اندازه گیری چگالی با هیدرومتر؛ ساده اما ناکافی!

هیدرومتر یا چگالی سنج وسیله ای است برای اندازه گیری چگالی نسبی مایعات و وزن مخصوص که بر اساس اصل ارشمیدس کار می کند. این ابزار در صنایع مختلف برای کنترل کیفیت مایعات کاربرد دارد. اما پرسش اینجاست: آیا این دستگاه می تواند کیفیت مواد را به طور دقیق بررسی کند؟

به دلیل احتمال بالای خطای کاربری، شکنندگی شیشه، محدودیت در پوشش کامل بازه‌ ۰ تا ۳ گرم بر سانتی‌متر مکعب و همچنین نیاز به استفاده از مدل‌های متعدد، امروزه مدل های دستی کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.اندازه گیری چگالی با هیدرومتر؛ ساده اما ناکافی! به جای آن، دانسیتومتر ها (هیدرومتر های دیجیتال) به کار گرفته می‌شوند؛ دستگاه‌هایی که با حداقل خطا، در کوتاه‌ترین زمان ممکن، دقیق‌ترین نتایج را ارائه می‌دهند و بهترین جایگزین برای ابزار سنتی به شمار می‌آیند.

هیدرومتر؛ ساختار و عملکرد

این ابزار از یک بدنه استوانه ای مدرج و یک بالن پر از جیوه یا گلوله های سربی ساخته می شوند. این طراحی باعث می شود که هنگام قرار گرفتن در نمونه، به صورت عمودی شناور شوند.

روش کار ساده است:

هیدرومتر داخل ظرف نمونه قرار داده می شود و متناسب با چگالی مایع، تا عمق مشخصی فرو می رود. سپس با توجه به درجه بندی روی بدنه، عدد چگالی خوانده می شود.

انواع هیدرومتر

• هیدرومتر در صنایع مختلف مانند: نفت و گاز ، صنایع شیمیایی، داروسازی، قند و شکر، صنایع غذایی و … کاربرد دارد و  به دلیل نقش مهم در اندازه گیری چگالی، انتخاب نوع مناسب دستگاه اهمیت زیادی دارد. چند نمونه رایج آن عبارتند از:
• هیدرومتر الکل: برای صنایع دارویی و آزمایشگاهی استفاده می شود و تفاوت چگالی آب و الکل را نشان می دهد.
• هیدرومتر شیر (لاکتومتر): وزن مخصوص شیر را اندازه می گیرد اما اطلاعات دقیقی از ترکیبات آن ارائه نمی دهد. برای بررسی کامل شیر به دستگاه های دیگر نیاز است.
• هیدرومتر قند (ساکارومتر): غلظت ساکارز را بر اساس تفاوت چگالی قند و آب مشخص می کند.
• هیدرومتر وزن مخصوص: چگالی نسبی مایع را نسبت به آب خالص در دمای مشخص نشان می دهد.
• هیدرومتر A.P.I: استاندارد جهانی برای اندازه گیری چگالی محصولات نفتی است و امکان مقایسه و طبقه بندی نفت خام و مشتقات آن را فراهم می کند. چگالی فرآورده های نفتی به تنهایی معیار کیفیت نیست، اما به دلیل تاثیر بر ذخیره سازی، جابجایی و احتراق، مشخصه مهمی محسوب می شود.
• هیدرومترهای دیجیتال معمولاً برای بررسی چگالی، گرانروی ویژه یا غلظت موارد زیر استفاده می‌شوند:

کاربرد ها

• اسید سولفوریک در تولید باتری‌های سرب ـ اسید
• فرآورده‌های نفتی مانند نفت خام، بنزین، گازوئیل، روغن‌موتور و بیودیزل
• حلال‌ها
• محلول‌های هیدروکسید سدیم
• شیر و فرآورده‌های لبنی
• محصولات دارویی

تاثیر عوامل محیطی بر دقت اندازه گیری

• برای افزایش دقت، باید عوامل محیطی کنترل شوند. به عنوان مثال:
• دما باعث تغییر حجم و حالت نمونه شده و روی چگالی اثر می گذارد.
• فشار هوا، ارتفاع و ویسکوزیته نیز می توانند نتیجه اندازه گیری را تغییر دهند.

ساده و کم هزینه اما پر چالش

مزیت اصلی هیدرومتر سادگی و مقرون به صرفه بودن آن است. اما معایب مهمی هم دارد:

• نیاز به هم دما بودن با شرایط کالیبراسیون
• دقت پایین نسبت به ابزارهای دیجیتال
• تاثیر کشش سطحی و ایجاد خطا در خواندن عدد

نتیجه گیری؛ جایگزین مناسب برای هیدرومتر دستی

هیدرومتر دیجیتال برند Anton Paar بهترین جایگزین برای مدل های دستی هستند. اساس کار آن ها به این شکل است که با استفاده از پمپ نمونه را وارد لوله U شکل نوسانی می کنند و بر اساس تغییرات فرکانس، چگالی و غلظت را اندازه می گیرند.

 مزایای آن ها عبارتند از:

• دقت و تکرارپذیری بالا بدون خطای کاربری
• امکان تعویض سل در محل
• ایمنی بیشتر در صنایع حساس مانند نفت و شیمیایی
• قابلیت انتقال داده ها از طریق بلوتوث

این ویژگی ها باعث شده است که این دستگاه های دیجیتال انتخابی مطمئن و کاربردی برای صنایع مختلف باشد.