8 desafios comuns de precisão do analisador de processos

Sistemas de amostragem:8 desafios comuns de precisão do analisador de processos

Tony Waters, especialista em sistemas de amostragem e instrutor

Os sistemas de amostragem estão entre os sistemas mais complexos de uma planta. Eles apresentam vários componentes e processos que devem trabalhar juntos para produzir uma leitura analítica das condições do fluxo do processo. Essa leitura deve ser precisa e oportuna, pois esse importante resultado será usado para atingir os objetivos de controle de uma planta. No entanto, os engenheiros e técnicos de uma fábrica sabem que um sistema de amostragem pode ser complicado. Cada elemento do sistema tem o potencial de afetar a precisão do analisador de processo. Para ajudar sua equipe a melhorar a confiabilidade do analisador, os engenheiros de campo da Swagelok identificaram oito desafios comuns que afetam a precisão de um sistema.

Impacto na precisão do analisador

Erros de projeto em sistemas de amostragem podem ameaçar a integridade da amostra, impactando o seguinte:

• Representatividade: Falhas de projeto podem fazer com que a amostra não represente com precisão o processo e até mesmo distorça a composição química do fluido do processo de maneira imprevista ou não intencional. O sistema requer uma amostra representativa para garantir que a medição atenda aos objetivos de controle.
• Pontualidade: Se ocorrer um atraso excessivo entre a captura de uma amostra e a obtenção de uma leitura do analisador, uma planta pode arriscar a perda de produto ou reprocessamento caro para corrigir um erro de produção. Um tempo de resposta padrão do setor é de um minuto.
• Compatibilidade: Se a temperatura, pressão, vazão e/ou estado não corresponderem aos requisitos do analisador de processo, a amostra poderá danificar o analisador ou comprometer sua precisão. Além disso, os resultados precisos do analisador ajudam a manter um ambiente de planta seguro, sinalizando condições operacionais potencialmente perigosas.

Identificando e abordando desafios comuns

Desafio 1:locais de toque inadequados

Escolher um local de toque pode ser uma decisão diferenciada. Um objetivo é evitar atrasos. Se a torneira estiver em uma seção de baixo fluxo do tubo do processo, levará mais tempo para que qualquer alteração nos produtos químicos do processo apareça em um resultado analítico. Volumes de mistura, como fundo de torre, tanque ou tambor, também são uma grande fonte de atraso. Além disso, os projetistas do sistema devem escolher um local onde a amostra será bem misturada, como a jusante da turbulência induzida de uma descarga de bomba, orifício de fluxo ou cotovelo de tubulação.

Desafio 2:investigar o uso indevido

Ao usar uma sonda para capturar uma amostra, idealmente ela deve ser longa o suficiente para atingir o terço médio do tubo de processo, de modo que você esteja extraindo uma amostra representativa. Você também obterá um resultado mais oportuno próximo ao centro do tubo de processo porque o fluxo é mais rápido lá. No entanto, você deve sempre calcular o comprimento máximo permitido para garantir que sua sonda não sofra vibração ressonante. Às vezes é suficiente obter apenas 15% de inserção no diâmetro do tubo. A sonda não deve ser mais larga do que o necessário porque grandes volumes levam a atrasos de tempo. Se usar apenas um bico, sem sonda, o sistema provavelmente terá um volume muito maior, levando a um atraso significativo.

Desafio 3:Projetos de estação de campo incorretos

Com uma amostra de gás, os projetistas do sistema desejarão reduzir a pressão o mais rápido possível (para 10-15 psig, ou até 5 psig se o projeto do sistema permitir). Os gases de alta pressão se movem mais lentamente porque as moléculas são compactadas, levando a um atraso de tempo. Além disso, a baixa pressão reduz o risco de condensação, algo que você deseja evitar porque não é compatível com muitos analisadores de processo de gás e compromete a representatividade da amostra. Outra razão para manter a baixa pressão é a segurança para os operadores e técnicos.

Um regulador na estação de campo reduz a pressão na amostra, permitindo que ela flua mais rapidamente para o analisador.

