Técnicas Seguras e Representativas de Amostragem de Gás para Análise Precisa

Melhores Práticas para Amostragem de Gases e Líquidos Voláteis

Matt Dixon, Engenheiro Sênior de Projeto Principal, Swagelok

Otimizar custos de processamento químico e manter saídas de produtos de alta qualidade exigem a captura regular de fluidos de processo representativos para análise laboratorial. A amostragem pontual — também chamada de amostragem de campo, amostragem instantânea ou simplesmente amostragem — ajuda a validar condições de processo e verificar se o produto fabricado atende a especificações internas ou baseadas no cliente. A amostragem pontual também pode ajudar a verificar leituras de analisadores online, uma forma cada vez mais popular de obter insights em tempo real sobre seu processo.

A amostragem pontual de gás apresenta um conjunto único de desafios que os operadores devem superar para obter um retrato preciso das verdadeiras condições de processo. Continue lendo enquanto exploramos esses desafios e como superá-los com as técnicas certas.

Regras Básicas para Amostragem

Gases e líquidos voláteis devem ser coletados e mantidos em temperaturas e pressões que inibam mudanças de fase, que podem alterar a composição das amostras. Lembre-se destas regras básicas:

1. A amostra deve representar o processo. Use sondas para coletar amostras do meio do tubo de processo e evite mudanças de fase durante o transporte da amostra.
2. A amostra deve ser oportuna. Minimize o tempo de transporte do ponto de coleta ao laboratório para ajudar a garantir que as condições de processo sejam representadas com precisão.
3. A amostra deve ser pura. Evite trechos mortos a montante do recipiente de amostra e permita purga e lavagem adequadas do sistema de amostragem para minimizar o potencial de contaminação.
4. A amostragem deve ser segura. A amostragem pontual envolve inerentemente um operador humano interagindo com fluidos de processo, que muitas vezes podem ser prejudiciais se houver contato direto. Por isso, seguir melhores práticas e usar sistemas de amostragem bem projetados é essencial não apenas para a precisão da amostra, mas também para a segurança do operador.

Amostragem de gases e líquidos voláteis requer considerações diferentes da amostragem de líquidos não voláteis. Este artigo foca em amostragem de gás e líquido volátil. Para estratégias de amostragem de líquidos não voláteis, leia o blog sobre Estratégias de Amostragem de Líquidos para Controlar Custos.

Como Escolher um Cilindro Adequado

Como gases e líquidos voláteis são mais suscetíveis a mudanças de fase e devem ser mantidos sob pressão para análise precisa, é necessário usar cilindros de amostra (em vez de frascos de amostra não pressurizados, mais baratos) para coleta e preservação da representatividade da amostra. Cilindros de amostra de gás também são altamente eficazes na proteção de técnicos de amostra e do meio ambiente contra fumos ou emissões se o gás for tóxico.

Como gases e líquidos voláteis são mais suscetíveis a mudanças de fase, é necessário usar cilindros de amostra.

A maioria dos cilindros de amostra é feita com tubos sem costura para espessura de parede, tamanho e capacidade consistentes, mas há algumas variáveis a considerar com base em suas necessidades específicas de amostragem. Você pode trabalhar com seu fornecedor de cilindros para escolher o tipo apropriado.

Alguns recursos a considerar ao escolher cilindros incluem:

• Conectores rápidos de fácil operação, permitindo conexão e desconexão eficientes e seguras do seu ponto de amostragem
• Transição interna suave do pescoço, que pode ajudar a eliminar fluido retido e torna os cilindros fáceis de limpar e reutilizar
• Proteção contra sobrepressão, que pode proporcionar níveis mais altos de segurança do operador. Válvulas de ruptura e alívio estão disponíveis em um tee ou podem ser integrais à válvula principal do seu cilindro.
• Composição e acabamento de material adequados, pois ligas especiais ou materiais podem ser necessários dependendo do gás ou líquido volátil sendo amostrado
• Linhas de bypass incorporadas, que podem ser benéficas para purga de resíduos tóxicos de amostra e aumentam a segurança do técnico. Uma linha de bypass permite que o fluido de purga flua através dos conectores rápidos, garantindo que, se ocorrer vazamento quando o cilindro for desconectado, o vazamento será composto de fluido de purga em vez da amostra tóxica.
• Projeto e construção duráveis. Cilindros de amostra muitas vezes devem ser transportados por distâncias consideráveis para análise laboratorial.

Como Preencher Corretamente um Cilindro

Na maioria das instâncias, é mais apropriado preencher um cilindro de amostra em orientação vertical. Existem alguns motivos para isso.

