Sensor de Oxígeno. El sensor de oxígeno puede ser utilizado con los recolectores de datos ITP-C, MultiLogPRO o TriLink.

Transcripción

1 Sensor de Oxígeno DT222A El sensor de oxígeno puede ser utilizado con los recolectores de datos ITP-C, MultiLogPRO o TriLink. El sensor de oxígeno es un electrodo de oxígeno galvanizado libre de mantenimiento, capaz de medir % de O 2 en el aire y concentración de oxígeno en soluciones acuosas en mg/l. El sensor de oxígeno puede ser usado para realizar una amplia variedad de experimentos para determinar cambios en el porcentaje de O 2 en el aire y niveles de oxígeno disuelto, especialmente en acuarios, fotosíntesis y respiración de plantas, y monitoreo de la respiración humana. El sensor de oxígeno consta de un electrodo galvanizado sensible al oxígeno con una unidad de procesamiento (adaptador de oxígeno, equipado con una perilla de calibración) y una tapa para almacenaje. Se puede elegir el rango directamente desde el recolector de datos mediante el programa MultiLab. El sensor de oxígeno debe ser calibrado antes de cada medición. Experimentos típicos Monitoreo de la respiración humana. Monitoreo de cambios en niveles de oxígeno durante la fotosíntesis y respiración de las plantas. Monitoreo de concentración de oxígeno disuelto resultante de la fotosíntesis y respiración en un acuario que contiene plantas y/o peces. Demostración de cómo el oxígeno es removido del aire al respirar de nuevo una muestra de aire dentro de una bolsa de papel, usando diferentes patrones de respiración. Monitoreo del patrón entre niveles de luz y de oxígeno disuelto, en acuarios con maleza. Pruebas in situ en arroyos y estanques o lagos para evaluar la capacidad del agua para mantener diferentes tipos de plantas y vida animal. Respiración de animales, insectos y semillas germinadas. Consumo de oxígeno de la levadura en respiración de azúcares. Monitoreo del efecto de cambio de temperatura en la solubilidad de oxígeno. Fermentación de yogurt. Oxidación de metales. Descubrimiento del cambio en el nivel de oxígeno durante la combustión uso de una vela en un frasco de vidrio. 1

2 Modo de funcionamiento El sensor de oxígeno usa una membrana delgada para cubrir una capa de sistema de dos electrodos y electrolito (elaborado de metales mezclados), donde los dos metales tienen diferentes potenciales para su par metal-oxígeno. El potencial de salida depende de los metales elegidos para el sensor y la cantidad de oxígeno en la solución a preparar. El oxígeno se difunde a través de la membrana y reacciona con los dos metales en su interior. Se desarrolla una corriente eléctrica que es proporcional a la presión parcial de oxígeno en la muestra y a la concentración de oxígeno disuelto. El adaptador amplifica la corriente y la convierte de 0 a 5 voltios aceptados por el recolector de datos. Especificaciones del sensor Rango: Precisión: Resolución (12-bit): Compensación de Temperatura: Tiempo de Respuesta para 95% de la Lectura: Ritmo de Muestreo Predefinido: Características: Almacenaje del Sensor: mg/l DO % O 2 7% sobre el rango completo 0 14mg/L mg/l 0 25% 0.007% No Hasta 2 minutos 10 muestras por segundo Equipado con perilla de calibración. Electrodo galvanizado de oxígeno disuelto libre de mantenimiento. Almacene el electrodo de oxígeno cerrado con su tapa. Contenido Conjunto de Adaptador y Electrodo de Oxígeno Adaptador únicamente Electrodo de Oxígeno DT222A DT222 DT118 2

