Factores que influyen en las mediciones de conductividad on Conductivity Measurements
La precisión de las mediciones de conductividad está influenciada por muchos factores, la mayoría de los cuales han sido compensados durante la evolución de los sensores de conductividad.
Resistencia y capacitancia del cable
La resistencia del cable sólo es un problema cuando se trabaja con un sensor de dos polos, ya que en un sensor de cuatro o seis polos apenas hay flujo de corriente a través de los electrodos de medición de tensión que se vería influenciado por la resistencia del cable. La capacitancia del cable debe tenerse en cuenta incluso cuando se trabaja con un sensor de cuatro polos. Especialmente en conductividades bajas, la influencia del cable se hace relativamente grande y necesita ser minimizada, por ejemplo, reduciendo la frecuencia de la corriente aplicada. Los rangos típicos de resistencia y capacitancia del cable son 0...2000 Ω y 0...2000 pF.
Temperatura
Dado que la conductividad en los líquidos suele aumentar con el aumento de la temperatura, todos los medidores de conductividad están equipados con una función de compensación de temperatura. Los patrones de conductividad disponibles para una amplia gama de conductividades siempre vienen con una tabla que muestra la conductividad de la norma a varias temperaturas, véase DIN EN 27888. Debido a la fuerte dependencia de la conductividad eléctrica de la temperatura, cualquier sensor de conductividad debe tener un sensor de temperatura integrado.
Corrección de temperatura
Mientras que las temperaturas estándar como 20 o 25 °C (68 o 77 °F) se utilizan para calibraciones con patrones de conductividad, la medición de la conductividad de la muestra se realiza normalmente a diferentes temperaturas. Para comparar mediciones reales e históricas, o para comparar conductividades de diferentes muestras, es práctica común recalcular la conductividad medida a una temperatura estándar, como 20 o 25 °C - o ninguna. La mayoría de los medidores de conductividad y convertidores ofrecen esta función, donde el usuario puede seleccionar la temperatura estándar requerida. Las mediciones se almacenan como valores de temperatura corregida".
Sin embargo, esta estandarización de la temperatura puede realizarse en un rango de temperatura limitado, cerca de la temperatura de calibración y medición de la muestra. Una regla empírica es que la temperatura de calibración +/- 5°C puede utilizarse para la corrección. Fuera de este rango se debe realizar un ajuste de la temperatura de la muestra (enfriamiento/calentamiento) o una nueva calibración para mantener el resultado exacto de la medición.
Compensación de temperatura
Las soluciones acuosas cambian la conductividad con la temperatura. La mayoría del comportamiento de la muestra puede ser caracterizado por un "coeficiente de temperatura" lineal α (%/°C). Este coeficiente debe introducirse manualmente en la configuración del convertidor, donde la corrección y compensación de la temperatura se calcula siguiendo la fórmula:
| COND(m) | conductividad medida a la temperatura de medición T(m) |
| COND(r) | conductividad calculada a la temperatura de referencia T(r) |
| T(m) | temperatura de medición (°C) |
| T(r) | temperatura de referencia (°C) |
| α | coeficiente de temperatura (%/°C) |
Si no se conoce el coeficiente de temperatura de la muestra específica, puede determinarse midiendo experimentalmente la muestra a la temperatura de referencia T(r) = 25°C y a la segunda temperatura T(m) como 15 o 35 °C (diferencia de 10°C o más).
Para "aguas naturales" (6...100 mS/m), estos coeficientes de temperatura "no lineales" se enumeran en la norma DIN EN 27888. En caso de que los resultados de conductividad existentes hayan sido medidos a 20°C, pueden ser recalculados a 25°C multiplicando por el factor 1.116.
Polarización
La aplicación de una corriente eléctrica a los electrodos en solución provoca la formación de una capa de iones de cargas contrarias cerca de la superficie de los electrodos, lo que resulta en una resistencia capacitiva adicional. La influencia de esta resistencia capacitiva se minimiza aplicando una corriente alterna (CA) evitando la formación de capas de iones. Se aplican frecuencias AC más altas cuando se miden conductividades altas, donde la resistencia de polarización es grande comparada con la resistencia de la solución. A bajas conductividades se aplican bajas frecuencias de CA, las cuales están menos influenciadas por la capacidad del cable. Cuando se utiliza una célula de cuatro polos, la resistencia de polarización apenas tiene efecto en la medición.
