LA CONDUCTIVIDAD

La conductividad eléctrica es un parámetro usado para medir la concentración de los iones y la actividad de una solución. Mientras más sal, ácido o base tiene una solución, más alta es su conductividad.

La unidad de conductividades S/m y frecuentemente también S/cm.
La escala para soluciones acuosas comienza con agua ultrapura con una conductividad de 0,05 μS/cm (25 °C). El agua natural, como p.ej. agua potable o agua superficial se encuentra en elrango de 100 - 1000 μS/cm aproximadamente.

En el extremo superior de laescala quedan algunos ácidos y bases.
En la práctica la conductividad encuentraaplicaciones en diversas áreas, tales como el control de plantas de producción deagua potable y en la determinación de la salinidad del agua de mar.

La conductividad de una solución se determina midiendo su resistencia eléctrica.
El tipo más sencillo de celda de conductividad utilizada consta de dos electrodos similares. La tensión alterna aplicada a uno de los electrodos hace que los iones que se encuentran en la solución se muevan en dirección a dicho electrodo.

Mientras más iones haya en la solución, mayor será la corriente que fluye entre los mismos. El conductímetro calcula en base a la corriente medida y a la ley de Ohm la conductancia de la solución y luego, tomando en cuenta los datos de la celda, la conductividad.

La conductividad

Definición

La conductividad se define como la capacidad de una sutancia de conducir la corriente eléctrica y es lo contrario de la resistencia.La unidad de medición utilizada comúnmente es el Siemens/cm (S/cm), con una magnitud de 10 elevado a -6 , es decir microSiemens/cm (µS/cm), o en 10 elevado a -3, es decir, miliSiemens (mS/cm).
 

Conductividad del agua

Agua pura: 0.055 µS/cm
Agua destilada: 0.5 µS/cm
Agua de montaña: 1.0 µS/cm
Agua para uso doméstico: 500 a 800 µS/cm
Máx. para agua potable: 10055 µS/cm
Agua de mar: 53000 µS/cm

En el caso de medidas en soluciones acuosas, el valor de la conductividad es directamente proporcional a la concentración de sólidos disueltos, por lo tanto, cuanto mayor sea dicha concentración, mayor será la conductividad. La relación entre conductividad y sólidos disueltos se expresa, dependiendo de las aplicaciones, con una buena aproximación por la siguiente regla:
grados ingleses grados americanos.1.4 µS/cm = 1ppm o 2 µS/cm = 1 ppm (partes por millón de CaCO3)donde 1 ppm = 1 mg/L es la unidad de medida para sólidos disueltos.

Además de los normales conductivímetros, existen instrumentos que convierten automáticamente el valor de conductividad en ppm, ofreciendo directamente las medidas de la concentración de sólidos disueltos.La conductividad de una solución se determina por un movimiento molecular.La temperatura influye en dicho movimiento, por lo que es necesario tomarla en cuenta cuando se realizan mediciones de precisión. Generalmente, para realizar mediciones comparativas, la temperatura de referencia es de 20 ºC ó 25 ºC. Para corregir los efectos de la temperatura, se utiliza un factor de compensación ß. Se expresa en % / ºC que varía de acuerdo con la composición de la solución que se está midiendo. En la mayor parte de las aplicaciones, el coeficiente ß se fija en 2% / ºC.

Medida de la conductividad

Es posible diferenciar los distintos conductivímetros según el método de medición que utilicen, es decir, amperímetrico o potenciométrico. El sistema amperimétirco aplica una diferencia potencial conocida (V) a dos electrodos y mide la corriente alternada (?) que pasa a través de ellos. Según la ley de Ohm, las dos dimensiones está sujetas a la relación: I = V / R.

Donde R es la resistencia, V es el voltaje conocido e I es la corriente que va de un electrodo a otro. Por lo tanto, cuanto más elevada sea la corriente obtenida, mayor será la conductividad. La resistencia, sin embargo, depende de la distancia entre los dos electrodos y sus superficies, las cuales pueden variar debido a posibles depósitos de sales u otros materiales (electrólisis). Por esta razón, se recomiendo limitar el uso del sistema amperimétrico para soluciones con baja concentración de sólidos disueltos, 1 g/L (aproximadamente 2000 µS/cm).

El sistema potenciométrico de 4 anillos está basado en el principio de inducción y elimina los problemas comunes asociados al sistema amperimétrico, como los efectos de la polarización. A los dos anillos externos va aplicada una corriente alterna; mientras que , los dos anillos internos miden la diferencia de potencial inducida por el flujo de corriente, que depende de la conductividad de la solución donde se ha sumergido la sonda.