3 Configuración del equipamiento 1. Conecte el electrodo al adaptador. 2. Conecte el adaptador a la entrada del recolector de datos. Notas técnicas Si se colocan otros sensores del tipo electroquímicos (como ph y Conductividad) en la misma solución al mismo tiempo, y conectados al mismo recolector de datos, sus señales pueden interferirse entre sí. Mantenga los sensores lo más apartados de sí como sea posible; la distancia requerida dependerá de la conductividad de la solución. Si no obstante hay problemas, pruebe conectar algunos sensores a otro recolector de datos o haga las mediciones con un sensor a la vez. Es importante mezclar la solución durante la medición ya que el consumo de oxígeno del sensor puede reducir momentáneamente la concentración de oxígeno en la superficie del sensor. La temperatura de la muestra debe de ser 25 C ya que el sensor de oxígeno sólo puede ser calibrado a 25 C. No permita que queden atrapadas burbujas de aire en la superficie de la membrana, ya que las burbujas de aire harán que la lectura muestre saturación de oxígeno. La membrana del electrodo de DO 2 es muy robusta, en comparación con otros electrodos. Su función es más de barrera física (permeable al O 2 ) que ser una membrana de tipo de reactivo químico. Al trabajar con aguas estancadas, es determinante cuidar la vida útil del sensor evitando estirar, rayar o ensuciar la membrana. Las únicas áreas problemáticas de la membrana son: o Rasguños o grietas Los rasguños pueden cambiar la precisión del sensor, las grietas causan fallo inmediato. o Suciedad en la membrana Afecta la medición sólo si impide la permeabilidad al DO en la membrana. No es tan común que suceda en estanques, pero si en lugares de aguas de desecho. o Elongación de la membrana El grosor y la posición de la membrana en el cátodo son parámetros críticos en la medición. El electrodo de oxígeno se entrega con una tapa protectora que cubre la membrana. Antes de usar el electrodo por primera vez remueva la tapa protectora. El sensor se entrega con una tapa para almacenaje. El almacenaje inapropiado sin la tapa de almacenaje anula la garantía. 3

4 Compensación de Temperatura La concentración de DO en el agua varía con la temperatura. El recolector de datos asume que la temperatura es de 25 C. Corrección de Altitud y Salinidad La presencia de sales disueltas y/o parámetros de altitud limitan la cantidad de oxígeno que puede disolverse en el agua. La relación entre la concentración de oxígeno y la presión parcial varía con la salinidad de cada muestra, por ello el recolector de datos brinda la posibilidad de corrección manual por salinidad y altitud en una concentración iónica (ver el Procedimiento de Calibración a continuación). Uso del Sensor de Oxígeno con el ITP-C y el programa MultiLab Selección del Rango De modo predeterminado, el MultiLab muestra el rango del sensor (en modo Auto ID) como Oxígeno DO 2 (0 14mg/L). Para configurar el ITP-C al rango O 2 (0 25%): 1. Ejecute el programa MultiLab CE. 2. Conecte el sensor de oxígeno a la entrada de sensor del recolector de datos (comenzando por la I/O-1). 3. Presione Asistente de Configuración en la barra de herramientas principal. 4. Retire la marca de la opción Auto Detección de Sensor. 5. De las opciones disponibles al lado de la entrada del sensor, seleccione Oxígeno O %. 6. Programe el ritmo de muestreo y el número de muestras en el recolector de datos. 7. Presione Ejecutar en la barra de herramientas principal para iniciar la medición. Calibración Para Calibración en Aire: 1. Conecte el sensor de oxígeno a la entrada del ITP-C (iniciando por la I/O-1). 2. Configure el ITP-C al rango Oxígeno O 2 (0 25%) (ver la sección Selección del Rango anterior). 3. Elija mostrar Tabla en la barra de herramientas principal. 4. Sostenga el electrodo en el aire. 4

