Principio de los analizadores de humedad por pérdida por secado

El método de secado, también llamado método de pérdida por secado, determina el contenido de humedad mediante análisis físico, aprovechando el efecto del calentamiento sobre la volatilización de la humedad para extraer el agua del material. El método de determinación de humedad tradicional y habitual es el método de estufa: la muestra se seca en una estufa, se pesa en una balanza electrónica antes y después del secado y el valor de humedad se calcula manualmente. Este método requiere de 2 a 4 horas por muestra; para las empresas de producción con ritmo acelerado, el método de estufa afecta gravemente a la eficiencia productiva y ya no puede satisfacer sus necesidades.

La tecnología de calentamiento halógeno calienta un 40 % más rápido que la tecnología de calentamiento por infrarrojos convencional del mercado

En este contexto, los analizadores de humedad de VicoMeter utilizan un calentador de secado de alta eficiencia —una lámpara halógena anular de primera calidad (los analizadores de humedad rápidos de infrarrojo lejano utilizan un calentador de campo oscuro de infrarrojo lejano)— para calentar las muestras en lugar de la estufa tradicional, con un calentamiento rápido y uniforme. El analizador de humedad rápido por pérdida por secado de VicoMeter integra y mejora el método de secado en estufa, combinando a la perfección los módulos de calentamiento, pesaje, operación y hombre-máquina inteligente. El sistema se detiene de forma inteligente según la tendencia de la determinación, analiza la humedad de la muestra y muestra el resultado directamente en pantalla: el inicio con un solo toque ofrece resultados fiables coherentes con el método de estufa. Una muestra típica tarda solo unos minutos, mucho más eficiente que el método de estufa, y estos analizadores gozan de gran aceptación y buenas valoraciones entre los usuarios industriales.

Principio y desarrollo de los analizadores de humedad Karl Fischer

Propuesto por Karl Fischer en 1935, este método volumétrico es el más específico y exacto para el agua, y hoy es el método estándar para muchas sustancias.

Sus formas de valoración y coulométrica se adaptan a numerosos compuestos inorgánicos y orgánicos: el clásico reconocido mundialmente para determinar rápidamente la humedad en líquidos, sólidos y gases, ampliamente utilizado en petróleo, química, energía, farmacéutica, pesticidas e investigación.

Además de un buen instrumento, compruebe las interferencias, tome las muestras en el tamaño adecuado y opere con cuidado. En 1935, Karl Fischer propuso el método volumétrico (visual) de GB6283 para líquidos incoloros; después llegó el método electrolítico, y la combinación del coulómetro con el análisis volumétrico dio lugar al método coulométrico de GB7600. Así, el Karl Fischer se divide en las ramas volumétrica y coulométrica, ambas métodos estándar para calibrar otros métodos e instrumentos.

Principio de la reacción con la humedad

Cuando el yodo oxida el dióxido de azufre, una cierta cantidad de agua participa en la reacción: I₂+SO₂+2H₂O=2HI+H₂SO₄ La reacción es reversible; debe añadirse una sustancia alcalina, y el reactivo debe incluir metanol u otro disolvente con grupos OH activos para que el anhídrido sulfúrico de piridina se convierta en hidrógeno metilsulfúrico de piridinio estable.

En la valoración coulométrica KF, el yodo necesario se genera directamente por electrólisis; el contenido de agua se calcula a partir de la relación carga-yodo. Cuando aparece yodo libre, la tensión entre los electrodos indicadores de Pt cae bruscamente, lo que marca el punto final.

Reacción de electrólisis (ley de Faraday de la electrólisis)

Durante la electrólisis, las reacciones en los electrodos son:

Ánodo: 2I--2e→I₂

 Cátodo: I₂+2e→2I- ，2H++2e→H₂↑

De lo anterior se deduce que 1 mol de yodo que oxida 1 mol de dióxido de azufre requiere 1 mol de agua. La electrólisis de 1 mol de yodo requiere 2×96493 C (constante de Faraday 9,6493×10000 C/mol) y consume 18 g de agua.

