Monitoramento da eficiência de sistemas de osmose reversa (OR) e desionização. A condutividade da água ultrapura é uma medida direta de sua qualidade (baixo valor de µS/cm indica alta pureza).

2. Ciências Ambientais:Avaliar a saúde geral e a salinidade de corpos d'água naturais (rios, lagos, águas subterrâneas), frequentemente usada como um indicador de potencial poluição ou escoamento mineral.

3. Agricultura e Horticultura:Controlando oconcentração da solução nutritivaEm sistemas hidropônicos e fertirrigação, a saúde das plantas está diretamente ligada ao nível de condutividade elétrica (CE) da água de alimentação.

4. Controle de Processos Industriais:Regular os ciclos de purga em torres de resfriamento e caldeiras para prevenir incrustações e corrosão, mantendo a concentração de sólidos dissolvidos dentro de limites aceitáveis.

5. Alimentos e Bebidas:Controle de qualidade, utilizado para medir a concentração de ingredientes (ex.: sal em soluções salinas ou concentração de ácido em bebidas).

VIII. Qual a diferença entre um medidor de condutividade elétrica e um medidor de pH?

Embora ambos sejam ferramentas essenciais para a análise de líquidos, o medidor de condutividade elétrica ethemedidor de pHmedidasurecaracterísticas fundamentalmente distintas de uma solução:

Em uma análise completa da água, ambos os parâmetros são necessários. Por exemplo, enquanto uma alta condutividade indica a presença de muitos íons, o pH indica se esses íons contribuem predominantemente para a acidez ou alcalinidade.