INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICA

Instrumentacin y Control de Procesos Industriales

Medicin de pH /OPR

Grupo: 9MV3

VZQUEZ LEN JONATHAN

INTRODUCCINEl pH es uno de los parmetros de anlisis ms importantes en el control de calidad de aguas y en muchos procesos industriales. En la limpieza biolgica de las aguas residuales, por ejemplo, en la acidez o alcalinidad de la mezcla tiene una influencia esencial en la actividad de los microorganismos, por lo que controlar el pH en lnea es muy importante. Existe una demanda por sistemas precisos y confiables para monitoreo y control de pH en plantas de agua potable y en una variedad de procesos industriales.

USOS Y APLICACIONESNEUTRALIZACIN / PRECIPITACIN / DETOXIFICACINEn el tratamiento de aguas y en ciertos procesos industriales, el pH es de alta importancia. La acidez o alcalinidad de un medio juega un rol clave en muchas reacciones biolgicas y mecnicas as como en otras tantas acciones mecnico-fsicas. Una amplia variedad de reacciones, como la precipitacin o la detoxificacin, slo pueden suceder si se controla el pH de manera adecuada. Un pH mal ajustado puede resultar en una serie de efectos serios, de los cuales la corrosin es el ms comn. Es por ello que no es poco comn utilizar un tratamiento de neutralizacin.

SISTEMA DE CONTROL DE PH Los procesos de neutralizacin, precipitacin y detoxificacin no slo necesitan de medicin continua de pH, sino de un sistema eficiente de control. Para aplicaciones poco demandantes, como procesos estables con condiciones que cambian lentamente, un sencillo control lgico de 2 puntos puede ser suficiente. Sin embargo en la mayora de los casos es ms eficiente y econmico colocar un sistema proporcional de control cclico para la dosificacin de sustancias neutralizadoras.En el rea de tratamiento de aguas residuales (industriales o habitacionales) un nivel de pH extremo puede resultar en cualquiera de los siguientes efectos dainos: Los microorganismos de los procesos de purificacin biolgica son sensibles a condiciones demasiado cidas o alcalinas. El pH de los lodos deber estar en el rango neutral de pH 7. A un pH menor a 5 o mayor a 10 la actividad bacteriana prcticamente cesa. Un pH de 6.5 o menor, resulta en daos graduales y eventual destruccin de materiales metlicos y componentes mecnicos. Incluso se puede desgastar el sistema de drenajes. La solubilidad de muchas sustancias vara con la temperatura y el pH, lo que puede generar una precipitacin no deseada de slidos. Un nmero importante de las legislaciones ambientales locales ya exigen que el pH de las aguas vertidas en los sistemas de drenaje de las ciudades deber esta entre 6.5 y 8.5. Es por ello que las descargas industriales de, por ejemplo, las lecheras y cerveceras deben tratar sus residuos en una planta de neutralizacin.

MEDIDORESLa confiabilidad de las mediciones de pH/ORP est determinada en gran medida por la calidad del electrodo; estos aparatos suelen estar expuestos a condiciones extremas, particularmente en las aplicaciones industriales. El diseo del sistema de referencia es esencial para el funcionamiento de un electrodo. Los electrodos combinados tienen un sistema de referencia convencional de Ag/AgCl/Cl, colocado dentro de un electrolito en gel muy resistente a la presin. Los cambios de concentracin de este gel son sumamente lentos por lo que las caractersticas de la celda otorgarn un potencial de referencia estable. En este diseo en particular, la interfase entre el polmero y la muestra se da con un diafragma de penetracin, es decir, el flujo elctrico ocurre entre dos agujeros muy pequeos en el sistema de referencia. Este tipo de diafragmas reducen el riesgo de fallas. Adems, los electrodos combinados requieren muy poco mantenimiento pues no es necesario reemplazar el electrolito.

