Sensores "electrodeless" para conductividad.

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Bueno, me ha picado la curiosidad con el tema de medir conductividad de
líquidos sin electrodos, y quiero hacer pruebas con eso, pero como no tengo
mucha idea, pido consejo. Quien quiera ver algunos, que busque por
"electrodeless conductivity". No he encontrado información sobre cómo
funcionan, y no pienso gastarme los 500 euros que suelen costar, pero en uno
medio traslúcido, se adivina que dentro hay unos bobinados toroidales.

En fin, os digo lo que se me ha ocurrido como idea de partida, a ver qué
opinais.
Yo considero que el agua dentro de un tubo de plástico se comporta como un
conductor con una conductividad X que es lo que quiero medir. La corriente
circulará en un sentido por el interior del tubo, y en el contrario por el
exterior.
Lo primero, por tanto, es hacer circular corriente por el agua. Se me ocurre
que una forma es meterle una corriente alterna a un bobinado toroidal
encajado alrededor del tubo. Entonces, si no estoy equivocado, inducirá una
corriente en el conductor de agua. El campo magnético se cerrará a través
del tubo (obviando su permeabilidad magnética), pero el circuito eléctrico
(el agua) sólo puede cerrarse por el exterior del tubo, puesto que éste es
aislante. La corriente que circule, debe ser proporcional a la conductividad
del agua.
Entonces, para medir la corriente que está circulando por el agua encerrada
en ese tubo, suponiendo que sea alterna, puedo usar una pinza amperimétrica,
es decir, otra bobina toroidal encajada alrededor del tubo.
Problemas: no tengo idea de cual es la mejor forma de construir la bobina
inductora. ¿Mejor con nucleo de ferrita, de hierro, de aire? ¿Mejor hilo
fino con muchas espiras o más grueso con menos espiras? Supongo que cuanto
mayor sea la frecuencia usada, conseguiré más inducción, pero costará más
vencer la inductancia de la bobina, ¿qué frecuencia me recomendais? (yo
había pensado en unos 25kHz, así a ojo). ¿Mejor una onda cuadrada?
Con la bobina sensora tengo más o menos las mismas dudas.
Y luego hay otro problema. ¿Inducirá una bobina corriente en la otra? Yo
pienso que sí, y me interesa eliminar esa corriente, inducidad directamente,
puesto que es función de la permeabilidad magnética del conjunto, incluída a
del agua, y no de su conductividad. ¿Se os ocurre como eliminarla? ¿Quizás
usando dos bobinas sensoras dispuestas de alguna manera? ¿O dos bobinas
inductoras?

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Saludos de José Manuel García
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Re: Sensores "electrodeless" para conductividad.
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tengo
uno

Hay una hojita en PDF bastante elemental (conductivity_ref.pdf) en
www.omega.com , te muestra el esquema tipico de estos sensores.

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El nucleo tiene que ser de ferrita, si fuera de aire, cualquier elemento
ferroso cercano (una tuerca p.ej)
te deformaria la distribucion del campo.
Las vueltas?  te afectan en la corriente a meter en la bobina excitadora y
por supuesto en el voltaje sobre la bobina lectora ,  valor (el segundo) que
no se tiene ni puta idea por donde andara ==> ensayo , le das las vueltas
que se te de la gana (mejor muchas)  y  ves por donde anda la tension en la
bobina lectora (con una corriente de excitacion razonable) , con eso
recalculas la cantidad de vueltas apropiada.

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En una oportunidad me fabrique una sonda con tres bobinas para para medir
distancias, lo que mejor me anduvo fue Fo=~80Khz , onda senoidal (con
XR2206) y lo mas importante: capacitor en paralelo con la bobina lectora (a
freq de resonancia).

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directamente,
a

La corriente inducida va a ser una constante. El error que agrega se suma
los de la tension de referencia, la estabilidad en la corriente de
excitacion, la estabilidad mecanica de la sonda, los offsets del
amplificador de señal etc etc.
Luego de calibrado, solo interesa qua la deriva del conjunto sea baja.