Según la ley de Faraday de la electrólisis, M×10-6/18=Q×10-3/2*9.6493, por lo que M=Q/10.722

Donde: W--contenido de agua (μg); Q--carga de electrólisis (mC); 18--masa molecular del agua.

Principio de los analizadores de humedad en línea de infrarrojo cercano

Los enlaces O-H del agua y los enlaces C-H de los compuestos orgánicos absorben la luz NIR en longitudes de onda específicas; la energía reflejada es inversamente proporcional a las moléculas absorbentes. El analizador registra los cambios de energía NIR en una longitud de onda específica en función de la absorción del agua.

Las moléculas de agua vibran en bandas de energía específicas: los enlaces O-H se estiran, se contraen y se torsionan. Las bandas NIR son especialmente intensas para el agua y fáciles de generar, filtrar y detectar; las longitudes de onda de medición de humedad se sitúan en el rango de 1-2,5 μm.

La absorción depende de las moléculas de agua encontradas y de la intensidad de absorción, y es proporcional a la humedad. Al ser un método de reflectancia, también se ve afectado por la reflectancia y la absorción del material; la medición NIR no es destructiva, no requiere contacto y es en tiempo real.

Principio de funcionamiento de los sistemas de monitoreo de humedad en línea por infrarrojo cercano

Varios haces NIR se enfocan sobre la superficie del material; los haces reflejados son recibidos por un avanzado sistema de detección óptica con un chip DSP de alto rendimiento integrado para un procesamiento, almacenamiento y visualización rápidos, con una exactitud y estabilidad sobresalientes.

Muchos materiales solo absorben infrarrojos en longitudes de onda específicas; se seleccionan al menos dos: una longitud de onda de referencia (no absorbida por el material ni por el agua) y una longitud de onda de medición (absorbida solo por el agua).

Unos filtros de precisión montados en una rueda giratoria hacen pasar alternativamente pulsos de referencia y de medición sobre la muestra; los dos pulsos temporizados se reflejan hacia un detector como dos señales. La referencia muestra la reflexión esperada; la medición se atenúa por la absorción del agua. Combinadas en una relación, las diferencias con otros niveles de humedad son proporcionales a las diferencias de humedad.

Las intensidades de señal de los dos canales se combinan en: R/M X M1/R1 = relación

Donde: R--canal de referencia del haz del producto

M--canal de medición del haz del producto

M1--canal de medición del haz de compensación

R1--canal de referencia del haz de compensación

Si se produce deriva, M y M1 se desplazan por igual, se cancelan en la relación y se mantiene la estabilidad.

Principio de los analizadores de humedad de microondas en línea

La atenuación y el desfase de las microondas dependen de la constante dieléctrica y de la tangente de pérdidas del medio, mucho mayores en el agua polar que en los medios ordinarios. La humedad se calcula a partir de la atenuación y el desfase recibidos.

Las microondas penetran por completo y miden toda la humedad física —superficial e interna— con alta exactitud y sin verse afectadas por el color ni la estructura. Las aplicaciones abarcan carbón, mezclas de sinterización, mineral de hierro, productos químicos, bauxita, mineral de níquel, azúcar, tabaco, bagazo, granos, silicio, madera, lana, alimentos, arena, polímeros, algodón y otros materiales no conductores.

Un análisis detallado de los analizadores de humedad de microondas en línea

La sonda mide hasta 150-200 mm de profundidad y analiza la humedad total (núcleo y superficie); la penetración profunda hace que la suciedad superficial no influya.

La variación de la permitividad relativa es el principio clave; en pocas palabras:

La εr del agua es ≈80 frente a ~1-10 de la mayoría de los materiales (arena/grava 3-4): una gran diferencia medible.

La humedad se mide directamente a partir de esta diferencia y se emite como señal estándar de porcentaje en masa.

En otras palabras: cuanto más agua contiene un material, más se aproxima a 80 su permitividad relativa εr.

Las señales se obtienen al pasar el material por el sensor, incluso en líneas rápidas; también pueden medirse materiales a granel estacionarios.