5 5. Presione Ejecutar para iniciar el registro y gire la perilla en el Adaptador de Oxígeno hasta que se muestre un valor de 20.9%. 6. Espere 1 a 2 minutos para que la lectura se estabilice en 20.9%. 7. Presione Detener en la barra de herramientas principal. 8. Ahora puede empezar a usar el sensor de oxígeno de forma normal. Nota: No se recomienda este método cuando la temperatura del aire cambia (por ejemplo, cuando el aire acondicionado se enciende y apaga, o si hay mucho viento). Para Calibración en Agua: De forma preestablecida, el MultiLab muestra el rango del sensor (en modo Auto ID) como Oxígeno DO 2 (0 14mg/L). 1. La muestra de agua debe estar equilibrada con la temperatura de la habitación (25 C). 2. Asegúrese de que el agua esté saturada con oxígeno: Un método simple es vaciar agua lentamente de un contenedor a otro varias veces. Otro método es introducir burbujas en el agua, pero no lo haga soplando en un tubo, ya que el aliento tiene más CO 2 que aire del ambiente. Mezcle el agua mediante un agitador magnético durante un rato. Asegúrese de que la velocidad de mezcla sea rápida, que se forme un remolino grande y que se introduzcan burbujas en el agua. 3. Conecte el sensor de oxígeno a la entrada de sensor del ITP-C (iniciando por la I/O-1). 4. Elija presentación de Tabla en la barra de herramientas principal. 5. Configure la altitud atmosférica y la salinidad del agua adecuadas: a. Seleccione Recolector > Calibración de DO 2 del menú principal. b. Del menú de opciones de Salinidad (ppt), seleccione el valor de salinidad de la solución (el agua destilada tiene 0 ppt de salinidad). c. Del menú de opciones de Altitud (pies) seleccione el valor de altitud. d. El ITP-C mostrará el nivel de saturación a 25 C. Tome nota del nivel del saturación Máx. DO 2 (mg/l). e. Presione Cerrar. 6. Sujete o fije el electrodo en el agua. No permita que el electrodo descanse en el fondo del recipiente. 7. Presione Ejecutar para iniciar el registro de datos y gire la perilla del Adaptador de Oxígeno hasta que se muestre el valor Máx. DO 2 (mg/l) (el mismo valor que anotó anteriormente). 8. Espere 1 a 2 minutos a que se estabilice la lectura. 5

6 9. Presione Detener en la barra de herramientas principal. 10. Ahora puede usar el electrodo de forma normal. Nota: Para el uso de este método, el agua debe estar completamente saturada de aire. La mejor forma de asegurarse de ello es mezclando el agua con un agitador durante 2 a 3 minutos. Preparando una Medición 1. Seleccione el rango de medición (vea la sección Selección del Rango anterior). 2. Calibre el electrodo usando alguno de los métodos descritos (vea la sección Calibración anterior). 3. Programe el ritmo de muestreo y el número de muestras en el recolector de datos. 4. Presione Ejecutar en la barra de herramientas principal para iniciar la medición. Uso del Sensor de Oxígeno con el MultiLogPRO o TriLink y el Programa MultiLab Selección del Rango De forma preestablecida el MultiLab mostrará el rango, en modo Auto ID, como Oxígeno DO 2 (0 14mg/L). Para configurar el rango del recolector de datos a Oxígeno O 2 (0 25%): 1. Configure el MultiLogPRO o TriLink al modo de 8-Entradas. 2. Conecte el sensor de oxígeno a la entrada de sensor del MultiLogPRO o TriLink (iniciando por la I/O-1). 3. Presione Asistente de Configuración en la barra de herramientas principal. 4. En el menú de opciones junto a la entrada del sensor seleccione Oxígeno O %. 5. Programe el ritmo de muestreo y el número de muestras en el recolector de datos. 6. Presione Ejecutar en la barra de herramientas principal para iniciar la medición. Calibración Para Calibración en Aire: 1. Conecte el sensor de oxígeno a la entrada del Recolector de Datos (iniciando por la I/O-1). 2. Configure el Recolector de Datos al rango Oxígeno O 2 (0 25%) (ver la sección Selección del Rango anterior). 3. Sostenga el electrodo en el aire. 4. Presione Ejecutar para iniciar el registro y gire la perilla en el Adaptador de Oxígeno hasta que se muestre un valor de 20.9%. 5. Espere 1 a 2 minutos para que la lectura se estabilice en 20.9%. 6