Desafio 4:pular um loop rápido

Ao vaporizar uma amostra líquida, seu sistema de amostragem pode precisar de um loop rápido ou desvio a montante do regulador de vaporização. Caso contrário, a amostra de líquido pode fluir muito lentamente, levando a um atraso de tempo porque um pequeno volume de líquido produzirá um grande volume de gás. Sem um loop rápido, pode haver mais de 100 mL de volume de líquido em movimento lento a montante do regulador, o que pode levar a muitas horas de atraso.

Desafio 5:Deadlegs

Deadlegs comprometem a representatividade de uma amostra armazenando moléculas de amostra antigas e sangrando-as lentamente na nova amostra. Qualquer tee ou cruzamento na linha de amostra é um deadleg, a menos que todas as suas portas estejam fluindo. Alguns exemplos incluem medidores ou interruptores, válvulas de alívio de pressão ou pontos de amostra de laboratório. Deadlegs são mais propensos a comprometer um resultado analítico quando você está alternando para um fluxo de baixa concentração de um fluxo de alta concentração. Deadlegs também são mais propensos a ser um problema em fluxo baixo. Deadlegs em uma linha direta para o analisador devem ser movidos ou removidos.

Desafio 6:contaminação entre fluxos

Uma única válvula de três vias não é uma barreira suficiente entre o fluido de calibração e a amostra. Com esse arranjo, o fluido de calibração pode vazar pela sede da válvula e contaminar a amostra – ou, mais provavelmente, a amostra do fluxo do processo pode vazar no fluido de calibração. Qualquer cenário estragará a análise. Uma configuração melhor é uma configuração de bloqueio e sangria duplo, que garante que qualquer vazamento de qualquer porta bloqueada vá para uma linha de sangria ou ventilação e não para a amostra.

Desafio 7:Temperatura e Pressão Inadequadas

Cuidado com as mudanças de fase em suas amostras, pois você deseja evitar uma mudança de fase parcial. As amostras de fase mista não são representativas e provavelmente não são compatíveis com o seu analisador. Não é difícil determinar se sua amostra está mudando de fase. Um programa de software pode produzir um diagrama de fases para a composição química do seu sistema. Como regra, você deseja manter as amostras de gás acima do ponto de orvalho (para que não condensem) e as amostras de líquido abaixo do ponto de bolha (para que os componentes mais leves não fervam). Se você estiver aquecendo sua linha, você deve aquecer tudo porque mesmo alguns centímetros de linha não aquecida são suficientes para diminuir a temperatura e causar condensação. Procure manter os gases cerca de 20°C acima do ponto de orvalho.

Desafio 8:Condicionamento inadequado da amostra

Em um sistema de condição de amostragem, você deseja remover líquidos de uma amostra de gás porque eles podem danificar seu analisador de processo e comprometer seu resultado analítico. Você pode remover gotículas grandes em uma amostra de gás com gravidade (por meio de um pote knockout ou tubo de retorno) ou inércia (por meio de um separador cinético ou ciclone). Mas gotículas muito finas suspensas como aerossol requerem um coalescedor. No entanto, é importante entender que os coalescentes não filtrarão grandes gotas. Além disso, se a taxa de fluxo for muito alta, gotículas menores serão empurradas pelos elementos do coalescedor e não escorrerão como deveriam. Finalmente, quando sua amostra sair do coalescedor, ela ficará saturada – perto do ponto de orvalho e perto de condensar novamente. É útil fugir do ponto de orvalho aumentando a temperatura ou diminuindo a pressão. Você pode criar uma queda de pressão com uma válvula de agulha.

Para obter mais informações sobre como identificar e lidar com ameaças à precisão do analisador de processos em sistemas de amostragem, explore os cursos de treinamento prático do sistema de amostragem da Swagelok ou entre em contato com o centro de vendas e serviço local da Swagelok para obter uma cópia de Sistemas de amostragem industrial , o livro-texto no qual se baseiam os cursos de treinamento da Swagelok.