Eduardo.






Re: Sensores "electrodeless" para conductividad.
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Es escueta, pero al menos confirma que es así como funciona. Muchas gracias.
Lo malo es que es un esquema básico, pero menos es nada.

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¿Y de hierro? Es que es difícil conseguir ferritas toroidales de tamaño
apropiado. Las mayores que tienen en Amidata o Farnell tienen un diámetro
interior de 19mm, más el bobinado, más el grosor del tubo de PVC... va a
estar complicado. En cambio no me importa desarmar un transformador toroidal
pequeñito y usar chapas de hierro dulce. Pero si es mejor la ferrita, me
averiguo como acerlo. Como ves, en magnetismo estoy verderón del todo.

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Mmmm... ¿y cómo calculo el condensador sin conocer la inductancia? Supongo
que a base de osciloscopio y pruebas ¿no?.

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No estoy seguro. El medir la conductividad me interesa como medida indirecta
de la concentración de sales disueltas, pero si otros parámetros que puedan
variar en el agua (concentración de otros elementos, pH, etc), hacen variar
la permeabilidad magnética del agua, me va a variar el coeficiente de
inducción mutua de las bobinas, con lo que habría variaciones en la tensión
de salida que no responderían a variaciones en la conductividad.
La verdad es que no creo que los elementos que normalmente se encuentran
disueltos en el agua hagan variar su permeabilidad magnética, pero no estoy
seguro.
Una de las razones que me llevan a pensar que en los sensores reales usan
más de dos bobinas, es que he visto algunos esquemas de conexionado de estas
sondas al analizador, y suelen llevar tres cables para el sensor de
temperatura y 6 cables para el sensor de conductividad. A mí me sobran como
mínimo dos cables. Por eso pensaba en si hay motivo para añadir una tercera
bobina.


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Saludos de José Manuel García
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Re: Sensores "electrodeless" para conductividad.
No, no se trata de que una bobina induzca corriente en otra bobina. Así no
consigues medir la conductividad del agua, sino su permeabilidad magnética.
Se trata de usar una bobina para inducir una corriente eléctrica en el agua,
y luego medir esa corriente eléctrica que circula por el agua, mediante otra
bobina, como lo harías con una pinza amperimétrica.

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Saludos de José Manuel García
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Re: Sensores "electrodeless" para conductividad.
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magnética.
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agua,
otra

Sorry es lo que queria decir, que creas un campo, en el agua se crea una
corriente y esa corriente crea otro campo en la bobina y gracias a el
circula una corriente...

Arreglado:
Confirmame algunas sospechas, con la bobina primera ( suponiendo que solo
sea una de momento.. ) creas un campo magnetico variable en el agua que como
tiene sales es conductora ( por lo tanto circulara una intensidad.. ), como
la fuente es alterna, induce en el bobinado ( el agua la que induce no la
bobina.. ) segundo una corriente, que es la que mides.

P.D: no comentas nada de lo que te dije.. ?



Re: Sensores "electrodeless" para conductividad.
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No lo entiendo...

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le
que...
Mira aquí.
http://www.omega.com/toc_asp/frameset.html?book=Green&file=CONDUCTIVITY_REF

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un
A ver, haciéndolo así, la corriente inducida giraría alrededor del tubo, en
lugar de a lo largo del tubo. En cambio, el vector del campo mágnético
coincidiría con el eje del tubo, con lo que tendrías la máxima inducción
mutua entre bobinas.
No es buena idea, creo yo.

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Sí, más o menos es lo que tenía pensado.

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Una corriente alterna de valor constante, no continua. Se refiere a que se
mantie constante el valor que quieras tomar de corriente alterna, RMS,
medio, o el que más te guste.

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"bien",
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dejo
Sí, siempre que realmente sea constante. La duda que tengo es si la
concentración de sales en el agua (que en definitiva es lo que se quiere
medir) influye en la permeabilidad magnética del agua. Si es así, las
variaciones en la corriente que "ve" la bobina sensora se deberían no sólo a
los cambios en su conductividad, sino también a los cambios en su
permeabilidad magnética.