7 6. Presione Detener en la barra de herramientas principal. 7. Ahora puede empezar a usar el sensor de oxígeno de forma normal. Nota: No se recomienda este método cuando la temperatura del aire cambia (por ejemplo, cuando el aire acondicionado se enciende y apaga, o si hay mucho viento). Para Calibración en Agua: De forma preestablecida, el MultiLab muestra el rango del sensor (en modo Auto ID) como Oxígeno DO 2 (0 14mg/L). 1. La muestra de agua debe estar equilibrada con la temperatura de la habitación (25 C). 2. Asegúrese de que el agua esté saturada con oxígeno: Un método simple es vaciar agua lentamente de un contenedor a otro varias veces. Otro método es introducir burbujas en el agua, pero no lo haga soplando en un tubo, ya que el aliento tiene más CO 2 que aire del ambiente. Mezcle el agua mediante un agitador magnético durante un rato. Asegúrese de que la velocidad de mezcla sea rápida, que se forme un remolino grande y que se introduzcan burbujas en el agua. 3. Conecte el sensor de oxígeno a la entrada de sensor del Recolector de Datos (iniciando por la I/O-1). 4. Configure la altitud atmosférica y la salinidad del agua adecuadas. Utilice el comando Calibración de DO 2 del menú Configuración en el MultiLogPRO: a. En la pantalla de MENU PRINCIPAL, use los botones de flechas para seleccionar el icono Configuración del Sistema, y después presione Intro para mostrar la pantalla de configuración. b. Presione el botón Intro tres veces para seleccionar Calibración DO 2. c. Presione el botón de flecha Avanzar para entrar a la pantalla de calibración DO 2. d. Use los botones de flechas para seleccionar la salinidad entre 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 y 35 ppt, y presione el botón Intro para confirmar y moverse a Calibrar Altitud. e. Use los botones de flechas para seleccionar altitud entre 0, 500, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000 y 3500 pies y presione el botón Intro para confirmar. 7

8 f. El MultiLogPRO mostrará el nivel de saturación a 25 C y saldrá de la pantalla de calibración DO 2. Tome nota del nivel de saturación. Los nuevos parámetros de calibración se guardarán hasta la siguiente ocasión que los cambie. g. Presione el botón Escape dos veces para regresar al menú principal. 5. Sujete o fije el electrodo en el agua. No permita que el electrodo descanse en el fondo del recipiente. 6. Presione Ejecutar para iniciar el registro de datos y gire la perilla del Adaptador de Oxígeno hasta que se muestre el valor de Nivel de Saturación (el mismo valor que anotó anteriormente). 7. Espere 1 a 2 minutos a que se estabilice la lectura. 8. Presione Detener en la barra de herramientas principal. 9. Ahora puede usar el electrodo de forma normal. Nota: No se recomienda este método cuando la temperatura del aire cambia (por ejemplo, cuando el aire acondicionado se enciende y apaga, o si hay mucho viento). Preparando una Medición 1. Seleccione el rango de medición (vea la sección Selección del Rango anterior). 2. Calibre el electrodo usando alguno de los métodos descritos (vea la sección Calibración anterior). 3. Programe el ritmo de muestreo y el número de muestras en el recolector de datos. 4. Presione Ejecutar en la barra de herramientas principal para iniciar la medición. Mantenimiento y Almacenaje Al finalizar la medición, remueva el electrodo de la muestra; enjuague el electrodo con agua destilada sobre un vaso de laboratorio para desechos. Seque el electrodo con una franela de laboratorio. De esta forma el electrodo está listo para una nueva medición. Es MUY IMPORTANTE almacenar el electrodo seco con el conector de cerrado y la tapa de almacenaje colocados para asegurar la funcionalidad del electrodo galvanizado por mucho tiempo. 8

9 Ejemplo de Uso del Sensor de Oxígeno Descomposición Catalítica de H 2 O 2 por la enzima Catalasa: Efecto de Concentración de la Enzima En este experimento seguiremos los cambios en el nivel de oxígeno del aire en función del tiempo, debido a que se libera oxígeno para distintas concentraciones de catalasa. Bajo concentraciones de substrato saturadas, el ritmo de la catálisis de enzimas es directamente proporcional a la concentración de la enzima. La Figura 1 a continuación muestra la carga de oxígeno del aire en función del tiempo dado a que el oxígeno se libera a diferentes concentraciones de catalasa. 0.4mg/L 0.5mg/L 0.025mg/L 0.01mg/L Soporte técnico Figura 1: Oxígeno del Aire en función del Tiempo Por favor contacte al soporte técnico de ITP Software a través de: Internet: Correo electrónico: itpsoft@itpsoft.com Garantía y derechos de autor Todos los sensores estándar de ITP Software Ltd. cuentan con una garantía de un año, la cual establece que durante un periodo de doce meses a partir de la fecha de entrega al cliente, éstos estarán sustancialmente libres de defectos significativos en los materiales y en la mano de obra. Esta garantía no cubre las roturas del producto causadas por mal uso o abuso. Esta garantía no cubre los elementos consumibles tales como electrodos, baterías, electrodos adhesivos descartables de ECG, cubetas, soluciones de almacenamiento o tampón. 9