Controlador de pH y ORP en línea

Un analizador de pH es el instrumento que convierte la acidez en algo sobre lo que un sistema de control puede actuar. Va instalado en la línea o en la pared del tanque, mide de forma continua a través de un electrodo de vidrio y sostiene una salida de corriente que una bomba dosificadora, un controlador o un registrador pueden seguir. Esta gama cubre tres controladores para montaje en cuadro construidos sobre la misma química de electrodo: un insignia de 4,3 pulgadas con dos salidas aisladas y un contacto de limpieza independiente, y dos niveles de 2,8 pulgadas que llevan la misma exactitud de pH en carcasas más pequeñas con una sola salida.

Los niveles se leen mejor como una decisión sobre la carcasa y el bucle que sobre la medición. Los tres leen pH con ±0,02 y los tres aceptan los mismos electrodos. Lo que cambia por debajo del insignia es cuántos valores puede transmitir el instrumento a la vez, cuántos contactos ofrece y cuánto espacio de cuadro ocupa.

Qué mide el controlador

La medición principal es el pH. Detrás de ella hay una segunda, el ORP, que el mismo instrumento lee cuando se monta un electrodo de ORP en lugar de uno de pH. Las dos no son variantes una de la otra: el pH informa de la actividad de iones de hidrógeno en una escala logarítmica, mientras que el ORP informa de la tendencia de la disolución a oxidar o a reducir, en milivoltios. Una corriente clorada puede mantener un pH estable mientras su ORP se mueve, así que un bucle de desinfección y un bucle de neutralización miden cosas distintas aunque estén en la misma planta.

El nivel insignia amplía el margen de pH a -(2,0016,00) y admite un electrodo de antimonio, lo que importa en ácido fuerte y en álcali fuerte, donde una membrana de vidrio no sobreviviría. Los dos niveles más pequeños trabajan de 014 pH. En el lado del ORP, el insignia alcanza ±2000 mV, el nivel económico queda limitado a -1000~+1000 mV y el nivel superior cubre ese margen con ±2000 mV disponibles bajo pedido.

Cómo funciona la medición

Un electrodo de medición de vidrio y un electrodo de referencia forman una celda electroquímica, y la tensión entre ambos depende de la actividad de iones de hidrógeno de la disolución que hay entre ellos. La respuesta es logarítmica, así que un cambio fijo de milivoltios corresponde a un cambio fijo de pH y no a uno proporcional. El controlador convierte esa tensión en un valor de pH sirviéndose de una calibración establecida contra disoluciones tampón de pH conocido, y aplica la compensación de temperatura para que la respuesta del electrodo quede corregida a la temperatura que realmente se mide.

De ahí se derivan tres consecuencias, y las tres importan más que la electrónica. La primera es que la medición es una comparación, así que la mitad de referencia de la celda es tan importante como la mitad de medición: una unión de referencia parcialmente obstruida o agotada se manifiesta como una lectura que deriva o que responde con lentitud, y ninguna recalibración la cura. La segunda es que la membrana de vidrio es un consumible. Envejece, se deshidrata si se la deja secar, y la atacan el ácido fluorhídrico y la sosa fuerte a temperatura elevada. La tercera es que la compensación de temperatura corrige el electrodo y no el proceso: cuando el pH del proceso cambia de verdad con la temperatura, la compensación sigue la respuesta del electrodo e informa del pH verdadero a esa temperatura, lo que es un enunciado distinto del pH contra el que se escribió la especificación.

La disposición de la compensación cambia según el nivel. El insignia ofrece compensación manual y compensación lineal automática, con compensación dedicada para ácido, para álcali y para agua pura en las corrientes en las que un único modelo lineal no es lo bastante exacto. El nivel superior admite un sensor NTC10K o Pt1000 y el nivel económico un NTC10K, ambos en un margen de -10 a 130 °C. En todos los niveles el margen utilizable lo fija el electrodo montado, y el material no suministra ninguna tabla de temperatura para la gama de electrodos.

Cómo elegir entre los tres niveles

Empiece por el bucle y no por el cuadro. Si la instalación tiene que transmitir un valor y conmutar una carga, los niveles más pequeños hacen todo el trabajo en un recorte de 96 x 96 mm o de 100 x 100 mm. Si hay que transmitir el pH y un segundo valor, las dos salidas aisladas del insignia son lo que lo hace posible sin un segundo instrumento, y sus tres contactos, dos de alarma y uno de limpieza, permiten secuenciar un limpiador de chorro o de cepillo sin tomar prestado un relé de alarma.

Compruebe después la alimentación, porque los tres niveles no son intercambiables en ese punto. El insignia admite CA (85265) V o CC (21,626,4) V, así que funcionará con lo que le dé el cuadro. El nivel económico toma CA 220 V ±10 % a 50 Hz o CC 24 V, y el nivel superior CA 220 V ±10 % a 50 o 60 Hz o CC 24 V ±20 % con una potencia de entrada no inferior a 6 W. El material advierte expresamente de que no deben mezclarse, y un cuadro alimentado a una tensión fuera de los márgenes más estrechos necesitará el insignia o una alimentación aparte.

Resuelva después el cuadro en sí. Las tres carcasas son de tamaños distintos y los biseles frontales no son intercambiables, así que el recorte tiene que decidirse antes de fabricar el cuadro. El material de la carcasa, la junta y el grado de protección no se indican en el material, lo que importa en una pared que se lava con manguera.

