Sensor De Conductividad 3aw50

SENSOR DE CONDUCTIVIDAD

ÍNDICE OBJETIVOS................................................................................................................. 3 Objetivo General........................................................................................................ 3 TEORÍA....................................................................................................................... 3 1.

Sensor de Conductividad....................................................................................3 1.1.

Conductancia...............................................................................................3

1.2.

Conductividad.............................................................................................. 3

EQUIPO NECESARIO................................................................................................... 4

1

PROCEDIMIENTO........................................................................................................ 4 DIAGRAM DE BLOQUES..............................................................................................4 ANÁLISIS DE RESULTADOS.........................................................................................5 Gráfico de la concentración de la sustancia en función de la conductividad..............5 Comparación de resultados con la característica teórica del sensor..........................6 Efecto de temperatura en la conductividad de las sustancias...................................6 Aplicaciones............................................................................................................... 7 CONCLUSIONES.......................................................................................................... 8 RECOMENDACIONES.................................................................................................. 8 REFERENCIAS............................................................................................................. 8

ÍNDICE DE FIGURAS Figura1. Curva característica del sensor....................................................................6 Figura2. Curva obtenida de los datos en la práctica..................................................7

ÍNDICE DE TABLAS. Tabla1.Sustancia con su respectiva conductividad.....................................................5 Tabla2. Datos obtenidos en la práctica......................................................................6

OBJETIVOS. Objetivo General. Elaborar un sensor de conductividad, utilizando para la práctica, sal como sustancia pura; para de esta manera obtener una relación entre la concentración de la sustancia y la conductividad eléctrica y determinar el funcionamiento del sensor de conductividad. TEORÍA. 1. Sensor de Conductividad. Es el que permite medir la capacidad que tiene un líquido para permitir el paso de la corriente eléctrica. Se deben definir dos conceptos importantes para conocer el funcionamiento de este tipo de sensores, que se detalla mas adelanta. 1.1.

Conductancia.

2

Se la puede definir como la propiedad inversa a la resistencia eléctrica en un conductor, es decir es el efecto inverso a la oposición de dicho conductor al movimiento de los electrones. 1.2.

Conductividad.

Es la capacidad que tiene un determinado material para permitir el paso de corriente eléctrica, esta depende de las características intrínsecas del material. Se puede citar como ejemplo los metales los cuales son buenos conductores de corriente eléctrica. La conductividad eléctrica es opuesta a la resistividad eléctrica, por esta razón sus unidades serán

[

1 =Siemens /cm Ω

]

.

Los electrodos y su forma juegan un papel importante dentro de la medición de la conductividad, puesto que se denominaría conductividad si los electrodos fueran de 1 centímetro cubico, mientras que se habla de medir conductancia cuando estos tienen forma cilíndrica o cubica, para poder transformar la conductancia en conductividad es necesario multiplicar la variable por una constante de los electrodos que depende de la distancia de separación de los electrodos y de su área.

Conductividad=Conductancia∗k k =d / A Donde:

d: es la distancia entre los electrodos A: área de los electrodos.

Sin duda que la medición de conductancia es en modulo extremadamente baja por lo que es necesario amplificarla mediante un puente de wheastone con alimentación de corriente. Se debe tomar en cuenta que la conductividad eléctrica de igual forma que la resistividad eléctrica se ve afectado por variaciones de temperatura en la sustancia, es decir a mayor temperatura la viscosidad de la sustancia sube y permite que los iones se desplacen muy rápidamente. Se debe tomar muy en cuenta los tipos de sustancias conductoras y no conductoras. A continuación se destacan las medidas de conductividad de algunas sustancias. Sustancia Agua pura Agua potable Agua de mar Hidróxido de sodio al 5% HCL al 32%

3

Conductividad (us/cm) 0,05 50-100 53000 223000 700000

Tabla1.Sustancia con su respectiva conductividad. Como se puede observar en la tabla anterior la conductividad en ácidos, sales y bases es buena mientras que la conductividad en sustancias orgánicas como en la sacarosa es mala. Se debe destacar que la concentración de la sustancia juega un papel importante en el aumento o disminución de la conductividad, por esta razón se suele graficar la concentración en función de la conductividad. EQUIPO NECESARIO.     

Sensor de conductividad Sustancias: cloruro de sodio, cloruro de potasio, agua potable, agua destilada Módulo de temperatura PT100 Software Arduino ATMega2560 LCD PROCEDIMIENTO.

