Sensores de condutividade

A medição da condutividade específica em soluções aquosas está se tornando cada vez mais importante para a determinação de impurezas na água ou para a medição da concentração de produtos químicos dissolvidos.

O que é Condutividade?

Condutividade é a medida da capacidade de uma solução de passar ou transportar uma corrente elétrica. O termo Condutividade é derivado da Lei de Ohm, E=I-R; onde a Tensão (E) é o produto da Corrente (I) e da Resistência (R); a Resistência é determinada pela Tensão/Corrente. Quando uma tensão é conectada em um condutor, uma corrente fluirá, o que depende da resistência do condutor. A condutividade é simplesmente definida como o recíproco da resistência de uma solução entre dois eletrodos.

Como medimos a condutividade?

Há dois estilos básicos de sensores usados para medir a condutividade: Como entrar em contato e Indutivo (Toroidal, sem eletrodos).

Quando os sensores de contato são usados, a condutividade é medida aplicando-se uma corrente elétrica alternada aos eletrodos do sensor (que juntos formam a constante de célula) imersos em uma solução e medindo a tensão resultante. A solução atua como condutor elétrico entre os eletrodos do sensor.


Com o Indutivo (também chamado de Toroidal ou Sem Eletrodo), os elementos sensores (colisões de eletrodos) de um sensor indutivo não entram em contato direto com o processo. Essas duas bobinas combinadas (idênticas) são encapsuladas em PEEK (ou Teflon), protegendo-as dos efeitos adversos do processo.

O que torna uma solução condutora?

Os íons presentes no líquido (Na, Ca, Cl, H, OH) são os responsáveis por transportar a corrente elétrica.

A condutividade é apenas uma medida quantitativa: ela responde a todo o conteúdo iônico e não consegue distinguir materiais condutores específicos na presença de outros. Somente materiais ionizáveis contribuirão para a condutividade; materiais como açúcares ou óleos não são condutores.

As aplicações de condutividade abrangem uma ampla faixa, desde água pura com menos de ^1x10-7S/cm até soluções concentradas com valores superiores a 1 S/cm. Esses exemplos de aplicação são WIFI, água desmineralizada, água RO, concentração percentual, purga de caldeira e TDS.

Em geral, a medição da condutividade é uma maneira rápida e barata de determinar a força iônica de uma solução. A condutividade é usada para medir a pureza da água ou a concentração de produtos químicos ionizados na água. É uma técnica inespecífica, incapaz de distinguir entre diferentes tipos de íons, fornecendo, em vez disso, uma leitura que é proporcional ao efeito combinado de todos os íons presentes.

A precisão da medição é fortemente influenciada por variações de temperatura, efeitos de polarização na superfície dos eletrodos de contato, capacitâncias de cabos, etc.

Yokogawa A KPMG projetou uma linha completa de sensores e instrumentos de precisão para lidar com essas medições, mesmo em condições extremas.

Como faço para selecionar o sensor correto?

Ao selecionar um sensor de condutividade para uma aplicação, precisamos considerar o seguinte:

• Qual é a faixa de medição? (Isso determina qual constante da célula será necessário).
• Qual é a temperatura do processo? (Padronizamos com Pt1000)
• Qual é a composição química do processo? (Isso determina o material de construção que oferecemos para garantir a compatibilidade química).

O que é​ ​uma constante de célula e por que precisamos nos preocupar com ela?

A constante da célula é um valor matemático para um "fator multiplicador" que é usado para determinar a faixa de medição do sensor. Esse valor matemático é determinado pelo projeto geométrico da célula. Ela é calculada dividindo-se a distância (comprimento) entre as duas placas de medição pela área das placas (a área das placas é determinada pela área externa - a área interna = área entre os eletrodos).

O valor da condutividade bruta é então multiplicado pela constante da célula e é por isso que vemos a unidade µS (microsiemens)/cm.

Yokogawa oferece quatro constantes de célula: 0,01, 0,1, 1,0 e 10,0, que fornecem precisão em toda a faixa de medição de 0 a 2.000.000 µS. Esses valores são conhecidos como constante de célula nominal, enquanto a constante de célula impressa no sensor pode variar ligeiramente (você verá 0,0198 em vez de 0,02) é a constante de célula específica para esse sensor.

Um dos problemas que ocorrem quando uma constante de célula incorreta é usada é a polarização.

O primeiro exemplo mostra uma solução com a constante de célula correta em que os íons estão livres para viajar de uma placa para a outra.

O segundo exemplo mostra a mesma constante de célula sendo usada em uma solução altamente condutora. Quando a tensão se alterna (troca de polaridade), os íons não podem se mover livremente para a outra placa porque a densidade de íons é muito alta. Isso faz com que menos íons entrem em contato com a placa correta, o que resultará em uma falsa leitura baixa.


Entretanto, no caso do sensor indutivo ISC40, há apenas um fator de célula (constante). Ele abrange toda a faixa de medição de condutividade de 0 a 2.000 S/cm. Mas somente na extremidade inferior (abaixo de 50µS) a precisão do sensor é prejudicada.