Princípio funcionamento Analisador Condutividade em líquido
Podemos medir a condutividade elétrica de uma solução líquida passando uma corrente elétrica por ela.
Os tipos mais simples de sensor de condutividade (às vezes referido como uma célula de condutividade) consiste em dois eletrodos de metal inseridos na solução, conectados a um circuito projetado para medir a condutância (G), o recíproco da resistência (1 / R):
Um problema comum enfrentado nas medições elétricas de condutância em líquido é que o valor de condutância derivado (G) não nos diz muito sobre o líquido, porque essa medição depende tanto da geometria das placas (sua área A e distância de separação d ) como na atividade iônica da solução líquida.
Se estamos tentando analisar o líquido por si só, o que realmente precisamos é de uma medição de condutividade específica (k, ou condutância) independente da geometria da placa.
O mesmo problema é enfrentado quando precisamos quantificar a resistividade de condutores de metal. Se medirmos a resistência de um pedaço de fio da mesma maneira mostrada na ilustração anterior medindo a condutância do líquido, chegamos a um resultado que é tão dependente do comprimento e da área do espécime do fio quanto da resistividade do próprio metal:
Em outras palavras, o valor calculado em ohms (a partir de medições de tensão em corrente contínua) para a resistência deste espécime de metal não nos diz muito sobre esse tipo de metal em geral, mas sim nos diz a resistência daquele espécime particular de transmitir.
A fim de calcular a resistência específica (ρ ou resistividade) do metal, devemos também levar em consideração o comprimento do corpo de prova (d) e a área da seção transversal (A).
A relação matemática entre a condutância (G), a área da placa (A), a distância da placa (d) e a condutividade real do líquido (k) é expressa na seguinte fórmula:
Onde,
G = Condutância, em Siemens (S)
k = condutância específica (condutividade) do líquido, em Siemens por centímetro (S / cm)
A = área do eletrodo (cada), em centímetros quadrados (cm2)
d = Distância de separação do eletrodo, em centímetros (cm)
Manipulando esta fórmula para resolver a condutividade (k) do líquido:
A unidade de Siemens por centímetro para condutividade líquida pode parecer estranha a princípio, mas é necessário levar em conta todas as unidades presentes nas variáveis da equação. Uma análise dimensional simples prova isso:
A fim de quantificar a geometria da placa para qualquer célula em particular, os fabricantes normalmente expressam a fração d / A como um único valor chamado constante de célula, simbolizado pela letra grega “theta” (θ) e expresso na unidade de centímetros inversos (cm -1):
Substituir θ pelo quociente d / A na fórmula de condutividade revela que a condutividade é o produto simples da condutância medida (G) e a constante da célula:
k = Gθ
Onde,
k = condutividade específica do líquido, em Siemens por centímetro (S / cm)
G = Condutância, em Siemens (S)
θ = constante da célula, no inverso do centímetros (cm − 1)
A fotografia a seguir mostra um exemplo desse tipo de sonda de condutividade de contato direto, consistindo em eletrodos de aço inoxidável em contato com o fluido que flui através de um tubo de vidro:
As células de condutividade de dois eletrodos não são muito práticas em aplicações reais, porque íons minerais e metálicos atraídos pelos eletrodos tendem a “sujar” os eletrodos com o tempo, formando barreiras sólidas de isolamento nos eletrodos. Embora esta ação de “galvanização” possa ser substancialmente reduzida usando CA em vez de CC para excitar o circuito de detecção, geralmente não é suficiente. Com o tempo, as barreiras condutoras formadas por íons ligados às superfícies do eletrodo criarão erros de calibração, fazendo com que o instrumento “pense” que o líquido é menos condutor do que realmente é.