Sensores de pH

A veces llamados sondas de pH, los sensores de pH se utilizan para medir la concentración de iones de hidrógeno en un fluido para determinar la acidez o alcalinidad. La escala de pH oscila entre 0 y 14. Una medición de pH de 7 indica una solución neutra. Cualquier lectura por debajo del pH 7 es ácida, y cualquier lectura por encima del pH 7 es básica.

Los sensores de pH incorporan un electrodo sensible al pH y un electrodo de referencia consistente en un hilo metálico suspendido en una solución electrolítica neutra y estable. El electrodo de referencia mantiene un voltaje de referencia constante y completa el circuito eléctrico con el electrodo sensible al pH al permitir que un pequeño número de iones fluya desde la solución de referencia a la solución de proceso por una pequeña abertura porosa denominada unión de referencia. El electrodo sensible al pH tiene un pequeño bulbo en su punta que está hecho de vidrio sensible al pH. El voltaje eléctrico por este bulbo cambia en respuesta a la concentración de iones de hidrógeno del fluido de proceso que lo rodea.

Si la concentración de iones de hidrógeno es mayor en el exterior del bulbo de vidrio que en el interior, se produce un voltaje positivo, lo que indica que el proceso es ácido. Si la concentración de iones de hidrógeno es menor en el exterior del vidrio que en el interior, se produce un voltaje negativo, lo que indica que el proceso es básico. Si la concentración de iones de hidrógeno es la misma a cada lado del electrodo de vidrio, el voltaje es cero, lo que indica que el proceso tiene un pH neutro de 7.

Una calibración del búfer en dos puntos es la mejor manera de garantizar que un sensor de pH proporcione mediciones precisas. Durante una calibración de dos puntos, el transmisor calcula nuevos valores para la pendiente y la desviación del cero. Para calibrar, sumerja el sensor de pH en la primera solución de búfer. Deje que el sensor de pH se ajuste a la temperatura de la solución de búfer (para evitar errores debidos a las diferencias de temperatura entre la solución de búfer y la temperatura del sensor) y espere a que se estabilicen las lecturas. Una vez que el transmisor haya reconocido el primer búfer, enjuague la solución de búfer del sensor al vertir una pequeña cantidad de la segunda solución de búfer sobre la punta del sensor. A continuación, sumerja el sensor en la segunda solución de búfer y repita el proceso. Una vez que el transmisor haya reconocido ambas soluciones de búfer, se establece una nueva pendiente del sensor de pH.

Los cambios de temperatura en un fluido de proceso pueden afectar a la precisión de las lecturas de pH. El nivel de pH de una solución es inversamente proporcional a la temperatura. Cuando la temperatura aumenta en una solución, el nivel de pH disminuye, lo que hace que la solución sea más ácida. Todos los sensores de pH Rosemount incluyen un elemento de temperatura para ajustarse a cualquier fluctuación de temperatura.

Sí, muchos sensores de pH también pueden medir el potencial de reducción de oxidación (ORP), a veces denominado potencial redox. Mientras que los sensores de pH miden la acidez o alcalinidad de una solución en función de la actividad de los iones de hidrógeno, los sensores de ORP miden el potencial redox de una solución en función de la actividad de los oxidantes y reductores en la solución.

Los sensores de pH de Emerson se utilizan en una amplia gama de industrias. Por ejemplo, las industrias del petróleo y el gas utilizan mediciones de pH para la refinación de destilados de crudo, la limpieza de gas residual y la eliminación de aguas ácidas. Las industrias químicas confían en la medición del pH para el proceso cloroalcalino, la producción de ácido sulfúrico y más. Las industrias de aguas residuales utilizan el pH para desalinizar y purificar el agua. Si desea ver más ejemplos y aplicaciones detalladas, consulte las aplicaciones del sensor de pH a continuación.

La mayoría de los sensores de pH son desechables, pero algunos pueden reconstruirse y reutilizarse, como los sensores de pH Rosemount 3300/3400/3500 . Con estos sensores de pH, el electrolito de referencia y la unión de referencia pueden sustituirse, y el sensor puede reutilizarse después. Algunos procesos pueden recubrir el vidrio de pH. En estas situaciones, las sondas retráctiles pueden facilitar la limpieza y la recalibración del sensor antes de su reinserción.

Cada aplicación es diferente, cada una con sus propias necesidades y desafíos únicos. Emerson ofrece sensores de pH que funcionan en varias industrias como las de productos químicos, petróleo y gas, aguas residuales, etc. Si necesita un sensor de pH para su uso en altas temperaturas, fluidos de proceso sucios, productos químicos agresivos u otras aplicaciones exclusivas, tenemos una solución de sensor de pH.

Un sensor de pH se conecta por cable a un transmisor de análisis de líquidos, a veces denominado analizador de líquidos. El transmisor recibe señales de voltaje brutas del sensor de pH y, a continuación, convierte las señales brutas para mostrar las lecturas de pH.

La vida útil de un sensor de pH varía en función de su aplicación. En aplicaciones de uso general como la  purificación de agua, un sensor de pH puede durar hasta dos años. A altas temperaturas o en aplicaciones con productos químicos agresivos, un sensor de pH puede durar solo hasta seis meses.