Se estiver amostrando um líquido volátil, é melhor preencher o cilindro de baixo para cima. Isso permite que qualquer gás retido que possa estar no cilindro seja expelido pelo topo enquanto é preenchido, tipicamente através de um tubo de espaço livre. Um tubo de espaço livre também permite que o cilindro mantenha alguma quantidade de espaço de vapor — um cilindro completamente cheio poderia potencialmente romper em caso de mudança inesperada de temperatura. Por outro lado, ao amostrar gases, os cilindros devem ser preenchidos de cima para baixo. Isso permite que qualquer condensação que possa ter se formado na linha seja expelida pelo fundo.

Como Manter Seus Cilindros de Amostra

Como qualquer equipamento industrial, cilindros de amostra estão sujeitos a desgaste operacional regular. Cilindros danificados ou com mau funcionamento podem apresentar risco de segurança para a equipe e podem comprometer a precisão e integridade de suas práticas de amostragem. Tudo isso torna a manutenção proativa e regular de cilindros de amostra essencial para qualquer operação centrada em amostragem. No mínimo, cilindros de amostra devem ser submetidos a inspeção anual e teste de pressão. A cada cinco anos, devem ser recertificados.

Danos podem ocorrer entre essas inspeções, no entanto. Alguns dos problemas mais comuns a observar incluem:

• Vazamento em componentes-chave, incluindo válvulas e conectores rápidos
• Corrosão resultante de problemas de compatibilidade com a amostra
• Condições de superfície interna, adsorção
• Componentes instalados incorretamente

Como Minimizar o Potencial de Erro Humano

Por necessidade, a amostragem pontual envolve um técnico coletando fisicamente uma amostra do processo — isso inerentemente introduz o potencial de erro humano no seu processo. Felizmente, existem algumas estratégias diferentes para limitar esses erros.

Documentação. Painéis de amostragem pontual podem estar disponíveis com uma placa gravada no painel, que pode conter detalhes úteis sobre como operar o painel, bem como como solicitar peças de reposição, se necessário. Instruções tornam mais fácil para qualquer técnico coletar uma amostra, mesmo que nunca tenha operado o painel antes. Documentação de peças facilita notificar seu fornecedor exatamente do que você precisa sem adivinhação.

Simplificação. Sistemas de amostragem pontual que são simples e intuitivos de operar podem adicionalmente limitar o potencial de erro humano. Por exemplo, um painel de amostragem pontual projetado especificamente para amostragem de gás pode garantir orientação adequada do cilindro e coleta de amostra de cima para baixo a cada uso. Como observado anteriormente, isso elimina o potencial de um técnico individual inserir ou coletar a amostra incorretamente. O mesmo pode ser dito para um painel projetado especificamente para amostragem de líquido volátil.

Conjuntos de válvulas engrenadas garantem que todas as válvulas necessárias para coletar uma amostra sejam ativadas na sequência correta.

Em outro lugar, conjuntos de válvulas engrenadas disponíveis garantem que todas as válvulas necessárias para coletar uma amostra sejam ativadas na sequência correta. Isso pode contribuir para coleta segura de amostra ao eliminar a necessidade do operador abrir e fechar manualmente essas mesmas válvulas. Uma função de purga também pode ser incorporada em um conjunto de válvulas engrenadas, garantindo que fluidos de purga não possam ser reintroduzidos no processo principal devido a erro humano.

Automação. Automatizar a coleta de amostra, embora com custo inicial mais alto, pode reduzir ainda mais o erro humano. Um painel automatizado pode garantir que a porta do gabinete esteja fechada corretamente, que as válvulas sejam abertas corretamente e em sequência, e que o fluxo e a pressão do produto e da purga sejam mantidos precisamente. Isso geralmente pode ser realizado conectando seus painéis de amostragem pontual a um controlador lógico programável (CLP) ou sistema de controle da planta. Certifique-se de verificar os requisitos de área perigosa em qualquer lugar onde você esteja adicionando fiação.

Em última análise, a amostragem pontual deve ser um processo que lhe dê maior confiança de que você está fornecendo um produto de alta qualidade, dentro das especificações, para seus clientes. Escolher sistemas de amostragem pontual fáceis de usar e bem projetados e seguir práticas recomendadas estabelecidas em toda a sua instalação pode contribuir para esse objetivo.

Interessado em saber mais sobre como melhorar as práticas de amostragem pontual em sua instalação? Os especialistas da Swagelok podem ajudar a avaliar suas necessidades de amostragem pontual e auxiliá-lo na escolha de um sistema adequado para você.