4 áreas a serem inspecionadas ao medir o atraso de tempo em sistemas de amostragem

4 áreas a serem inspecionadas ao medir o atraso de tempo em sistemas de amostragem

Karim Mahraz, gerente de produto

Em um sistema de amostragem do analisador de processo, sempre há um atraso entre o momento em que você coleta a amostra e o momento em que obtém uma leitura.

O atraso de tempo é cumulativo, representando o tempo total que uma amostra leva para viajar da torneira na linha de processo até o analisador de processo, onde os resultados são obtidos. Esse atraso de tempo pode ser maior do que você pensa e subestimá-lo pode levar a um controle de processo inferior. Se você estiver assumindo que seu atraso de tempo é igual a um minuto, mas na verdade são duas horas, suas leituras do analisador podem não ser mais relevantes ou propositais. Você deseja minimizar esse atraso, com um objetivo comum de um minuto ou menos desde o toque até a leitura do analisador.

Você encontrará causas de atraso em todo o seu sistema de instrumentação analítica. Aqui estão quatro áreas principais a serem examinadas para começar a reduzir o atraso de tempo do seu sistema:

1. Atraso na sondagem
2. Atraso no transporte de amostras (incluindo a estação de campo e linhas de transporte)
3. Atraso no condicionamento de amostragem (incluindo troca de fluxo)
4. Atraso no analisador

1. Atraso de tempo na sonda

Evite sondas de amostra muito grandes. A sonda deve ser longa o suficiente para atingir o terço médio do diâmetro da linha de processo, onde o fluxo se move mais rápido e fornece a amostra mais limpa e representativa. Não deve ser mais longo – ou mais largo – do que o necessário, pois quanto maior o volume da sonda, maior o atraso.

A localização da torneira no tubo de processo é outra questão relacionada a ser considerada. Se você localizar a sonda perto de uma seção de baixo fluxo do tubo do processo, será necessário esperar mais tempo para que qualquer alteração nos produtos químicos do processo apareça. Por exemplo, novas moléculas entrando em um tanque ou tambor de grande volume criarão um “volume de mistura”, com moléculas novas e antigas aparecendo na saída até que o volume seja totalmente purgado. Para reduzir o atraso de tempo, você não deve localizar a torneira a jusante de um volume de mistura. Em vez disso, posicione a torneira a montante dessas fontes de atraso no processo, incluindo tambores, tanques, pernas mortas e linhas estagnadas.

2. Atraso no Transporte de Amostras

• Locais de toque de amostra remotos: Quanto mais uma amostra tiver que viajar para análise, maior será o atraso. Localize a torneira o mais próximo possível do analisador. Para linhas de transporte mais longas, considere usar um loop rápido para acelerar o fluxo e fornecer ao analisador uma amostra mais recente.
• Comprimento e diâmetro da linha: Quanto mais a amostra tiver que se mover e quanto maior for o volume interno das linhas de transporte, maior será o atraso de tempo. Para reduzir esse atraso, calcule e ajuste o comprimento e o diâmetro da linha de acordo para garantir a precisão.
• Baixa pressão em uma linha de transporte de amostras líquidas: Para amostras líquidas, o local da torneira deve fornecer pressão suficiente para fornecer a amostra através das linhas de transporte ou loop rápido sem bomba. Evite adicionar variáveis ​​extras caras, como uma bomba, pois elas aumentam o atraso.
• Alta pressão em uma linha de transporte de amostra de gás: Com um gás, quanto maior a pressão, mais lento o fluxo. Para acelerar o fluxo – e, portanto, reduzir o atraso – reduza a pressão. Por exemplo, com metade da pressão, você terá metade do tempo de atraso.

3. Atraso de tempo nos sistemas de condicionamento de amostra

• Peças não purgadas que causam pernas mortas: Uma perna morta é um volume lateral não purgado que permite que as moléculas se difundam para dentro e para fora da mídia do sistema em fluxo. Qualquer tee ou cruzamento na linha de amostra analisada é uma perna morta, a menos que todas as suas portas estejam fluindo. Pernas mortas comuns incluem pontos de conexão para medidores de pressão e temperatura, válvulas de purga e sangria, manifolds de calibração e pontos de amostragem de laboratório. Você precisará purgar essas áreas antes de realizar análises de amostra, porque o período de purga contribui para o atraso. A realocação da perna morta (como um medidor) às vezes é a solução mais simples.
• Adsorção de amostras em paredes de tubos e filtros: Quando uma amostra toca as paredes de um tubo ou qualquer outra superfície sólida, algumas de suas moléculas aderem a essa superfície. Em uma análise de partes por milhão (ppm), a perda de moléculas devido à adsorção (ou ganho por dessorção) pode ser significativa. A perda é apenas estatisticamente significativa, no entanto, com amostras de gás. Preocupe-se com a adsorção com uma amostra líquida apenas quando estiver medindo menos de 1 ppm. Para amostras de gás, crie tempos de espera suficientes entre a troca de fontes para permitir que as moléculas de gás anteriores sejam limpas.
• Altos volumes de componentes internos: Para garantir uma amostra representativa – e obter leituras precisas do analisador – todo o volume de cada dispositivo no caminho do fluxo deve ser purgado. Se você tiver um dispositivo de grande volume, como um filtro ou coalescedor, dê tempo suficiente para purgá-lo completamente. Um guia geral seria lavar o dispositivo com três vezes o seu volume. Minimize o tamanho desses componentes quando possível.

4. Atraso de tempo no analisador

• Tempos de resposta do analisador descontínuo: Certos analisadores levam mais tempo do que outros para realizar suas análises devido a processos que ocorrem dentro do analisador. Por exemplo, um colorímetro precisa desenvolver sua cor medida antes de concluir uma análise, e um cromatógrafo a gás precisa separar seus componentes medidos antes de analisá-los.
• Tempos de resposta do analisador contínuo: Alguns analisadores funcionam continuamente, mas mesmo estes não fornecem um resultado imediato, por isso há sempre algum atraso.
• Tempos de resposta manual do operador do sistema: Ao gerenciar manualmente o processo de análise de amostras, certifique-se de levar em consideração o inevitável atraso que ocorre antes que o operador perceba e responda aos ajustes necessários do sistema.

Conheça seu atraso para permitir respostas precisas do sistema

É importante reconhecer quanto tempo se passou entre o momento em que a amostra é retirada pela primeira vez da linha de processo na torneira, quando a amostra chega ao analisador e quando você recebe seu resultado. Uma suposição errada sobre esse lapso de tempo significa que você não entende a relação entre o que está na linha do processo e o resultado analítico. Compreender os elementos de seu sistema de amostragem suscetíveis a atraso discutidos neste artigo (sonda, transporte de amostra, condicionamento de amostra e analisador) levará a conclusões sobre onde o atraso está ocorrendo em seu sistema e melhorará o controle geral do processo.