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Saludos de José Manuel García
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Re: Sensores "electrodeless" para conductividad.

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a

Te estas haciendo demasiados problemas, un aparato que mida con precision
una magnitud  siempre sera complicado, el camino a mi manera de ver es
partir del esquema basico y con eso ver la influencia de las distintas
fuentes de error (ademas del efecto de la permeabilidad te agrego la
alinealidad).
Aun con errores importantes, el dispositivo sigue siendo util , claro... no
para medir en laboratorio una conductividad de una solucion cualquiera al
0.1%  pero para aplicaciones como monitoreo de materiales o procesos sirve
perfectamente.
Por ejemplo  en members.lycos.co.uk/RichardEden/refs.html tienes un yankee
que hace un estudio de suelos midiendo la conductividad con dos bobinas, mas
elementos extraños que en un suelo no puede haber, las bobinas, no lo aclara
pero deben ser comunes (no toroidales), el elemento a medir no es homogeneo,
asi que el valor medido termina siendo un promedio ponderado. Sin embargo
los resultados son utiles.

Eduardo.



Re: Sensores "electrodeless" para conductividad.
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Sí, pero me interesa partir de algo más o menos concreto, porque en mi
querida ciudad no encuentras ni hilo de cobre esmaltado, no ferritas
toroidales, ni nada fuera de lo normal, así que lo tengo que pedir a
Amidata, y preferiría hacer un pedido con todo lo que me pueda hacer falta.
Por lo pronto he pedido un carrete de hilo de 0.25mm de diámetro y un trafo
toroidal minúsculo para destriparlo, pero me huelo que dentro de unos días
tendré que pedir ferritas toroidales.

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Bueno, la alinealidad es relativamente fácil de corregir, porque la idea es
controlarlo con un micro, así que es cuestión de obtener una función o una
tabla e implementar un algoritmo de interpolación.

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no
Mmmm... no estoy de acuerdo. No sé si se podrá alcanzar una precisión del
1%, pero no veo por qué no puedes conseguir resultados tan fiables como los
de un medidor comercial, emtre el 0.2% y 0.5%.
Quizás sea muy optimista, pero no hay razones objetivas para no conseguirlo.


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Saludos de José Manuel García
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Re: Sensores "electrodeless" para conductividad.
Quise decir "... No sé si se podrá alcanzar una precisión del 0.1%..."

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Saludos de José Manuel García
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Re: Sensores "electrodeless" para conductividad.
Esto, y no te sirven electrodos recubiertos de algún metal noble como
oro. Aunque el acero inoxidable resulte atacado hay metales muchos más
resistentes a la corrosión. En teoría el oro solo es atacado por una
mezcla de ácidos nitrico y sulfúrico (a temperatura ambiente) que se
llama agua regia y que mo creo que se encuentre en los volcanes..
Eso si, como te fabriques un electrodo chapado en oro y se disuelva, te
va a salir el invento por un pico ;-) . Pero fuera de coña creo que
podría funcionar, consulta con algún experto en química el tema.

Por cierto, tienes alguna referencia sobre concentración salina del
agua, conductividad y temperatura asociadas (una tabla o algo así)
Saludos.

pepitof wrote:
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Re: Sensores "electrodeless" para conductividad.
Bueno, esto ya es otro tema. Para el tema de las aguas volcánicas, mi amigo
ha probado de todo, electrodos de platino u oro (chapados, claro), de
titanio, de acero inoxidable... y parece que los más duraderos son los de
grafito. Por lo visto, el agua a temperaturas cercanas a 400ºC se comporta
como el ácido más corrosivo. Para colmo, metales como el oro, o el titanio,
que a tempertura ambiente son muy estables, a temperaturas altas no lo son
tanto.
En fin, más o menos me he quitado de encima ese marrón.