Geometría y constante celular
El cociente d/A[cm-1] se conoce tradicionalmente como constante celular (K), que describe el área del campo eléctrico utilizado para determinar la conductividad. Con la disposición de los electrodos de los sensores modernos de conductividad, la constante celular puede calcularse por dimensiones dadas (constante celular teórica), pero el área real del electrodo y la estructura de la superficie se suman a una "constante celular real", que debe determinarse indirectamente mediante una calibración en soluciones patrón de conductividad. El volumen de la célula de medición alrededor de la célula conductímetra también influye en la constante celular. Por eso, cuando se utiliza un nuevo sensor de conductividad, se debe realizar una calibración del sistema completamente instalado. Un factor que influye en las propiedades del campo eléctrico es la concentración de iones en la solución. Esta es la razón por la que la mayoría de los sistemas modernos de sensores-transmisores trabajan con constantes de celda editables para ajustar un amplio rango de conductividad (µS hasta S), utilizando sensores de conductividad con diferentes constantes celulares o basados en calibraciones específicas de rango.
Durabilidad / vida útil de las soluciones patrón de conductividad
Las soluciones estándar de conductividad disponibles en el mercado cubren una amplia gama de conductividades. Mientras que las soluciones de conductividades más altas > 1000 mS pueden compensar pequeñas contaminaciones con el tiempo, las conductividades más bajas pueden cambiar sus valores nominales rápidamente, por ejemplo, si se exponen al aire ambiente. Por lo tanto, es una buena práctica de laboratorio y de fabricación (GLP/GMP) comprobar cuidadosamente cualquier norma de conductividad antes de su uso. Las soluciones antiguas y las que se abren muchas veces para calibraciones deben ser reemplazadas por nuevas soluciones estándar para mantener un nivel constante de calibraciones precisas.
Precisión de las soluciones patrón de conductividad
Como ya se ha dicho, la vida útil es crítica para los estándares de conductividad, especialmente con valores nominales bajos en el rango de µS. Por eso, normas como la DIN EN 27888 describen los estándares de conductividad y su comportamiento térmico. Las soluciones de cloruro de potasio de 1, 0.1 y 0.01 soluciones molares son comúnmente usadas, teniendo conductividades de 111.8, 12.88, y 1.408 mS/cm a 25°C. Estas soluciones salinas altamente concentradas de KCl pueden ser producidas con una precisión final de +/- 0,5 %. Sin embargo, los estándares de baja conductividad como las soluciones de 147 o 25 µS/cm pueden alcanzar una precisión de hasta el 5%. La precisión entra directamente en el cálculo de la incertidumbre de la medición de la muestra. No se puede lograr una precisión superior a la del estándar en las mediciones de muestras.
CO2 efecto
La conductividad eléctrica en las soluciones está fuertemente influenciada por cualquier ión adicional y gases disueltos. El aire ambiente está compuesto de nitrógeno (N2), oxígeno (O2), dióxido de carbono (CO2) y otros gases nobles en concentraciones menores. Mientras que N2 y O2 no se "disuelven" químicamente como iones en soluciones acuosas, CO2 sí lo hace. Forma el ácido carbónico H2CO3, que se disocia en iones:
Debe evitarse el contacto entre las soluciones de baja conductividad y el aire ambiente, ya que el CO2 añade iones a las soluciones patrón y modifica el valor nominal. Los experimentos han demostrado que el agua ultrapura a partir de 0,05 µS/cm, que se vierte en un vaso de vidrio aumenta hasta 1 µS/cm en cuestión de segundos y sube aún más con el tiempo. El equilibrio entre CO2< /sub> en el aire y en la solución acuosa es la fuerza motriz. Por esta razón, cualquier medición por debajo de 50 µS/cm debe realizarse en células de medición selladas y por debajo de 10 µS/cm debe utilizarse un gas de protección inerte, como el nitrógeno N2, para mantener el aire fuera de la solución o células de medición (purga). Con conductividades bajas, es aún mejor medir la muestra en una célula sellada de "flujo continuo".
Agitar la muestra
Si no se mide la muestra en línea o en un flujo, se recomienda tener una ligera agitación (por ejemplo, con un agitador magnético), pero no crear un vórtice que introduzca aire en la solución (añadiendo CO2 !).
