Medidores de Oxígeno y CO2

8/20/2019 Medidores de Oxígeno y CO2

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Medidores de OxígenoControl de Procesos

Universidad nacional de ColombiaSede Manizales

Andrés Felipe Cabeza

311007Valentina Raiosa Vel!s"#ez


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Contenido

1+ ,ntrod#cci)n

2.-ipos de Sensores2.1 Sensores Electroquímicos

2.1.1 Principio de funcionamiento

2.1.2 Sensores Galvnicos

2.1.2 Sensores Polarogr!cos

2.2 Sensores .pticos2.2.1Sensores "pticos #asados en la intensidad

2.2.2 Sensores "pticos #asados en el tiempo de vida

$. %aria#les que afectan las mediciones de O&

'. (plicaciones

). Proveedores


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*ntroducci"n

El oxígeno disuelto +O&, es la cantidad de oxígeno que estdisuelta en el agua- este se disuelve por difusi"n del aire delentorno. &esde el punto de vista am#iental entre maorcantidad de oxígeno disuelto es me/or para el soporte de lavida vegetal animal. &esde el punto de vista de la ingeniería

de procesos es necesario que 0aa una cantidad #a/a deoxígeno disuelto en el agua a que su poder de oxidaci"n0acia los metales puede corroer tu#erías equipos de planta.

na de sus maores aplicaciones en el control automtico deprocesos es en el uso de #ioreactores. El O& es una medidaesencial de#ido a que el crecimiento de todas las c3lulas esfuertemente dependiente de este parmetro de#ido a que eloxígeno act4a como el receptor !nal de electrones en larespiraci"n aero#ia celular- pero si 0a grandes cantidades deO& se puede in0i#ir el crecimiento del cultivo se favorece elcrecimiento de microorganismos indeseados.


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2. 5ipos de Sensores

/+1 Sensores lectro"#micos2

6os electrodos de los sensoreselectroquímicos se construencon un nodo un ctodo

sumergidos en una soluci"nelectrolítica. na mem#ranapermea#le al oxígeno se utili7apara con!nar el ctodo. Cuandoel ctodo est polari7ado con unvolta/e constante- las mol3culas

de oxígeno disuelto se difunden atrav3s de la mem#ranareduci3ndose en el ctodo.Entonces- una se8al el3ctricaproducida por el ctodo via/a alnodo despu3s al instrumento.


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/+1+1 Principio de #ncionamiento

(mpera/e es una t3cnica utili7ada para detectar iones enuna soluci"n #asada en una corriente el3ctrica producidapor la reacci"n electroquímica de una especie electroactiva. na reacci"n de reducci"n se producir cuando

un potencial adecuado se aplica al electrodo9o4 5 ne6 8 red

&onde ox es la especie oxidada- n es el n4mero deelectrones- e son los electrones red es la especiereducida.


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Existen dos tipos de sensores electroquímicos9

Sensores alv!nicos 9 sensores polaror!:cos

Sensores alv!nicos

n electrodo galvnico consta de unasoluci"n electrolítica +;Cl o ;


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&esventa/as9

• El sensor consumecontinuamente el

nodo- inclusocuando estn

apagados. Por lotanto la vida 4til delsensor es corta la

garantía es por logeneral de = meses.

Venta'as2

• >o 0a tiempo decalentamiento- se

puede a/ustarinmediatamente

despu3s de apagado• El electrolito nunca se

agota? en la teoría deque puede ser

utili7ado para siempre.• 5iempo de respuesta

rpido


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lectrodo polaror!:con electrodo polarogr!co típico consiste en un nodode plata- un ctodo de oro o de platino una soluci"nelectrolítica +;Cl o (gCl,. Con el !n de crear un sensor-una tensi"n constante de @-A voltios se aplica a lasonda- un medidor digital est instalado para poderleer la respuesta de &O medido por el sensor.


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&esventa/as 5iempo de calentamiento de este tipo es de

aproximadamente 1@ minutos. 6ecturas err"neasocurrirn si se reali7an mediciones cuando no se 0aalcan7ado la cantidad de tiempo requerido.