Cómo seleccionar el electrodo

El controlador es solo la mitad del bucle, y en la mayoría de las instalaciones el electrodo es lo que decide si la medición funciona. El material enumera una gama parcial de electrodos compatibles, un modelo de cuerpo plástico para trabajo continuo en línea y cinco modelos de vidrio para calidad de agua general, sin tabla de parámetros para ninguno de ellos. Los rangos, los límites de temperatura, los límites de presión y las roscas de conexión tienen por tanto que confirmarse modelo a modelo en lugar de leerse en esta página.

Cuatro preguntas deciden el electrodo, y merece la pena responderlas antes de pedir el instrumento. Qué hay en el medio: el ácido fluorhídrico, la sosa fuerte, los sulfuros, los aceites, las proteínas y los sólidos pesados atacan cada uno una parte distinta de la celda. A qué temperatura trabaja, incluido cualquier ciclo de limpieza o de esterilización, ya que eso impulsa tanto la elección del electrodo como cuánto dura. Cuál es la presión de línea y si varía, porque la unión de referencia responde a la presión y una condición oscilante o de vacío puede arrastrar la referencia hacia la muestra. Y cómo se va a llegar hasta el sensor: un electrodo que no puede retirarse y limpiarse sin vaciar la línea es un electrodo que derivará.

La cautela del propio material merece repetirse. El margen de compensación de temperatura está marcado de -10 a 130 °C, pero el margen de medición utilizable pertenece al electrodo, y no se suministra ninguna tabla de temperatura de electrodo. Donde el proceso trabaja caliente, eso es una pregunta para la cotización y no una suposición extraída de esta página.

Salidas, alarmas y el bucle de control

Los tres niveles ofrecen una salida de corriente aislada, que mantiene eléctricamente separados el instrumento y el dispositivo receptor y evita un bucle de tierra entre ellos. El insignia tiene dos canales, asignables en todo el rango de medición, a ±0,1 % del fondo de escala y conformes a NAMUR NE43. Los niveles superior y económico tienen un canal a ±0,2 % del fondo de escala. Todos los niveles están dimensionados para una carga máxima de 750 Ω, que es suficiente para un tendido de cable normal pero no es ilimitada: la resistencia del cable y del instrumento receptor tiene que mantenerse dentro de ella, o la corriente transmitida ya no puede regularse y el valor leído en el otro extremo se aleja del valor medido sin que se indique ningún fallo.

Los contactos de alarma son contactos de relé, y el material indica su capacidad de conmutación y no solo su tipo. El insignia lleva tres contactos SPST, dos de alarma y uno de limpieza, en forma normalmente abierta y normalmente cerrada, dimensionados a 250 V CA / 5 A. Los otros dos niveles llevan dos contactos dimensionados a CA 250 V / 3 A. Una bomba dosificadora o una electroválvula dentro de esas capacidades puede conmutarse directamente; por encima de ellas, o con una carga inductiva, el propio material aconseja interponer un relé para que el instrumento conmute una bobina y no la carga. Eso mantiene los contactos dentro de su capacidad y traslada el desgaste a una pieza que se sustituye.

Limitaciones de medición y criterios de selección

La cifra de ±0,02 pH es la exactitud eléctrica del controlador. No es la exactitud de la medición instalada, que viene fijada por el estado y la edad del electrodo, por lo frescas que estén las disoluciones tampón contra las que se calibra, por si la compensación se corresponde con la corriente real y por el propio medio. Un bulbo recubierto o una unión de referencia parcialmente obstruida desplazan la lectura mucho más que el error propio del controlador, y por eso la rutina que importa es limpiar, calibrar con tampón fresco y sustituir un electrodo que ya no pasa la comprobación, en lugar de recalibrar uno que ha fallado.

Varios parámetros no se indican en ninguna parte del material: el grado de protección, los límites de temperatura y humedad ambiente y la rigidez dieléctrica. Aquí no se infiere nada para rellenar esos huecos. Se enumeran como información pendiente, y la propia nota del material de que todas las cifras son valores nominales del proveedor, que hay que confirmar contra la placa de características y el manual entregados, se aplica a toda la página.

El montaje en cuadro fija además un detalle de instalación que conviene pensar antes de hacer el recorte. El material ilustra una instalación del electrodo inclinada 15 grados, que es una recomendación sobre cómo debe asentarse el sensor para que su membrana sensible toque el medio por completo y no se acumulen burbujas en ella; no es una segunda forma de montar el controlador. El controlador es en sí un instrumento de cuadro embutido cuyo bisel queda en la cara del cuadro, y el material señala que, cuando el arte muestra las dos disposiciones, rige el manual entregado.

Cuando la lectura tiene que llevarse hasta una muestra y no mantenerse en una línea, el instrumento no es el adecuado: un medidor de pH se lleva hasta la muestra y se lee allí, y no necesita alimentación, ni cableado, ni recorte de cuadro. El analizador existe porque la lectura tiene que quedarse en su sitio y gobernar algo. Cuando el requisito es una comprobación puntual, o un levantamiento de campo en muchos puntos, el medidor es a la vez más barato y más práctico.

Cómo hacer el pedido

La cotización puede emitirse a partir de la función descrita en la consulta. Los puntos que deciden la respuesta son el medio y su temperatura, el rango de pH o de ORP previsto y la banda que hay que mantener, la presión de línea y si varía, la disposición de montaje disponible en el punto de medición y el acceso que haya para retirarlo, cuántos valores hay que transmitir y qué va a leerlos, si la lectura tiene que gobernar una dosificación o solo registrarse, la alimentación de cuadro disponible y el grado de protección que exige el emplazamiento. La cantidad, el puerto de destino y la fecha de entrega requerida lo completan.