Che cos'è un analizzatore di pH
Un analizzatore di pH misura in continuo, sul punto, l'acidità o l'alcalinità di una corrente di processo e trasforma quella lettura in un segnale su cui un sistema di controllo può agire. L'acidità non è misurata direttamente: il sensore sviluppa una piccola tensione attraverso una membrana di vetro la cui risposta segue l'attività degli ioni idrogeno della soluzione, e l'analizzatore converte quel segnale in millivolt in un valore di pH sulla base di una taratura compensata in temperatura.
La differenza pratica fra un analizzatore e un misuratore di pH sta in quello che accade dopo la lettura. Un misuratore si porta sul campione e si legge; un analizzatore si installa in linea o in vasca e resta lì, a tenere un segnale per una pompa di dosaggio, un regolatore o un registratore. È per questo che la tipologia compare ovunque il pH debba essere mantenuto e non soltanto controllato: neutralizzazione di scarichi, dosaggio chimico, fermentazione, trattamento delle acque di caldaia e di raffreddamento, e processi alimentari o per bevande dove una partita va dimostrata dentro una banda.
La maggior parte delle difficoltà di queste installazioni non è nell'elettronica. È nell'elettrodo: se resiste al mezzo, se il giunto di riferimento resta aperto in una corrente sporca o ricca di proteine, e se qualcuno può raggiungerlo per pulirlo e tararlo. Questa pagina copre queste decisioni, e il confine fra un analizzatore di pH e le misure vicine che spesso vengono scambiate per esso.
Come misura un analizzatore di pH
Un elettrodo di misura in vetro e un elettrodo di riferimento formano una cella la cui tensione dipende dall'attività degli ioni idrogeno della soluzione che li separa. La relazione è logaritmica, quindi un'unità di pH corrisponde a una variazione fissa in millivolt e non a una variazione proporzionale; l'analizzatore traduce quella differenza in millivolt in una lettura di pH per mezzo di una taratura stabilita su soluzioni tampone note.
Dalla costruzione derivano due fatti. Il primo: la misura è un confronto, e la metà di riferimento della cella conta quanto la metà di misura. Un giunto di riferimento ostruito o esaurito si annuncia come una lettura che deriva o che risponde lentamente, e nessuna nuova taratura lo corregge. Il secondo: la membrana di vetro è un materiale di consumo. Invecchia, si disidrata se la si lascia asciugare, e viene attaccata dall'acido fluoridrico e dai caustici forti a temperatura elevata. Una lettura di pH che non tiene la taratura sta di solito riferendo lo stato dell'elettrodo, e non un guasto del trasmettitore.
La temperatura cambia l'uscita della cella e cambia anche la chimica del processo. La compensazione automatica di temperatura corregge la risposta dell'elettrodo alla temperatura misurata, ma non può correggere un processo il cui pH si sposta davvero con la temperatura. Sono due cose diverse, e solo una delle due è un problema di compensazione.
Opzioni di configurazione
La maggior parte della specifica è definita da queste decisioni e non dalla classe di accuratezza. Ognuna vincola la successiva, ed è per questo che si chiariscono in ordine.
| Configurazione | Opzioni da definire | Cosa decide davvero |
| Tipo di elettrodo di misura | Bulbo di vetro, vetro a superficie piana, e corpi non in vetro a stato solido o in antimonio | Se il sensore sopravvive nel mezzo e quanta manutenzione chiede. Una superficie piana resiste all'abrasione e ai depositi dove un bulbo si sporca o si rompe. |
| Sistema di riferimento | A giunzione singola o doppia, in forma gel, ricaricabile o a stato solido | Come si comporta il riferimento in una corrente sporca, solforata o ricca di proteine. La doppia giunzione separa il riferimento dal campione, ed è questo che lo mantiene in vita nei mezzi aggressivi. |
| Compensazione di temperatura | Automatica, con sensore incorporato o separato, oppure manuale | Se il valore visualizzato segue la risposta dell'elettrodo quando la temperatura di processo si sposta. Senza, un elettrodo in buono stato riporta un numero sbagliato ogni volta che la temperatura è diversa da quella di taratura. |
| Modalità di montaggio | Immersione, inserzione, cella di flusso, e raccordi retrattili o a valvola a sfera | Se il sensore si può raggiungere ed estrarre senza svuotare la linea. Su una linea in pressione questo decide se la taratura è una mansione ordinaria o un fermo impianto. |
| Disposizione del trasmettitore | Testa montata sullo strumento, o analizzatore separato installato in un punto comodo | Se il valore si legge dove passa la tubazione o dove una persona può vederlo e manovrarlo. |
| Uscite e controllo | 4-20 mA, relè di allarme e di dosaggio, e opzioni di bus digitale | Se l'analizzatore si limita a riferire, o pilota anche una pompa di dosaggio o una valvola. È il controllo a relè a consentire un circuito di neutralizzazione autonomo. |
| Dispositivo di pulizia | Pulizia manuale, o un getto, una spazzola o una pulizia a ultrasuoni automatica | Quanto spesso qualcuno deve aprire la linea. Dove il deposito è il problema, il metodo di pulizia fissa in gran parte il costo di manutenzione. |