 Colocar en un vaso plástico agua potable con medidas no más de 500 ml  Colocar en el recipiente el sensor de conductividad y tomar el valor en el software Arduino  Colocar una cantidad de sal y agitar hasta que la solución sea homogénea.  Introducir nuevamente el sensor de conductividad y anotar dicho valor.  Realizar el mismo procedimiento para cloruro de potasio

DIAGRAMA DE BLOQUES

PT100

SUSTANC IA

Circuito de Instrumenta ción

ARDUINO

Sensor de Conductivid ad

ANÁLISIS DE RESULTADOS. Sal(g r)

Conductividad(uS/ cm)

0 2

290.7 316.3

4 6 8

316.7 316.6 317.8

4

LCD

14

319.4

Tabla2. Datos obtenidos en la práctica.

Gráfico de concentración de la sustancia en función de la conductividad.  Cálculo de la concentración para cada muestra. Recipiente con 100ml de agua potable.

masa de soluto( g) m = ∗100 V volumen de disolución(ml ) Muestra 1:

Muestra2:

0 [g] m = ∗100 V 100 [ml]

2[ g] m = ∗100 V 100 [ml]

[ ]

[ ]

m g =0 V ml

m g =2 V ml

Muestra3:

Muestra4:

4 [g ] m = ∗100 V 100 [ml]

6 [g] m = ∗100 V 100 [ml]

[ ]

[ ]

m g =4 V ml

m g =6 V ml

Muestra5:

Muestra6:

8 [g] m = ∗100 V 100 [ml]

14 [g] m = ∗100 V 100 [ml]

[ ]

[ ]

m g =8 V ml

m g =14 V ml

5

Conductividad vs. Concentración 325 320 315 310 305

Conductividad[uS/cm] 300 295 290 285 280 275 0

2

4

6

8

10

12

14

16

Concentración [g/mL]

Figura2. Curva obtenida de los datos en la práctica. Fuente: http://www2.vernier.com/booklets/con-bta.pdf

Comparación de los resultados con la característica teórica del sensor.

Figura1. Curva característica del sensor. Observación: Como se puede observar en la figura2 cuando la solución está sobresaturada tiene un valor de conductividad constante, en este caso cuando la concentración es de 2 [g/mL] empieza a tener una conductividad aproximadamente constante de 316.6 [uS/cm]. Esto sucede debido a que la cantidad de solvente es menor que la cantidad de soluto y llega a una sobresaturación.

Efecto de temperatura en la conductividad de las sustancias La conductividad aumentan en los materiales que adquieren una mayor temperatura es decir; los mejores materiales aislantes serán los que tengan una conductividad térmica más baja, dado que tendrá un menor coeficiente global de transmisión de calor, con lo que se necesitará menos material aislante. [1] Sabiendo que la conductividad térmica expresa la capacidad de un material dado, en conducir el calor y es propia e inherente de cada material, además teniendo en cuenta, que este principio se basa en la “ley de Fourier”, vamos a realizar un estudio de los métodos e instrumentos de medida que son usados para medir el coeficiente de conductividad térmica de los materiales. [2] La ley de Fourier afirma que hay una proporcionalidad entre el flujo de energía q y el gradiente de temperatura.

q=−K

T x

Siendo K una constante característica del material denominada conductividad térmica. Aplicaciones Sensores para el control de la conductividad de líquidos por ejemplo: [3] Control de nivel. Control de fugas. Campo de la separación del producto (por ejemplo, la cerveza). Separación de las fases de limpieza y acortar la fase de transición de los sistemas CIP. [4]  El control de calidad de vapor y agua de refrigeración.  Seguimiento de los filtros / intercambiadores iónicos.  El control de calidad de agua ultra pura, agua potable.    

CONCLUSIONES. 



El Sensor utilizado es un sensor que mide la conductividad de las sustancias a diferentes concentraciones, por lo que al comparar la grafica obtenida de la concentración en función de la conductividad con la gráfica propia del sensor, son los valores aproximadamente parecidos. A mayor cantidad de soluto en la disolución mayor es la conductividad de la sustancia. RECOMENDACIONES.



Realizar una medición exacta o lo más aproximado posible al momento de colocar cada una de las diferentes gramos de sal, ya que después se realiza una gráfica comparativa con los datos obtenidos; y con estos se requiere el menor error en el análisis de datos con la curva característica preestablecida por el sensor.

REFERENCIAS.

[1]fao.org. (s.f.). Visto el 25 de http://www.fao.org/docrep/008/y5013s/y5013s07.htm

07

de

2014,

de

[2]ocw.uv.(s.f.). Visto el 26 de 07 de 2014, de http://ocw.uv.es/ciencias/32/tema_4_fen_trans.pdf [3]rechner. (s.f.). Visto el 20 de http://www.rechner.de/instanz/pdfs/kat-rcs-es.pdf

07

de

[4]aguamarket. (s.f.). Visto el 22 de 07 de 2014, de http://www.aguamarket.com/productos/productos.asp? producto=17375&nombreproducto=sensor+de+conductividad+

2014,

de