6os iones cloruro en el electrolito sern consumidoseventualmente resultando en una desiviaci"n gradual de

la se8al del electrodo. El electrolito de#e ser reempla7ado.

Venta'as

5iempo de respuestarpido


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>i sensores electroquímicos ni "pticos

de oxígeno disuelto miden laconcentraci"n de oxígeno disuelto enmg B 6 o ppm. En cam#io- miden la

presi"n de oxígeno que se disuelve enla muestra. Para interpretar las

lecturas de la medici"n- la presi"n deloxígeno disuelto se expresa como de saturaci"n de &O. El instrumentoconvierte el valor de la presi"n deoxígeno disuelto desde el sensor

0asta de saturaci"n dividiendo lasalida del sensor por 1=@ mmDg

luego multiplicando por 1@@.


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%aria#les que afectan lasmediciones de oxígeno disuelto

-emperat#ra(fecta de dos maneras9

• 6a difusi"n de oxígeno a trav3s de lamem#rana +electroquímico, o elemento dedetecci"n +"ptico, en la sonda aumenta B

disminue con la temperatura ms alta B #a/ade#ido al cam#io en la actividad molecular .

• Capacidad de agua para disolver el oxígenoes directamente proporcional a latemperatura. (gua ms caliente se disuelve

menos oxígeno que el agua ms fría.


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Salinidad2 El aumento de la salinidad del agua disminue sucapacidad de disolver oxígeno. (lgunos de los sensoresde &O tam#i3n miden conductividad- el valor se utili7apara calcular la salinidad - en #ase a eso- laconcentraci"n de oxígeno.

Presi)n2

Como se mencion" anteriormente- los sensores miden lapresi"n de oxígeno disuelto en el agua +o aire,- no laconcentraci"n a#soluta. Esta presi"n depende no s"lo dela concentraci"n de oxígeno- sino tam#i3n de la presi"natmosf3rica +#arom3trica,- que varía de acuerdo a la

elevaci"n el clima.


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(plicaciones

• (limentos #e#idas• (cuicultura

• aulas marinas

• 5ratamiento deaguas residuales

• Monitoreo deSeguridad


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Prod#ctores• Sensorex +S(,

• Electrodos sensores +representante en Medellín,

• ;ro0ne +(lemania,

•

Equipos controles industriales S.( +representante en


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Sensores .pticos• 6a detecci"n "ptica de oxígeno se #asa en la

medici"n de la uorescencia de un colorante ro/o Bindicador iluminado con una lu7 a7ul modulada.Da dos tipos de sensores "pticos

• Sensores "pticos #asados

en la intensidad

•

Sensores "pticos #asados en el tiempo de duraci"n

Capapermea#leal oxigeno

Capa de

detecci"n


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Huncionamiento


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Ecuaci"n


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sos

• Per!les de aguas profundas

• (guas poco profundas - donde la agitaci"n esdifícil

• (plicaciones de #a/o caudal

• Muestras peque8as en volumen• Muestras con sulfuro de 0idr"geno


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%enta/as desventa/as

Venta'as ;esventa'as

Encendido instantneo I >orequiere tiempo decalentamiento

Costoso

Ex0i#e peque8os desvíos de

cali#raci"n puede mantenerla cali#raci"n por meses

5iempo de respuesta mas lento

que los sensoreselectroquímicos

>o es suscepti#le ainterferencias

Maor consumo de energía

>o necesita agitaci"n

Fequiere menormantenimiento que lo sensoreselectroquímicos


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Productores

• PreSens

• 6eu7e

• JS*

• Damilton


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Conclusiones

• Si se quiere tiempos de respuestas rpidos- paratomar acciones determinadas- los sensoreselectroquímicos son la me/or opci"n

• 6os sensores "pticos se de#en utili7ar si se desea

que la cali#raci"n sea duradera que su medidano dependa de la agitaci"n.

• 6a mem#rana del sensor es sensi#le acontaminaci"n causada por una limpie7ainapropiada- generando una lectura menor a la

real.

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