| Attacco di processo e materiale del corpo | Dimensione del raccordo, profondità di inserzione e materiale delle parti bagnate del corpo | Se il gruppo si monta sull'attacco esistente e resiste al mezzo alla temperatura e alla pressione di processo. |
Come scegliere un analizzatore di pH
| Criterio | Perché determina la risposta | Come chiarirlo prima della richiesta |
|---|
| Campo di pH e banda di regolazione | Un processo tenuto stretto vicino a un punto neutro e uno che spazia su tutto il campo chiedono cose diverse all'elettrodo e alla routine di taratura | Indichi l'intervallo atteso e, soprattutto, la banda che deve essere mantenuta. |
| Temperatura di processo | Decide insieme la scelta dell'elettrodo e quanto a lungo il sensore dura | Indichi la temperatura normale e quella massima, compresi i cicli di pulizia o di sterilizzazione. |
| Ambiente chimico | Acido fluoridrico, caustici forti, solfuri e composti organici attaccano ciascuno una parte diversa della cella | Elenchi tutti i mezzi che il sensore vedrà, inclusi i detergenti. |
| Solidi, fibre e tendenza a depositare | L'incrostazione blocca il giunto molto prima di rovinare il vetro | Descriva cosa c'è nella corrente e se la linea ha già bisogno di pulizia. |
| Pressione, e se varia | Il giunto di riferimento risente della pressione, e un vuoto o una pressione oscillante possono aspirare il riferimento nel campione | Indichi la pressione di linea e se è stabile. |
| Accesso per la manutenzione | Un analizzatore che non si può raggiungere è un analizzatore che deriva | Dica se il sensore può essere estratto da una linea in esercizio e quanto spazio c'è intorno. |
| Classificazione dell'area e lavaggio | Cambiano l'involucro e i raccordi, e non solo l'etichetta | Indichi la classificazione e se l'area viene lavata a getto. |
Se qualcuno di questi punti è ancora aperto, invii quanto è già noto. Un preventivo può essere emesso sulla base della descrizione dell'applicazione e precisato quando i punti in sospeso saranno chiariti.
Le alternative più vicine
Questi sono i tipi in cui una richiesta per un analizzatore di pH si risolve di solito, e il punto in cui la scelta si decide davvero.
| Alternativa più vicina | Cosa lo distingue da un analizzatore di pH |
| Misuratori di pH di processo | La stessa chimica degli elettrodi in un gruppo più semplice, pensato per l'indicazione locale e non per un circuito di regolazione. Dove la lettura deve pilotare un dosaggio o essere registrata in continuo, lo strumento giusto è l'analizzatore; dove a qualcuno basta vedere il valore accanto alla vasca, il misuratore è sufficiente. |
| Analizzatori ORP | Misurano il potenziale redox della soluzione in millivolt, che è di fatto ciò di cui hanno bisogno la disinfezione e alcuni circuiti di dosaggio per ossidazione. Non sono una scorciatoia per il pH: una corrente clorata può tenere un pH stabile mentre il suo ORP si muove, e il contrario è altrettanto possibile. |
| Analizzatori di conducibilità | Contano gli ioni disciolti e non gli ioni idrogeno. Sono molto più robusti nelle correnti sporche e non hanno giunto di riferimento, ed è per questo che sono preferiti nel monitoraggio delle acque di risciacquo e nella ricerca di contaminazioni. Non distinguono un acido da una base. |
| Analizzatori di cloro | Misurano direttamente il disinfettante residuo. pH e cloro sono legati nella chimica ma non sono interscambiabili nel circuito: dove l'obbligo è un residuo di cloro libero, misurare il pH e inferire il cloro non dimostra la conformità. |
| Misuratori di TDS | Misura i solidi totali disciolti, di solito derivati da una lettura di conducibilità. Risponde a quanto materiale è disciolto, non se la soluzione è acida o alcalina, e non è influenzato dall'equilibrio tra i due. |
| Analizzatori di qualità dell'acqua | Un gruppo multi-parametro che può includere un canale di pH accanto ad altri. È adatto a una stazione di monitoraggio dove dallo stesso punto si vogliono più letture; l'analizzatore dedicato è la scelta migliore dove una sola misura deve essere controllata in modo stretto. |
Quattro di questi vengono spesso specificati dove il requisito era in realtà il pH, e due di essi non possono rispondere affatto alla domanda. Chiarirlo prima di ordinare lo strumento costa meno che scoprirlo dopo l'installazione.
Cosa includere nella richiesta
La prima risposta può essere un preventivo anziché una serie di domande, se la richiesta le contiene. Dove un valore non è noto, invii la descrizione del compito di misura e confermeremo ciò che implica.
- Nome e composizione del mezzo, inclusi i fluidi di pulizia e di sterilizzazione
- Campo di pH atteso, e la banda che deve essere mantenuta
- Temperature normali, massime e di pulizia
- Pressione di linea, se è stabile, e se si presentano vuoti
- Solidi, fibre, oli o tendenza a depositare nella corrente
- Se la lettura deve pilotare un dosaggio, o solo essere visualizzata e registrata
- Modalità di montaggio possibile nel punto di misura, e accesso per l'estrazione
- Uscita richiesta e cosa la leggerà
- Classificazione dell'area e requisito di lavaggio
- Quantità, porto di destinazione e data di consegna richiesta