OPRINTRODUCCIN De manera similar a como se cuantifican las soluciones alcalinas o cidas por medio de las mediciones por electrodos de pH, las soluciones tambin pueden ser establecidas como reductoras u oxidantes basndose en las mediciones de los valores ORP (a veces llamados REDOX). La oxidacin es un proceso durante el cual una molcula o in pierde electrones, al contrario de la reduccin que es cuando los gana. La oxidacin siempre est unida a la reduccin, de manera que si un elemento se oxida, el otro automticamente se reduce.

MEDICIONESLas mediciones ORP estn basadas en la diferencia de potencial establecido entre un electrodo indicador y un electrodo de referencia. El sistema de referencia es el mismo que se utiliza para el electrodo pH (Ag/AgCl), que tambin se usa para las mediciones redox. Los electrodos redox se usan para controlar muchos procesos qumicos, particularmente los que implican reacciones reversibles.

CAMPOS DE APLICACINTRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALESLos sistemas redox utilizados en el tratamiento de agua son la reduccin de cromatos y la oxidacin de cianuro, debido principalmente a su carcter txico para el hombre y el medio ambiente. El cromo hexavalente (Cr6+) residual es reducido a cromo trivalente (Cr3+) con la adicin de bisulfito de sodio o dixido de sulfuro. En el caso del cianuro se usa hipoclorito de sodio o cloro para oxidar el cianuro, seguido por la hidrlisis del cloruro de ciangeno para formar cianato.A este proceso complementario de oxidacin-reduccin se le conoce como redox y el valor ORP es la medida de la actividad del electrn comparado con la actividad de un electrodo de referencia, que mantiene siempre el potencial constante.Los potenciales redox se miden con un electrodo indicador que normalmente est fabricado de un material inerte y que es capaz de absorber o liberar electrones. Los metales utilizados comnmente son platino u oro. Cuando el electrodo redox es sumergido en una solucin que contiene un sistema de reaccin qumica reversible, se establece la migracin de electrones entre el electrodo y el sistema. Este flujo de electrones puede ser analizado como una densidad de corriente de intercambio y es de extremada importancia para una medicin rpida y reproducible del potencial redox.

ESTERILIZACIN DEL AGUALas mediciones ORP se estn utilizando cada vez ms como una medida efectiva de la actividad de saneamiento en el agua potable, piscinas y balnearios. El tiempo de eliminacin de la bacteria E.Coli en el agua depende del valor del potencial redox. El ORP es un indicador fiable de la calidad bacteriolgica del agua. El agua que tenga un valor ORP igual o mayor a 650 mV est dentro de los parmetros para aguas de piscinas y balnearios.

MEDIDORESInstalacin y Comprobacin del Electrodo, los electrodos ORP pueden ser utilizados en cualquier medidor pH/mV de Hanna. Despus de quitar la tapa protectora del electrodo, empapar la punta en agua del grifo templada. Esto aumentar el flujo de la unin de referencia.

Para comprobar la funcin del electrodo, sumergir la punta en solucin ORP (HI 7020). El valor debera estar entre 200 y 275 mV. El tratamiento de oxidacin o reduccin con HI 7092 o HI 7091 preparar la superficie del electrodo y disminuir el tiempo de respuesta inicial.

BIBLIOGRAFA

Balcells, Joseph y Romeral, J. Luis, Autmatas Programables Alfaomega 1 Edicin Mxico1998, 440 pgs.

Creus, Antonio. Instrumentacin Industrial. Alfaomega 6 Edicin Mxico1998, 750 pgs.

Gualda, J. A., Martnez S., Martnez P. M. Electrnica IndustrialAlfaomega 2 Edicin Mxico1995, 477 pgs.

Powell, Franklin. Control de Sistemas Dinmicos con RetroalimentacinAddison-Wesley, 1 Edicin, USA 1991, 618 pgs.

Roca Cusido, Alfred. Control de Procesos Alfaomega 1 Edicin Mxico1999, 606 pgs

Rodrguez vila, Jess. Introduccin a la Ingeniera del Control Automtico 1 Edicin Mxico1998, 373 pgs.

Soisson. Instrumentacin Industrial. Mxico. Limusa, 1988, 550 pgs