¿Qué es un sensor potenciométrico?
Un sensor potenciométrico es un tipo de sensor químico utilizado en una amplia gama de procesos industriales para determinar la presencia volumétrica de un compuesto basado en la detección de átomos o moléculas iónicas en el compuesto que llevan una carga eléctrica. El sensor no requiere un flujo de corriente, sino simplemente que el compuesto mismo, ya sea líquido o gaseoso, pase entre los electrodos del dispositivo sensor. Una de las unidades de sensores potenciométricos más comunes fabricadas a partir de 2011 es el sensor de oxígeno incorporado en los automóviles, pero hay muchos otros usos para la tecnología.
La función básica de un potenciómetro que se encuentra en el corazón de un sensor potenciométrico es que se utiliza un voltaje conocido en un electrodo de referencia en comparación con un voltaje que cambia en un electrodo en funcionamiento. La diferencia de voltaje ocurre cuando un compuesto electrolítico sólido entre los dos electrodos obtiene una carga eléctrica a medida que un líquido o gas en forma de un conductor iónico pasa por él. El nivel de carga se usa para determinar la cantidad de iones presentes, y este valor se puede comparar con los valores de masa esperados y activar los controles para mantener un estado de equilibrio deseado.
Los sensores de oxígeno, también conocidos como sondas lambda, se han incluido en automóviles fabricados en los Estados Unidos desde 1980 como un sensor potenciométrico utilizado habitualmente, y están presentes para garantizar que los vehículos cumplan con los estándares de control de contaminación en ciertos estados como California, y para optimizar El rendimiento de los motores para la eficiencia del combustible. Funcionan midiendo la cantidad de oxígeno ionizado que está presente en la corriente de escape de un automóvil mientras el motor está en funcionamiento. Los microprocesadores en el vehículo toman este valor y lo comparan con los valores óptimos para los gases de escape. Cuando hay una variación en la salida, el control de la computadora puede ajustar la mezcla de aire / combustible del vehículo y la sincronización del encendido para garantizar que haya una combustión más completa del combustible y una contaminación reducida. Todos los tipos de vehículos, ya sea que funcionan con combustible diésel, gasolina, etanol o combinaciones de dichos combustibles, utilizan estos sensores, y las versiones más modernas de los dispositivos miden una gama de diferentes gases de escape además del oxígeno.
Otros usos para un sensor potenciométrico incluyen el análisis de trazas de gases en química analítica hasta partes por billón y para determinar la cantidad polar de solventes como agua, alcohol y otros químicos utilizados en la creación de fórmulas de soluciones industriales precisas. La investigación a partir de 2011 también ha llevado al uso del sensor potenciométrico en el análisis farmacéutico. Se utilizan para detectar plomo y tensioactivos en las corrientes de aguas residuales de las plantas de tratamiento, y por muchas otras razones en los campos agrícolas y médicos, así como para controlar la contaminación ambiental en una variedad de industrias. Los diseños de sensores potenciométricos de membrana iónica utilizados para detectar metales pesados, como el plomo o para determinar el nivel de pH de las muestras de suelo, pueden arrojar resultados en 15 segundos o menos y usarse repetidamente durante hasta cuatro meses sin degradarse.