4 Áreas-Chave para Avaliar na Medição Precisa de Atraso de Tempo em Sistemas de Amostragem

4 Áreas para Inspecionar ao Medir Atraso de Tempo em Sistemas de Amostragem

Karim Mahraz, Gerente de Produto

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

Atraso de tempo é cumulativo, contabilizando a quantidade total de tempo que leva para uma amostra viajar do ponto de coleta na linha de processo até o analisador de processo — onde os resultados são obtidos. Este atraso de tempo pode ser mais longo do que você pensa e subestimá-lo pode levar a controle de processo inferior. Se você está 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 úteis. Você quer minimizar este atraso, com uma meta comum de um minuto ou menos do ponto de coleta à leitura do analisador.

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

1. Atraso na sonda
2. Atraso no transporte da amostra (incluindo estação de campo e linhas de transporte)
3. Atraso no condicionamento de amostra (incluindo comutação de fluxo)
4. Atraso no analisador

1. Atraso de Tempo na Sonda

Evite sondas de amostra excessivamente grandes. A sonda deve ser longa o suficiente para alcançar o terço médio do diâmetro da linha de processo, onde o fluxo se move mais rápido e fornece a amostra mais limpa e representativa. Ela não deve ser mais longa — ou mais larga — que o necessário, porque quanto maior o volume da sonda, maior o atraso.

Localização do ponto de coleta no tubo de processo é outra questão relacionada a considerar. Se você localizar a sonda perto de uma seção de baixo fluxo do tubo de processo, você precisará esperar mais tempo para qualquer mudança nos produtos químicos de processo aparecer. Por exemplo, novas moléculas entrando em um grande tanque ou tambor criarão um "volume de mistura", com moléculas novas e antigas aparecendo na saída até que o volume seja totalmente purgado. Para reduzir atraso de tempo, você não deve localizar o ponto de coleta a jusante de um volume de mistura. Em vez disso, posicione o ponto de coleta a montante de tais fontes de atraso de tempo no processo, incluindo tambores, tanques, trechos mortos e linhas estagnadas.

2. Atraso de Tempo no Transporte da Amostra

• Localizações Remotas de Ponto de Coleta: Quanto mais longe uma amostra tem que viajar para análise, maior o atraso de tempo. Localize o ponto de coleta o mais próximo possível do analisador. Para linhas de transporte mais longas, considere usar um loop rápido para acelerar o fluxo e fornecer ao seu analisador uma amostra mais recente.
• Comprimento e Diâmetro da Linha: Quanto mais longe a amostra tem que se mover e maior o volume interno das linhas de transporte, maior o atraso de tempo. Para reduzir este atraso, calcule e ajuste o comprimento e diâmetro da linha adequadamente para garantir precisão.
• Baixa Pressão em Linha de Transporte de Amostra Líquida: Para amostras líquidas, a localização do ponto de coleta deve fornecer pressão suficiente para entregar a amostra através das linhas de transporte ou loop rápido sem uma bomba. Evite adicionar variáveis extras custosas, como uma bomba, pois elas aumentam o atraso de tempo.
• Alta Pressão em 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 de tempo — reduza a pressão. Por exemplo, na metade da pressão, você obterá metade do atraso de tempo.

3. Atraso de Tempo em Sistemas de Condicionamento de Amostra

• Tees Não Purgados Causando Trechos Mortos: Um trecho morto é um volume lateral não purgado que permite moléculas difundirem dentro e fora da mídia do sistema fluido. Qualquer tee ou cruz na linha de amostra analisada é um trecho morto a menos que todas as suas portas estejam fluindo. Trechos mortos comuns incluem pontos de conexão para manômetros e transdutores, válvulas de purga e sangria, manifolds de calibração e pontos de amostragem de laboratório. Você precisará purgar estas áreas antes de realizar análises de amostra, porque o período de purga contribui para o atraso de tempo. Realocar o trecho morto (como um manômetro) é às vezes a solução mais simples.
• Adsorção de Amostras em Paredes de Tubulação e Filtros: Quando uma amostra toca as paredes da tubulação ou qualquer outra superfície sólida, algumas de suas moléculas grudam nessa superfície. Em uma análise de partes por milhão (ppm), a perda de moléculas devido à adsorção (ou ganho de desorção) pode ser significativa. A perda é apenas estatisticamente significativa, no entanto, com amostras de gás. Preocupe-se com adsorção com amostra líquida apenas quando estiver medindo menos de 1 ppm. Para amostras de gás, inclua tempos de espera suficientes entre comutação de fontes para permitir que moléculas do gás anterior se dissipem.
• Altos Volumes Internos de Componentes: Para garantir uma amostra representativa — e obter leituras precisas do analisador — o volume inteiro de cada dispositivo no caminho de fluxo deve ser purgado. Se você tem um dispositivo de grande volume, como um filtro ou coalescedor, permita tempo suficiente para purgá-lo completamente. Um guia geral seria lavar o dispositivo com três vezes seu volume. Minimize o tamanho destes componentes quando possível.

4. Atraso de Tempo no Analisador

• Tempos de Resposta Discontínuos do Analisador: Certos analisadores levam mais tempo 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 completar uma análise, e um cromatógrafo a gás precisa separar seus componentes medidos antes de analisá-los.
• Tempos de Resposta Contínuos do Analisador: Alguns analisadores rodam continuamente, mas mesmo estes não fornecem resultado imediato, então sempre há algum atraso.
• Tempos de Resposta Manuais do Operador do Sistema: Ao gerenciar manualmente o processo de análise de amostra, certifique-se de considerar o atraso de tempo inevitável que ocorre antes do operador notar e responder a ajustes necessários do sistema.

Conheça Seu Atraso de Tempo para Permitir Respostas Precisas do Sistema

É importante reconhecer quanto tempo passou entre o momento em que a amostra é primeiro retirada da linha de processo no ponto de coleta, até quando a amostra alcança o analisador até quando você recebe seu resultado. Uma suposição errada sobre este lapso de tempo significa que você não entende a relação entre o que está na linha de processo e o resultado analítico. Entender os elementos do 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 de tempo está ocorrendo dentro do seu sistema e melhorará o controle geral do processo.