Conociendo La Celda Doctorado

technology and services

Conociendo la Celda Detectora de Nitrógeno (Celda de Conductividad Térmica)
Todos los equipos analizadores de Nitrógeno, cualquiera sea su marca, utilizan una celda de conductividad térmica para detectar dicho elemento. La celda de conductividad térmica está basada en la capacidad que tienen los gases de conducir el calor. Por lo tanto, dicha celda posee la capacidadde detectar diferencias en la conductividad térmica entre distintos gases. LECO® ha patentado una variante de celda específicamente optimizada para la determinación de Nitrógeno. Esta celda consiste de un par de filamentos eléctricos cuidadosamente apareados dentro de un sistema de medición tipo Puente de Wheahstone.

Puente de Wheahstone

La corriente eléctrica que atraviesa ambas ramas delPuente de Wheahstone causa que los filamentos se calienten a una determinada temperatura. El Puente de Wheahstone está balanceado y en equilibrio, mientras ambos filamentos están siendo atravesados por el mismo gas (Helio). En estas condiciones, la salida de la celda de medición se mantiene constante (línea de base). Cuando un gas diferente se introduce en la rama de medición, producto del pasaje dela muestra a analizar, cambian las condiciones de intercambio de calor entre el filamento de medición caliente y el gas pasante. El filamento de referencia se mantiene dentro de un flujo constante de gas Helio (carrier) mientras que el filamento de medición es atravesado por el gas muestra, del cual se requiere medir la concentración del Nitrógeno. La diferencia de los coeficientes deconductividad térmica entre ambos gases pasantes es medida y luego procesada electrónicamente para obtener la concentración de Nitrógeno.

technology and services En el caso del Nitrógeno, dado que tiene un coeficiente de Cv mucho menor que el del Helio, se producirá una elevación de temperatura del filamento de medición. Esto implica un cambio en la resistencia eléctrica del filamento y consecuentemente,un desbalance del Puente de Wheahstone. Como consecuencia de ésto, la salida de la celda de medición se apartará de su línea de base, en un orden que dependerá de la cantidad de Nitrógeno presente en el gas muestra. El sistema electrónico del equipo, recogerá la señal de la celda y la procesará para entregar al analista el resultado expresado en porcentaje de Nitrógeno con relación al peso de lamuestra introducida en el equipo. La utilización de Helio garantiza la máxima sensibilidad en la determinación del Nitrógeno. Los fabricantes de equipos con sistemas DUMAS que utilizan gas Argón ó CO2 tienen una sensibilidad reducida en un orden de 100 con respecto a los que utilizan Helio. La tabla siguiente explica las ventajas del Helio para utilizarse como gas de referencia para contrastar alNitrógeno. En ella se puede observar las distintas opciones en la relación Carrier vs Gas Analito (Nitrógeno), posibles en equipos con sistema Dumas: a) Carrier Helio ==> 33/5.6 = 5.89 (los equipos LECO® solo utiliza gas Helio para asegurar la máxima sensibilidad de las mediciones) b) Carrier Argón ==> 3.8/5.6 = 0.68 c) Carrier CO2 ==> 3.3/5.6 = 0.59

Nota: No se emplea Hidrógeno por motivos deseguridad física. Tabla de Conductibilidad Térmica de los gases:

technology and services De la tabla anterior se desprende que el gas Helio es el gas más apto para una determinación precisa y exacta del contenido de Nitrógeno, dado que la gran diferencia de conductividad térmica de ese gas y el Nitrógeno garantiza una mejor resolución del instrumento. Muchas personas se preguntan si lautilización de CO2 o Ar como gas carrier significa un ahorro en el costo de análisis. Dicho argumento es falso. El gas que más impacta en el costo por análisis, y que TODOS los fabricantes de sistemas Dumas utilizan, es el O2, ya que el método se basa en una combustión. Esto es debido a que el O2 debe ser de calidad UHP (Ultra Alta Pureza) ya que el N2 es una impureza del O2, y por consiguiente se debe...