Sensores de conductividad

La medición de la conductividad específica en soluciones acuosas es cada vez más importante para la determinación de impurezas en el agua o la medición de la concentración de sustancias químicas disueltas.

¿Qué es la conductividad?

La conductividad es la medida de la capacidad de una solución para pasar o transportar una corriente eléctrica. El término Conductividad se deriva de la Ley de Ohm, E=I-R; donde la Tensión (E) es el producto de la Corriente (I) y la Resistencia (R); la Resistencia viene determinada por la Tensión/Corriente. Cuando se conecta un voltaje a través de un conductor, fluye una corriente que depende de la resistencia del conductor. La conductividad se define simplemente como el recíproco de la resistencia de una solución entre dos electrodos.

¿Cómo se mide la conductividad?

Existen dos tipos básicos de sensores para medir la conductividad: Contacto y Inductivo (toroidal, sin electrodos).

Cuando se utilizan sensores de contacto, la conductividad se mide aplicando una corriente eléctrica alterna a los electrodos del sensor (que juntos forman la constante celular) sumergidos en una solución y midiendo la tensión resultante. La solución actúa como conductor eléctrico entre los electrodos del sensor.


Con Inductivo (también llamado Toroidal o Electrodeless), los elementos sensores (electrodo colis) de un sensro inductivo no entran en contacto directo con el proceso. Estas dos bobinas coincidentes (idénticas) están encapsuladas en PEEK (o teflón) protegiéndolas de los efectos adversos del proceso.

¿Qué hace que una solución sea conductora?

Los iones presentes en el líquido (Na, Ca, Cl, H, OH) son los responsables de transportar la corriente eléctrica.

La conductividad es sólo una medida cuantitativa: responde a todos los contenidos iónicos y no puede distinguir materiales conductores particulares en presencia de otros. Sólo los materiales ionizables contribuirán a la conductividad; materiales como los azúcares o los aceites no son conductores.

Las aplicaciones de conductividad cubren una amplia gama, desde agua pura a menos de ^1x10-7S/cm hasta soluciones concentradas con valores superiores a 1 S/cm. Ejemplos de estas aplicaciones son WIFI, agua desmineralizada, agua de ósmosis inversa, concentración porcentual, purga de calderas y TDS.

En general, la medición de la conductividad es una forma rápida y económica de determinar la fuerza iónica de una solución. La conductividad se utiliza para medir la pureza del agua o la​ ​concentración de sustancias químicas ionizadas en el agua. Se trata de una técnica inespecífica, incapaz de distinguir entre los distintos tipos de iones, y que proporciona una lectura proporcional al efecto combinado de todos los iones presentes.

En la precisión de la medición influyen mucho las variaciones de temperatura, los efectos de polarización en la superficie de los electrodos en contacto, las capacitancias de los cables, etc.

Yokogawa ha diseñado una gama completa de sensores e instrumentos de precisión para hacer frente a estas mediciones, incluso en condiciones extremas.

¿Cómo elegir el sensor adecuado?

A la hora de seleccionar un sensor de conductividad para una aplicación, debemos tener en cuenta lo siguiente:

• ¿Cuál es el rango de medición? (Esto determina la constante de célula que se necesitará).
• ¿Cuál es la temperatura de proceso? (Hemos estandarizado en Pt1000)
• ¿Cuál es la composición química del proceso? (Esto determina qué material de construcción ofrecemos para garantizar la compatibilidad química).

¿Qué es la constante celular y por qué debe preocuparnos?

La constante de la célula es el valor matemático de un "factor multiplicador" que se utiliza para determinar el rango de medición del sensor. Este valor matemático viene determinado por el diseño geométrico de la célula. Se calcula dividiendo la distancia (longitud) entre las dos placas de medición por el área de las placas (el área de las placas viene determinada por el área del exterior-el área del interior = área entre los electrodos).

A continuación, el valor bruto de conductividad se multiplica por la constante celular, por lo que aparece la unidad µS (microsiemen)/cm.

Yokogawa ofrece cuatro constantes de célula: 0,01, 0,1, 1,0 y 10,0, que proporcionan una precisión de todo el rango de medición de 0-2.000.000 µS. Estos valores se conocen como constante de célula nominal, mientras que la constante de célula impresa en el sensor puede variar ligeramente (verá 0,0198 en lugar de 0,02) es la constante de célula específica para ese sensor.

Uno de los problemas que se producen cuando se utiliza una constante de célula incorrecta es laPolarización.

El primer ejemplo muestra una solución con la constante celular correcta en la que los iones pueden viajar libremente de una placa a la otra.

El segundo ejemplo muestra la misma constante de célula utilizada en una solución altamente conductora. Cuando el voltaje se alterna (cambia de polaridad), los iones no pueden moverse libremente a la otra placa porque la densidad de iones es demasiado alta. Esto hace que menos iones entren en contacto con la placa correcta, lo que dará lugar a una falsa lectura baja.


Sin embargo, para el sensor inductivo ISC40 sólo hay un factor de célula (constante). Cubre todo el rango de medición de conductividad 0-2.000 S/cm. Pero sólo en el extremo inferior (por debajo de 50µS) se resiente la precisión del sensor.