Diferencia entre sensores ópticos de OD y sensores electroquímicos de OD

Sensores ópticos de OD

Los sensores ópticos de oxígeno disuelto miden cómo interactúan el oxígeno y los tintes luminiscentes en presencia de luz azul. La luz excita los tintes, provocando que emitan luz. Sin embargo, las moléculas de oxígeno interactúan con los colorantes cuando hay DO, lo que altera o limita las longitudes de onda de la luz emitida.

Existe una relación inversa entre el efecto medido de esta manera y la presión parcial de oxígeno disuelto. Más precisamente, expresada por la ecuación de Stern-Volmer, la concentración de DO, medida por su presión parcial, es inversamente proporcional a la vida útil de la luminiscencia.

Un sensor óptico de oxígeno disuelto consta de cuatro elementos: un diodo emisor de luz (LED) azul, un elemento sensor, una membrana semipermeable y un fotodetector. El tinte luminiscente normalmente se mantiene inmóvil en xerogel, sol-gel u otra matriz en el elemento sensor. Algunos Sensores También tienen un LED rojo para garantizar la precisión con una referencia de luz roja que el tinte simplemente reflejará.

La cantidad de oxígeno disuelto presente en la muestra controla la vida útil y la intensidad de la luminiscencia del tinte cuando hay luz azul presente. El oxígeno interactúa con el tinte a medida que impregna la membrana, lo que limita la vida útil y la intensidad de la luminiscencia del tinte. Luego, el fotodetector mide la vida útil o la intensidad de la luminiscencia devuelta, que a su vez se utiliza para determinar la concentración de oxígeno disuelto.

Existen ventajas y desventajas al utilizar sensores ópticos de OD. Por un lado, los sensores ópticos de oxígeno disuelto suelen ofrecer más precisión que los sensores electroquímicos, especialmente en concentraciones muy bajas. Los sensores ópticos de OD tampoco se ven afectados por los gases que pueden atravesar la membrana de un sensor de OD electroquímico.

Además, debido a sus mínimos requisitos de mantenimiento, los sensores ópticos de oxígeno disuelto son perfectos para programas de monitoreo a largo plazo. Muestran poca desviación de la calibración y mantienen una calibración durante varios meses. También pueden tomar medidas sin agitación ni tiempo de calentamiento. El cambio de membrana del sensor también es menos frecuente en los sensores ópticos.

Por otro lado, se necesita más energía para hacer funcionar los sensores ópticos de oxígeno disuelto y, por lo general, requieren de dos a cuatro veces más tiempo para proporcionar resultados que sus primos electroquímicos. La temperatura también tiene un impacto significativo en estos sensores, ya que de ella dependen tanto la vida útil como la intensidad de la luminiscencia. Sin embargo, la mayoría de los sensores ópticos de OD utilizan un termistor que ajusta automáticamente la temperatura y corrige los datos.

La conclusión: para un proyecto de monitoreo a largo plazo con una fuente de energía confiable, especialmente en áreas remotas que son difíciles de mantener, un sensor óptico de oxígeno disuelto suele ser la mejor opción.

Sensores electroquímicos de OD

Los sensores electroquímicos de oxígeno disuelto vienen en dos variedades básicas: polarográficos y galvánicos. Ambas variedades incluyen una solución electrolítica que contiene un cátodo y un ánodo (dos electrodos polarizados). Una membrana delgada y semipermeable separa la solución que contiene los electrodos y la muestra.

Dependiendo de qué tan alta sea la presión de oxígeno en el agua, el oxígeno disuelto pasa a través de la membrana a una velocidad proporcional. Cuando llega al cátodo, el oxígeno se consume, creando una corriente eléctrica que se relaciona directamente con la concentración de oxígeno. Finalmente, la corriente llega al ánodo, a una velocidad proporcional a la presión parcial de oxígeno de la muestra.

Los sensores electroquímicos pueden ser complicados en aguas tranquilas o en el laboratorio, donde sensores de OD debe agitarse en la solución para evitar mediciones artificialmente bajas de OD en escenarios sin flujo. Para evitar este problema, simplemente agite los sensores electroquímicos de OD en la muestra hasta que los niveles de OD dejen de aumentar.

Sensores polarográficos de OD

Los sensores polarográficos de oxígeno disuelto pueden ser sensores de pulso rápido o de estado estacionario. Un sensor polarográfico de oxígeno disuelto de pulso rápido funciona de manera similar a un sensor polarográfico de OD de estado estacionario, y ambos tienen los mismos electrodos y procesos. Sin embargo, un sensor polarográfico de oxígeno disuelto de pulso rápido se enciende y apaga cada pocos segundos, lo que reduce la dependencia del flujo y elimina la necesidad de agitar la muestra.

Ambos tipos de sensores polarográficos de OD constan de un cátodo fabricado con un metal de categoría “noble” como el platino o el oro, y un ánodo de plata, ambos en una solución de cloruro de potasio. Aparte de eso, funcionan de manera similar a otros sensores electroquímicos.

Los sensores polarográficos de OD tienen ventajas y desventajas. Sus beneficios incluyen ser muy rentables y ofrecer un tiempo de respuesta rápido una vez que están en acción. En términos de desventajas, este tipo de sensor requiere un tiempo de calentamiento antes de poder dar una lectura, generalmente de cinco a 60 minutos. También requieren un mantenimiento frecuente, especialmente porque el revestimiento del ánodo puede oxidarse y degradar su rendimiento.

La conclusión: para proyectos con un presupuesto reducido que necesitan un tiempo de respuesta donde haya tiempo de calentamiento disponible, este es el mejor tipo de sensor.