50 Anos de Treinamento em Analisadores de Processo: 5 Lições-Chave Reveladas

As 5 Revelações Mais Comuns Experimentadas no Treinamento de Sistemas de Analisadores de Processo

Tony Waters, Especialista em Sistema de Amostragem, Instrutor

Um sistema de amostragem de analisador de processo é um dos sistemas mais desafiadores dentro de sua planta. Não só é desafiador de projetar, também é desafiador de operar com precisão. Se você faz um pequeno ajuste aqui, pode acabar tendo que fazer um grande em outro lugar. Não é de admirar que a Swagelok receba tantas boas perguntas e trainees atentos durante nossos cursos de treinamento de sistemas de amostragem de analisadores de processo (PASS). Ao longo dos últimos 50 anos que tenho ensinado, observei estudantes experimentando muitas epifanias. Aqui estão os cinco principais momentos "aha" dos meus trainees de sistemas de analisadores de processo ao longo dos anos:

"O Atraso de Tempo é Frequentemente Maior do que Eu Esperava"

A maioria dos trainees não considera a importância de abordar o atraso de tempo em um sistema de instrumentação analítica e muitas vezes se surpreende com o quão tarde algumas medições do analisador são recebidas. O padrão da indústria é de cerca de um minuto para um tempo de resposta — da coleta de uma amostra à obtenção de uma leitura. Este curto período fornece leituras quase em tempo real das condições do processo, permitindo que você faça ajustes imediatos e minimize produto desperdiçado.

No entanto, em alguns casos, o tempo para obter uma leitura pode ser extenso — mesmo quando o analisador está montado a apenas alguns pés do ponto de coleta do processo. Esses atrasos se tornam um problema quando excedem as expectativas do designer do sistema de amostragem. Uma estimativa imprecisa ou suposição errada sobre atraso de tempo pode resultar em controle de processo inadequado.

A única maneira de reduzir o atraso de tempo é ajustando o design do seu sistema. Fazemos um exercício prático em nossos cursos de treinamento de sistemas de analisadores de processo no qual calculamos o atraso de tempo em um sistema de amostragem típico. No exercício, nosso design inicial tem um atraso enorme de mais de cinco horas. Mas após fazer algumas modificações rápidas no sistema, reduzimos esse atraso para o padrão da indústria de um minuto. Trainees ficam maravilhados com este processo e voltam para suas próprias instalações e implementam.

"Minha Amostra Pode Não Ser Representativa das Condições do Processo"

O atraso de tempo é um problema tão crítico para corrigir porque afeta a "representatividade" da leitura da sua amostra. Em outras palavras, reflete o quão representativa a amostra é do fluido na linha de processo no momento em que você obtém sua leitura do analisador. Por exemplo, um sistema de analisador de processo com atraso de cinco horas ou mais. Se uma leitura negativa ocorre, o operador do sistema corrigirá o problema de qualidade e acreditará que o problema está resolvido. No entanto, o operador provavelmente não está ciente de que a leitura foi atrasada por mais de cinco horas. Durante esse tempo, muito produto inferior passou pelo sistema e pode já ter sido enviado a um cliente.

Mesmo quando você coleta uma amostra adequada e limita o atraso de tempo, ela ainda pode se tornar não representativa devido ao design do seu sistema de amostragem. Por exemplo, deadlegs ou espaços mortos no sistema de analisador de processo podem prender amostras antigas que podem sangrar na nova, criando uma amostra mista que não é fiel às condições de processo em tempo real.

Sua amostra também pode se contaminar devido a vazamentos — não vazamentos do próprio sistema de amostragem, mas vazamentos para dentro do sistema do ar ambiente circundante. Por exemplo, oxigênio pode vazar para um sistema contendo 100% de nitrogênio a 100 psia porque a pressão parcial de oxigênio fora do sistema é maior que sua pressão parcial dentro do sistema. Este tipo de vazamento pode ser resolvido aumentando a pressão parcial do sistema de amostragem para evitar contaminação não intencional do ar ambiente.

