Factores por considerar para obtener precisión con un medidor de pH

Para que un medidor de pH de electrodos ofrezca una máxima precisión y los datos obtenidos sean confiables, es necesario que se sigan algunas pautas especiales en su configuración. Los factores por tener en consideración varían en función del tipo de aplicación que recibirá el medidor y comprenden el tipo de electrolito empleado, control de temperatura y calibración, entre otros.

Electrodos y electrolitos

En algunos casos es necesario seleccionar un electrolito especial, por ejemplo, al trabajar con soluciones muy ricas en proteínas, con soluciones no acuosas o parcialmente acuosas. Para ello se recomienda tener en cuenta la composición química, la temperatura, el rango de pH, la presión y el tamaño del recipiente por utilizar.

Los electrodos con un electrolito líquido deben funcionar con una sobrepresión, evitando que la solución de medición entre en el electrolito de referencia. La sobrepresión también garantiza una limpieza constante de la unión. Por lo tanto, los alojamientos para electrodos de electrolitos líquidos poseen una cámara de presión y un indicador de presión. El uso de este tipo de conjunto de electrodo de pH requiere el control de la sobrepresión y la inspección periódica del nivel del electrolito de referencia.

Debido a su capacidad para ser rellenados, los electrodos llenos de líquido tienen una larga vida útil si se mantienen correctamente. Además, en el caso de mediciones difíciles, se puede usar uno especial. Los electrodos con electrolitos de gel o polímero requieren muy poco mantenimiento. No es necesario verificar la sobrepresión y el nivel de electrolitos. Los electrodos de electrolitos poliméricos son resistentes a la presión y no necesitan una unión clásica debido a su construcción especial; por lo tanto, son menos sensibles a la contaminación.

Por otro lado, los electrodos con un electrolito en gel pueden recibir una sobrepresión. Dado que su esperanza de vida es generalmente buena, un electrodo de gel o polímero es a menudo la alternativa más económica debido a sus bajos costos de mantenimiento. Además, la sonda se puede mantener pequeña y simple, ya que no se necesita una cámara de presión. La sonda en la carcasa de la sonda debe tener la misma resistencia a la corrosión que el reactor.

En caso de que la medición del pH se haga con fines comparativos, es necesario que se emplee la misma temperatura en las muestras. Por otro lado, para obtener homogeneidad en la solución a medir se debe agitar una solución en la que estén presentes los sedimentos para mantener una homogeneidad física y química. El tiempo también puede desempeñar un papel importante, especialmente con muestras de baja capacidad de tampón, en muestras con un contenido de sal bajo o nulo.

Calibración

Para lograr resultados de medición precisos, la calibración del equipo de medición debe hacerse antes de cada medición. Un electrodo nuevo en un tampón estándar con valores de pH 4, 7 y 9.2 tiene un tiempo de respuesta de menos de cinco segundos. Para lograr una lectura estable a ± 0.01 unidades de pH a valores extremos, el tiempo de respuesta del electrodo puede aumentar. Si no se alcanza un valor de pH estable durante un período de tiempo más largo, la causa puede estar asociada con diferentes problemas que deben manejarse, de lo contrario la medición no puede considerarse como fiable.

Es importante considerar que además de los requerimientos de preparación de las soluciones a medir, la precisión del valor de pH depende del mantenimiento del electrodo, la solución de medición, la temperatura, la presión, la elección del electrodo y la solución tampón empleada, la que estandarizada debe tener una precisión de ± 0.02 unidades de pH.

El electrodo es un dispositivo sensible y no debe usarse de forma incorrecta, por ejemplo, para agitar la solución a medir. Este componente debe estar conectado a un portaelectrodo y para limpiarlo, sólo debe enjuagarse con agua destilada o solución tampón y secarse cuidadosamente con un paño limpio. No se debe frotar el electrodo, ya que esto podría generar fuerzas electrostáticas que aumentan el tiempo de respuesta del instrumento medidor de pH.

Consideraciones para la medición industrial de pH

El conjunto del electrodo de pH debe montarse en un lugar de fácil acceso y que cuente con las condiciones adecuadas para su adecuado funcionamiento. A diferencia de las mediciones de laboratorio, las mediciones industriales son principalmente continuas y por lo general, el proceso ocurre en recipientes de agitación cerrados en los que se trabaja con reactores químicos o biorreactores. Sin embargo, las mediciones también se pueden tomar en tuberías, cuencas o canales abiertos.

Las condiciones del proceso de medición en entornos industriales pueden ser muy diferentes y para obtener una medición que sea fiable deben tenerse en cuenta las temperaturas, las presiones y la corriente eléctrica, y en todo caso el conjunto de electrodo y su carcasa debe adaptarse a estas condiciones.

La elección de un conjunto de electrodo de pH adecuado está determinada por las posibilidades de instalación. Idealmente, un conjunto de electrodo de pH debe montarse en un lugar de fácil acceso y donde existan condiciones representativas y definidas del proceso. En un recipiente agitado, el conjunto de electrodo a menudo se instala lateralmente con la ayuda de un casquillo soldado. También se utilizan juntas de brida o conexiones de tornillo.

Para garantizar que la membrana de vidrio esté siempre llena con el tampón interno, se debe utilizar un ángulo de instalación de al menos 15° por encima de la horizontal. Es difícil instalar accesorios de soporte lateral montados en recipientes con un revestimiento interno de vidrio, esmalte o caucho, por lo tanto, en estos recipientes, las mediciones de pH deben realizarse a través de la cubierta con conjuntos de electrodos muy largos.

Especialmente en recipientes que contienen componentes sólidos, deben tenerse en cuenta las fuerzas de agitación. Un principio básico es asegurarse de que el conjunto del electrodo de pH permanezca sumergido en la solución, independientemente del su nivel. Si no hay más puertos libres disponibles en la cubierta, el valor de pH puede medirse en un bypass. En esta disposición de aparatos de medición, deben tener en cuenta un cambio diferido del valor de pH. La instalación del sistema de derivación debe realizarse de tal manera que no se produzcan obstrucciones.

Una carcasa retráctil tiene grandes ventajas cuando se instala en una tubería. El electrodo de pH se puede verificar, limpiar, calibrar y reemplazar sin interrumpir el proceso industrial. Cuando se instala en una tubería, no se necesitan válvulas de derivación. La posibilidad de retirar el electrodo durante el proceso ayuda a garantizar una medición correcta del pH

Las carcasas de pH retráctiles cumplen los requisitos para un sistema automático de medición de pH. Las sondas sin función retráctil permiten el mantenimiento de un electrodo solo en combinación con una interrupción del proceso, vaciado del recipiente, etc. en sistemas presurizados.

Después de haber aclarado las posibilidades de instalación, el proceso determina la elección del electrodo y la carcasa adecuados. Ambos componentes del conjunto de electrodo de pH deben adaptarse a los requisitos del proceso.

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