Ahora estoy interesado en los sensores sin contacto eléctrico con el agua
por otra razón. Cuando mides conductividad en agua salada con electrodos, no
tienes más remedio que hacer pasar corriente de un electrodo a otro para
medir la caída de tensión en el agua, que es proporcional a su resistencia,
y por tanto, inversamente proporcional a su conductividad. Pero al hacerlo,
se produce una electrolisis que deposita iones en uno de los electrodos. Se
minimiza este efecto utilizando corriente alterna de baja intensidad, y
midiendo (y por tanto inyectando corriente) sólo a intervalos, pero el
problema no desaparece completamente y obliga a limpiar los electrodos y
recalibrar con mucha frecuencia. Un problema añadido es que en muchos casos
necesitas que los electrodos estén aislados del circuito (por ejemplo si en
el agua hay descargadores a tierra). En definitiva, se pueden evitar
bastantes problemas usando este tipo de sensores inductivos.

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Saludos de José Manuel García
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Re: Sensores "electrodeless" para conductividad.
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es
Es facil si es una curva unica, como pasa con las termocuplas o las RTD,
pero en este caso depende de la presencia de elementos que no se sabe en que
concentracion estan.

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los
conseguirlo.
Aqui se fue la mano, puse 0.1% como ejemplo de algo muy preciso, para una
medicion de voltaje o corriente vale, pero para una medicion de este tipo es
imposible.


Pensando un poco sobre el efecto de la permeabilidad, la tension inducida en
la bobina lectora tendria que estar en fase con la excitacion, mientras que
la inducida por conductividad tendria que estar en cuadratura, para
eliminarla bastaria un detector sincronico... se me ocurrio recien, habria
que verlo mas tranquilo.

Las respuestas a todo esto solo las podria dar alguien que haya desarrollado
un conductivimetro antes, y como todos sabemos Murphy no falla nunca, ese
tio mandara un post con todos los problemas resueltos, y ese dia tu estaras
pasando un mes de vacaciones en la montaña totalmente incomunicado.

Eduardo.







Re: Sensores "electrodeless" para conductividad.
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http://www.omega.com/toc_asp/frameset.html?book=Green&file=CONDUCTIVITY_REF
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Si era lo que intentaba plantearte, es que con ascii como que hacer cosas de
estas me resulta dificil... xD enfrentadas la bobinas..

Quoted text here. Click to load it
en

Tienes razon, creo que mejor toroidal xD.

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a

Bien veamos, si ese dia no me dormi, la permeabilidad magnetica de "casi"
todos los materiales tiende a ser como la del vacio, salvo la excepcion de
los ferromagneticos. La suceptibilidad magnetica es la que define esto. u =
u0 ( 1 + X ) donde u0 es la permeabilidad del vacio y X  la suceptibilidad
( que es practicamente igual para casi todos ). La putada es que el agua con
sales ya la cosa creo que se me va de las manos... y ademas de ello creo que
deberias visitar esto.. http://www.fluidforce.com/mhd.htm lo que he leido
( no he tenido tiempo de darle el vistazo de regla ) parece interesante
sobre magnetica en el agua... y lo disuelto en ella.. parece toda una puta
ciencia..

Saludos ^^



Re: Sensores "electrodeless" para conductividad.
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Sí, eso pienso yo. No creo que sea un problema

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En realidad no creo que varíe mucho. La proporción de metales en el agua va
a ser minúscula, y no creo que las sales disueltas afecten mucho.

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Pues ni te tomes la molestia, son todo chorradas pseudo-científicas para
convencerte de que atando un par de imanes fijos a una tubería consigues
reducir las incrustaciones de cal. El artículo está en la misma línea que
otro que vi sobre las pulseras con dos bolitas de cobre que lo curan todo,
desde el reúma a la impotencia.
No quiero entrar en polémicas. Esto es como la santísima trinidad, quien se
lo crea, pues mejor para él, pero yo intento hacer algo medio serio.


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Saludos de José Manuel García
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