"Preciso Prestar Mais Atenção aos Meus Coalescers"

No treinamento de condicionamento de amostra, a maioria dos participantes acha que um coalescer é um dispositivo usado para separar e remover líquidos de uma amostra de gás. Embora isto seja parcialmente verdadeiro, esta crença é apenas precisa para líquidos suspensos na forma de aerossol. Aerossol está presente em muitas amostras de gás porque dispositivos de aceleração como ciclones ou separadores de gravidade são incapazes de separar gotículas líquidas. Um coalescer instalado no sistema de amostragem permite que as pequenas gotículas se unam e combinem em gotas maiores que separam mais facilmente por gravidade.

Trainees ficam surpresos ao aprender que duas condições tipicamente tornarão um coalescer ineficaz. Primeiro, líquido livre (ou seja, líquido que não é aerossol) fluirá direto através de um coalescer com quase nenhuma separação devido ao tamanho massivo das gotículas líquidas. Em segundo lugar, quando a taxa de fluxo através de um coalescer é muito alta, as gotículas finas de aerossol serão empurradas além dos elementos do coalescer e não serão removidas do caminho de fluxo. Ambos os cenários aumentam o potencial de gotículas de aerossol atingirem o analisador e reduzirem a confiabilidade de suas leituras — tornando o coalescer inútil.

"Vaporizar um Líquido Pode Ser Problemático"

Muitos trainees acham que vaporizar uma amostra líquida é fácil — mas muito pode dar errado. O objetivo é converter o líquido em estado de vapor instantaneamente derrubando a pressão do líquido rapidamente. No entanto, em vez de fazer o flash da amostra toda em vapor, você pode criar involuntariamente uma amostra fracionada através de uma combinação de vaporização e evaporação. Uma vez que uma amostra fraciona, ela não é mais adequada para análise.

Em tal cenário, moléculas de gás mais leves evaporam primeiro e movem-se a jusante para o analisador, enquanto moléculas mais pesadas permanecem para trás na fase líquida. Como resultado, a amostra que atinge o analisador não representa mais precisamente o produto retirado da linha de processo. Entendendo o que ocorre durante a vaporização e aprendendo mais sobre gerenciamento de vaporização em um sistema analítico, você pode prevenir que isso ocorra no futuro.

"Condensação Pode Ser Desafiadora — mas Corrigi-la é Simples"

Condensação é talvez o problema mais comum experimentado com amostras de gás. Trainees ficam surpresos ao aprender quão rapidamente gases esfriam (e quão lentamente líquidos o fazem). No entanto, eles também ficam felizes em aprender que é fácil prever quando a condensação ocorrerá e que temperatura é necessária para impedi-la.

Considere um sistema que reduz a pressão de uma amostra de gás em uma estação de campo, que deve ser localizada o mais próximo possível do ponto de coleta. Lembre-se, quase todos os gases perdem calor durante uma queda de pressão (um fenômeno conhecido como efeito Joule-Thomson). Se sua queda de pressão for minúscula, você pode provavelmente usar um regulador redutor de pressão simples sem preocupação de produzir condensação. No entanto, uma queda de pressão significativa de gás causará condensação devido à perda significativa de calor. Isso é ainda mais provável quando o gás está próximo de sua temperatura de ponto de orvalho.

Design de sistema de amostragem de analisador de processo é uma jornada de descoberta ao longo da vida. Sempre há algo novo para descobrir. Após 50 anos de experiência com sistemas de amostragem, ainda estou aprendendo — e até alcanço um momento "aha" meu de vez em quando. Treinamento é chave para aprimorar suas habilidades e descobrir o que você ainda tem para aprender. Mesmo quando você está no campo, provavelmente experimentará algumas epifanias próprias que podem levar a leituras de sistemas de analisadores de processo mais precisas e confiáveis para todos.

Sobre o Autor

Tony Waters é um especialista e consultor da indústria para a Swagelok. Com mais de 50 anos de experiência com analisadores de processo e seus sistemas de amostragem, ele trabalhou em papéis de engenharia e marketing para um fabricante de analisadores, um usuário final e um integrador de sistemas. Ele fundou três empresas para fornecer serviços especializados de analisadores para indústrias de processo e é um especialista na aplicação de analisadores de processo em refinarias e plantas químicas.