¿Qué es la conductividad eléctrica y los sólidos totales disueltos?

La conductividad es una variable que se controla en muchos sectores, desde la industria química a la agricultura. Esta variable depende de la cantidad de sales disueltas presentes en un líquido y es inversamente proporcional a la resistividad del mismo.

Con los instrumentos convencionales, la medida de la conductividad se obtiene aplicando un voltaje entre dos electrodos y midiendo la resistencia de la solución. Las soluciones con conductividad alta producen corrientes más altas. Para contener la intensidad de la corriente en una solución altamente conductiva, es necesario disminuir la superficie de la sonda o incrementar la distancia entre los polos. Por esta razón se deben usar sondas diferentes para rangos de medida diferentes.

Sólo el método de 4 anillos puede medir distintos rangos usando una única sonda. Las ventajas de este método respecto al de dos puntas (método amperímetrico) son numerosas: lecturas lineales en un amplio rango, sin ninguna polarización, y sin necesidad de limpiezas exhaustivas por las incrustaciones.

Conductividad (CE) y sólidos totales disueltos (TDS)

La conductividad se define como la capacidad de una sutancia de conducir la corriente eléctrica y es lo contrario de la resistencia.

La unidad de medición utilizada comúnmente es el Siemens/cm (S/cm), con una magnitud de 10 elevado a -6, es decir microSiemens/cm (µS/cm), o en 10 elevado a -3, es decir, miliSiemens (mS/cm).

Conductividad del agua

Agua pura: 0.055 µS/cm
Agua destilada: 0.5 µS/cm
Agua de montaña: 1.0 µS/cm
Agua para uso doméstico: 500 a 800 µS/cm
Máx. para agua potable: 10055 µS/cm
Agua de mar: 52 mS/cm

En el caso de medidas en soluciones acuosas, el valor de la conductividad es directamente proporcional a la concentración de sólidos disueltos, por lo tanto, cuanto mayor sea dicha concentración, mayor será la conductividad. La relación entre conductividad y sólidos disueltos se expresa, dependiendo de las aplicaciones, con una buena aproximación por la siguiente regla:

donde 1 ppm = 1 mg/L es la unidad de medida para sólidos disueltos.

Además de los normales conductivímetros, existen instrumentos que convierten automáticamente el valor de conductividad en ppm, ofreciendo directamente las medidas de la concentración de sólidos disueltos.

La conductividad de una solución se determina por un movimiento molecular.

La temperatura influye en dicho movimiento, por lo que es necesario tomarla en cuenta cuando se realizan mediciones de precisión. Generalmente, para realizar mediciones comparativas, la temperatura de referencia es de 20 ºC ó 25 ºC. Para corregir los efectos de la temperatura, se utiliza un factor de compensación ß. Se expresa en % / ºC que varía de acuerdo con la composición de la solución que se está midiendo. En la mayor parte de las aplicaciones, el coeficiente ß se fija en 2% / ºC.

Medida de la conductividad

Es posible diferenciar los distintos conductivímetros según el método de medición que utilicen, es decir, amperímetrico o potenciométrico. El sistema amperimétirco aplica una diferencia potencial conocida (V) a dos electrodos y mide la corriente alternada (?) que pasa a través de ellos. Según la ley de Ohm, las dos dimensiones está sujetas a la relación: I = V / R.

Donde R es la resistencia, V es el voltaje conocido e I es la corriente que va de un electrodo a otro. Por lo tanto, cuanto más elevada sea la corriente obtenida, mayor será la conductividad. La resistencia, sin embargo, depende de la distancia entre los dos electrodos y sus superficies, las cuales pueden variar debido a posibles depósitos de sales u otros materiales (electrólisis). Por esta razón, se recomiendo limitar el uso del sistema amperimétrico para soluciones con baja concentración de sólidos disueltos, 1 g/L (aproximadamente 2000 µS/cm).

El sistema potenciométrico de 4 anillos está basado en el principio de inducción y elimina los problemas comunes asociados al sistema amperimétrico, como los efectos de la polarización. A los dos anillos externos va aplicada una corriente alterna; mientras que , los dos anillos internos miden la diferencia de potencial inducida por el flujo de corriente, que depende de la conductividad de la solución donde se ha sumergido la sonda.

Una pantalla de PP mantiene el flujo de corriente fijo y constante. Con este método es posible medir la conductividad con rangos de hasta 200000 µS/cm y 100 g/L.

Conductividad y dureza del agua

Utilizando medidores de conductividad o sólidos disueltos, es posible obtener con muy buena aproximación, el valor de la dureza del agua, incluso en grados franceses. La dureza del agua está determinada por la concentración de carbonato de calcio (CaCO3), la que constituye el 90% aproximadamente de los sólidos disueltos en el agus. La unidad de medición de dureza más común es el grado francés (of), definido como:

1 ºf = 10 ppm de CaCO3

Dividiendo por 10 las medidas en ppm obtenidas con un medidor de sólidos disueltos, se obtiene el valor de dureza del agua en of. Como se señalaba anteriormente, 1 ppm = 2 µS/cm de conductividad, por lo tanto:

1 ºf = 20 µS/cm

Dividiendo por 20 las medidas en µS/cm, se obtiene el valor de dureza del agua en grados franceses.

IMPORTANTE: Las mediciones de dureza del agua por medio de conductivímetros o medidores de TDS deben ser realizadas antes de los tratamientos de descalcificación del agua. De hecho, estos dispositivos sustituyen el calcio (carbonato) con el sodio, diminuyendo el grado de dureza del agua, sin variar las concentraciones de sólidos disueltos.