Escolhendo o Módulo de Pré-Condicionamento de Amostra Ideal para Análise Precisa

Como Selecionar o Módulo de Pré-Condicionamento de Amostra Correto

Randy Rieken

Ao realizar análise de amostras em um sistema de amostragem analítica, um operador pode precisar pré-condicionar a amostra primeiro, antes que ela alcance o sistema de condicionamento de amostra próximo ao analisador. Quando esta etapa é necessária para a análise da amostra, a seleção do módulo de pré-condicionamento de amostra correto torna-se uma decisão crítica.

A escolha do módulo de pré-condicionamento depende do tipo de sistema de transporte de amostra usado e da fase atual da amostra – um gás ou um líquido. Dependendo dessas circunstâncias, existem duas opções comuns de design para pré-condicionamento de amostra:

1. Um módulo de estação de campo instalado próximo ao ponto de coleta
2. Um módulo de laço rápido instalado próximo ao analisador

Sistemas de Transporte de Amostras

Primeiro, é necessário determinar qual sistema de transporte de amostra será usado em seu sistema de amostragem. Existem dois sistemas comuns de transporte de amostra usados em aplicações de instrumentação analítica.

Um sistema de linha única transporta uma amostra até a localização do analisador e continua até o ponto final de descarte. Sistemas de transporte de linha única são comumente usados com amostras de gás. Um sistema de linha única com um módulo de estação de campo é mais provável de ser necessário se amostras de gás forem pré-condicionadas antes de entrarem na linha de transporte de amostra.

Um sistema de laço rápido, por outro lado, transporta uma amostra até as localizações do analisador, onde apenas uma pequena quantidade de fluxo passa pelo analisador e o resto retorna ao ponto de retorno do processo. Sistemas de laço rápido são comuns para amostras líquidas, mas existem situações onde um laço rápido deve ser usado para transportar uma amostra gasosa com segurança. Tipicamente, sistemas de laço rápido usarão um módulo de laço rápido para pré-condicionar a amostra após ela chegar à localização do analisador.

Módulos de Estação de Campo vs. Módulos de Laço Rápido

Uma vez determinado o sistema de transporte de amostra, uma seleção deve ser feita sobre o módulo de pré-condicionamento de amostra adequado. Você pode decidir usar um módulo de estação de campo, um módulo de laço rápido, ou nenhum. A distinção principal entre os dois módulos é quando a amostra é pré-condicionada – seja antes de entrar na linha de transporte de amostra (módulo de estação de campo) ou depois que chega à localização do analisador (módulo de laço rápido). É importante notar que um sistema de amostragem raramente usará ambos os módulos.

Figura 1: Um módulo de estação de campo montado em um sistema de transporte de linha única.

Módulos de estação de campo estão frequentemente disponíveis como subconjuntos contendo dispositivos que filtram a amostra, vaporizam uma amostra líquida ou reduzem a pressão de uma amostra de gás. Como visto acima na Figura 1, um módulo de estação de campo pré-condicionará uma amostra antes de passar para a linha de transporte de amostra. Módulos de estação de campo têm a capacidade de:

• Remover sólidos ou líquidos indesejados do fluxo.
• Alterar a pressão ou temperatura da amostra.
• Alterar o estado da amostra através de vaporização ou condensação.
• Permitir entrada de gás de calibração.

Figura 2: Um módulo de laço rápido montado em um sistema de laço rápido.

A maioria dos módulos de laço rápido é usada para amostras líquidas, embora laços rápidos estejam se tornando mais populares para amostras de gás também. Na maioria dos casos, módulos de laço rápido estão disponíveis como subconjuntos que incorporam dispositivos que controlam a taxa de fluxo e filtram a amostra analisada. A Figura 2 demonstra como um módulo de laço rápido pré-condiciona a amostra após ela chegar à localização do analisador.

Como um laço rápido quase nunca pré-condiciona amostras no campo, uma estação de campo não é necessária. Apenas uma pequena quantidade de fluxo é enviada ao analisador, deixando o resto do fluxo não condicionado e enviado de volta à linha de retorno de amostra.

Considerações de Pré-Condicionamento de Amostras Líquidas

Amostras líquidas são mais comumente pré-condicionadas usando um módulo de laço rápido simplesmente porque líquidos são frequentemente muito difíceis de descartar ou destruir. Devido a preocupações ambientais relacionadas ao descarte de amostras, módulos de laço rápido ajudam a resolver resíduos potencialmente perigosos. Líquidos também contêm mais massa por fluxo volumétrico, tornando essas amostras mais valiosas que a maioria das amostras de gás. Com módulos de laço rápido, líquidos não contaminados são frequentemente recirculados de volta ao sistema de amostragem.

Considerações de Pré-Condicionamento de Amostras Gasosas

Conforme explicado acima, amostras de gás podem ser pré-condicionadas usando tanto um módulo de estação de campo quanto um módulo de laço rápido. Tradicionalmente, um módulo de estação de campo é usado não apenas para pré-condicionar a amostra de gás, mas também para reduzir sua pressão antes do transporte para a localização do analisador. Reduzir a pressão do gás melhora o tempo de resposta – permitindo que o gás se mova duas vezes mais rápido. Uma amostra gasosa viajando a uma pressão menor é mais segura.

No entanto, podem existir situações onde uma alta pressão deve ser preservada. A medição da amostra pode ser necessária na pressão total do processo, ou o analisador precisa de alta pressão da amostra para medir níveis de ppm ou ppb da amostra gasosa. Nestes casos, a questão do descarte deve permanecer em primeiro plano – especialmente se essas amostras gasosas incluírem carbono ou enxofre. Tais amostras devem usar um laço rápido para enviar a maior parte da amostra de volta à linha de retorno.

Entender as condições tanto do seu sistema de amostragem quanto da sua amostra ajudará a determinar qual módulo de pré-condicionamento de amostra é adequado para as operações do seu sistema. Para garantir que sua planta ou instalação receba consistentemente amostras representativas e resultados analíticos precisos, considere se inscrever no curso de Treinamento de Subsistema de Sistema de Amostragem de Analisador de Processo (PASS) da Swagelok. Engenheiros experientes de sistemas de amostragem e profissionais da indústria aprenderão a entender subconjuntos complexos de sistemas, como módulos de pré-condicionamento de amostra.