Una pantalla de PP mantiene el flujo de corriente fijo y constante. Con este método es posible medir la conductividad con rangos de hasta 200000 µS/cm y 100 g/L.

Conductividad y dureza del agua

Utilizando medidores de conductividad o sólidos disueltos, es posible obtener con muy buena aproximación, el valor de la dureza del agua, incluso en grados franceses. La dureza del agua está determinada por la concentración de carbonato de calcio (CaCO3), la que constituye el 90% aproximadamente de los sólidos disueltos en el agus. La unidad de medición de dureza más común es el grado francés (of), definido como:
1 ºf = 10 ppm de CaCO3

Dividiendo por 10 las medidas en ppm obtenidas con un medidor de sólidos disueltos, se obtiene el valor de dureza del agua en of. Como se señalaba anteriormente, 1 ppm = 2 µS/cm de conductividad, por lo tanto:
1 ºf = 20 µS/cm
Dividiendo por 20 las medidas en µS/cm, se obtiene el valor de dureza del agua en grados franceses.
 

IMPORTANTE: Las mediciones de dureza del agua por medio de conductivímetros o medidores de TDS deben ser realizadas antes de los tratamientos de descalcificación del agua. De hecho, estos dispositivos sustituyen el calcio (carbonato) con el sodio, diminuyendo el grado de dureza del agua, sin variar las concentraciones de sólidos disueltos.
Conductividad y dureza del agua
ppm µS/cm ºf Dureza
0-70 0-140 0-7 muy blanda
70-150 140-300 7-15 blanda
150-250 300-500 15-25 ligeramente dura
250-320 500-640 25-32 moderadamente dura
320-420 640-840 32-42 dura
superior a 420 superior a 840 superior 42 muy dura
 

SECTOR APLICACIONES Y USOS
 

 Artes gráficas :Baños de calibración, procesado de películas
Producción de cerveza y levadura :Limpieza y control de filtros en las instalaciones,
dosificación de la sal en la levadura
Desalinización: Tratamiento de las aguas de entrada en las instalaciones, control de agotamiento de resinas de suavización, control de membranas osmóticas
Dosificación fertilizantes: Hidroponía y sistemas de regadío
Industria química: Control de pérdidas en los intercambiadores de calor, control de la concentración de soluciones ácidas y alcalinas y de la concentración de sales en procesos productivos.
Generadores de calor/calderas: Intercambiadores iónicos, redichos de sales en el agua de las calderas, control de pérdidas en humedecedores y condensadores
Galvaniva: Soluciones de grabado químico, cincado, baños galvánicos, enjuague en la elaboración de semi-conductores
Elaboraciones metálicas:Preparación de los minerales, procesado de la bauxita
Industria alimenticia. Conservas vegetales, lixiviación, salmueras, centrales azucareras, elaboración de quesos
Industria textil, papelera, curtidos Tratamiento de aguas residuales, baños blanqueantes y detergentes, mordientes
Producción de detergentes: Eliminación de la glicerina no combinada en la producción de jabón, lixiviación
Torres de refrigeración : Diagnóstico de incrustaciones y control de la agresividad del agua de refrigeración.
 

LOS CONDUCTIVIMETROS

Los conductímetros son los aparatos utilizados para medir la conductividad. Básicamente los conductímetros son instrumentos compuestos por dos placas de un material especial (platino, titanio, níquel recubierto con oro, grafito, etc.), una fuente alimentadora y un sector o escala de medición. Aplicada una diferencia de potencial entre las placas del conductímetro, este mide la cantidad de corriente que como consecuencia pasa por ellas

Con los valores del voltaje aplicado y con la intensidad eléctrica de la corriente que pasa por las placas, los conductímetros determinan, de acuerdo a su previa calibración, la conductividad de la muestra ensayada.

Hay muchos tipos de conductímetros y los valores de la conductividad son dependientes de la geometría de la celda de cada aparato. Es por ello que cada uno realmente mide una conductividad específica la cual es el producto de la conductividad realmente medida multiplicada por la constante de la celda del mismo. Esta constante es la relación que hay entre la distancia a la cual se encuentran sus placas y la superficie de las mismas.

La medición de la conductividad también es dependiente de la temperatura de la muestra durante el ensayo. Es por ello que la mayoría de estos conductímetros tienen compensadores automáticos de temperatura. Otras dependencias de la conductividad eléctrica no son relevantes para su consideración en trabajos de hidroponía.