¿Qué es el pH?
El pH, que es la medida de la concentración de iones de hidrógeno, describe el grado de acidez o alcalinidad de una solución. La medición y el control del pH son factores críticos en una amplia gama de aplicaciones industriales, como la industria farmacéutica, la producción de alimentos y bebidas, la industria láctea y agrícola, el tratamiento de aguas y muchas otras, y el control del pH suele ser vital para garantizar la calidad de un producto.
pH: Introducción
El término «pH», derivado del símbolo matemático del logaritmo negativo (p) y del símbolo químico del hidrógeno (H), significa «potencial de hidrógeno» y, como se ha mencionado anteriormente, es la medición de la concentración de ionenes de hidrógeno en una solución líquida. El pH es un valor determinado basado en una escala definida, similar a la temperatura.
La escala de pH es logarítmica, ya que indica de forma inversa la concentración de iones de hidrógeno en las soluciones, y su valor oscila entre 0 y 14. Una solución con 10-8 moles de iones H+ por litro tiene un valor de pH de 8; una solución con 10-2 moles de iones H+ por litro tiene un valor de pH de 2, y así sucesivamente. Las soluciones con un valor de pH bajo (0-6) se clasifican como ácidas, mientras que las soluciones con un valor de pH alto (8-14) se clasifican como alcalinas. El valor medio (7) representa el agua pura, que es neutra, ni ácida ni alcalina.
¿Por qué es importante el pH en las aplicaciones industriales?
Los niveles de pH son una variable importante en una amplia gama de aplicaciones industriales y, dado que la calidad suele depender de unos niveles de pH óptimos y constantes, se trata de una variable que requiere una supervisión y un control eficaces. Si los niveles de pH no se supervisan y controlan de forma eficaz, los productos alimenticios pueden volverse incomestibles, las bebidas pueden volverse imbebibles, el suelo puede volverse inutilizable y las aguas residuales pueden tener un efecto indeseable en el Medio Ambiente. Por lo tanto, una medición precisa y constante del pH suele ser esencial para el éxito de la fabricación de productos industriales.
Medición del pH
Dado que el conocimiento del pH es fundamental en innumerables situaciones industriales, es importante comprender las diferentes opciones de medición que existen. Hay varias formas de medir el pH, y difieren en muchos aspectos, sobre todo en cuanto a la precisión.
Una opción para la medición de pH es utilizar una tira de tornasol. Una tira de tornasol es una tira de papel que ha sido tratada con ciertos polvos químicos que, cuando entran en contacto directo con una solución, cambian de color según el nivel de pH de dicha solución. Sin embargo, el método colorimétrico no es tan preciso como lo requiere la medición y el control del pH en aplicaciones industriales.
Cuando se necesitan mediciones más precisas y una supervisión y control continuos del proceso, como ocurre en muchas aplicaciones industriales, se requiere un enfoque más sofisticado. Para obtener mediciones de pH de alta precisión y una capacidad de supervisión y control superior, los gestores y operadores de procesos industriales utilizan sensores de pH, comúnmente conocidos como electrodos de pH.
Electrodos de pH
Los electrodos de pH están diseñados para permitir que los iones de hidrógeno de la solución atraviesen una barrera selectiva, normalmente fabricada con un vidrio especial, lo que genera una diferencia de voltaje medible entre el electrodo de medición de pH y el electrodo de referencia que es proporcional al nivel de pH de la solución.
A un nivel de pH de 7 (neutro), por ejemplo, los electrodos producirán 0 voltios entre ellos. A un nivel de pH bajo (ácido), se desarrollará un voltaje de una polaridad, y a un nivel de pH alto (alcalino), se desarrollará un voltaje de la polaridad opuesta.
El electrodo de pH está conectado a un medidor de pH, que es un amplificador de alta impedancia que mide con precisión los voltajes del electrodo y muestra los resultados directamente en unidades de pH en una pantalla digital.
Control del pH
Aunque la medición y la supervisión de los niveles de pH son aspectos esenciales de muchos procesos industriales, el esfuerzo no sirve de mucho si no se pueden controlar los niveles. A partir de los datos recopilados por los electrodos de pH y los medidores de pH, se puede construir un sistema de control de pH eficaz y automatizado.
Un sistema de control del pH mide el pH del medio y controla la adición automatizada de un agente neutralizante, conocido como «reactivo», mediante un controlador de pH. La adición del «reactivo» adecuado, así como de la cantidad adecuada, a un medio que sea demasiado ácido o demasiado alcalino devolverá los niveles de pH a un rango deseable. Por ejemplo, cuando se detecta un nivel alcalino alto en el medio de proceso, un reactivo ácido puede devolver el nivel de pH a la cantidad correcta. Por el contrario, si se detecta un nivel alcalino bajo, se puede añadir un reactivo alcalino para aumentar el nivel de pH.
Los sistemas de control del pH dependen de muchas variables, como el caudal, la fuerza del ácido o la base, el método de adición del reactivo, así como los requisitos y Limitaciones físicas. Por ello, los sistemas industriales de control del pH son muy variados y están sujetos a las particularidades de cada sistema de proceso.
Resumen
En los procesos industriales, la medición y el control del pH son esenciales para garantizar tanto la calidad del producto como que se produzcan reacciones químicas específicas dentro del sistema de procesamiento. Aunque las aplicaciones de las mediciones de pH varían mucho, solo se puede obtener una medición y un control óptimos y eficaces del pH mediante la elección de los equipos adecuados y un diseño y ejecución adecuados del sistema. Los operadores y gestores de sistemas de procesos industriales que dependen de una medición y un control precisos del pH suelen recurrir a Omega Engineering no solo por sus equipos de alta calidad y tecnología punta, sino también por el asesoramiento experto disponible las 24 horas del día por parte de los ingenieros de Omega.
