O Papel da Tubulação de Precisão em Sistemas de Distribuição de Líquidos:Parte 2 de 3

Como as características da tubulação afetam o processo e sua precisão

Nos campos de biotecnologia e automação laboratorial, o diagnóstico in vitro (IVD) global espera-se que o mercado atinja US$ 96 bilhões até 2025, de acordo com a empresa de pesquisa MarketsandMarket™. Faz sentido que o uso do sistema de distribuição de líquidos automatizado s crescerá junto com a demanda por IVD.

Muitas variáveis ​​têm impacto no desempenho desses sistemas de distribuição de fluidos , Incluindo:

• O tipo de líquido que está sendo amostrado
• Qualquer reagente químico usado
• O tipo de dispositivo de bombeamento
• A quantidade de força que a bomba exerce

Além disso, a tubulação usada nesses sistemas pode afetar significativamente o processo de distribuição de fluidos e a precisão dos testes em IVD e outras aplicações. Vamos dar uma olhada em algumas considerações importantes para a tubulação de precisão usada em sistemas de distribuição de líquidos.

Como você pode reduzir o arraste em sistemas de distribuição de fluidos?

A parte 1 desta série de blogs sobre sistemas de distribuição de líquidos discutiu o possível problema de transferência . Pode ocorrer quando o líquido de uma amostra anterior não é completamente lavado, causando possíveis problemas de contaminação em amostras subsequentes.

Entre outras coisas, a transferência pode ser causada por:

• Um líquido absorvente na parte externa de um tubo dispensador
• A formação de uma “última gota ” persistente na parte inferior do tubo

Em qualquer procedimento de laboratório, manter um ambiente limpo é crucial. Então, naturalmente, a limpeza da tubulação faz parte do processo de uso de sistemas de dispensação de líquidos – ajudando a reduzir a quantidade de arraste para os 4 ppb comumente aceitos (ou melhor).

Reduzir a passagem de uma amostra para outra não apenas combate a contaminação, mas também ajuda a fazer duas coisas:

1. Reduz o custo total dos testes através do uso mais eficiente de reagentes, que são muito caros
2. Melhora a precisão dos resultados dos testes dispensando quantidades mais precisas de líquido

A limpeza por si só é suficiente para evitar a transferência?

A eficácia geral do processo de lavagem — ou seja, se todos os resíduos da amostra anterior podem ser removidos dos sistemas dispensadores de líquidos — variará de uma aplicação para outra, pois a limpeza é uma função de muitos fatores.

Esses fatores incluem (mas certamente não estão limitados a):

• O tempo permitido para limpeza
• A solução de limpeza usada (já que metais diferentes podem exigir soluções diferentes)
• A quantidade de solução de limpeza usada
• Se há tempo para imersão em água sanitária
• Quantas vezes uma solução de limpeza e/ou água pode passar pelo sistema
• O volume de água usado (aproximadamente 100 vezes o volume da amostra é um padrão comum)
• A pressão aplicada como sistema é limpa e enxaguada

No entanto, atingir o mínimo de transporte pode ser mais desafiador em grandes ambientes de laboratório, onde um alto volume de testes deve ser realizado para ser lucrativo.

Além disso, como os sistemas de distribuição de líquidos geralmente usam tubos com diâmetros internos (DIs) tão pequenos quanto 50 ou 100 mícrons, as características do próprio tubo de precisão têm impacto tanto no transporte quanto no processo de limpeza.

Como o corte da extremidade do tubo afeta o transporte em sistemas de distribuição de líquidos?

Conforme mencionado no blog anterior, a forma como a extremidade do tubo é formada pode ajudar a reduzir o risco de arraste em sistemas de dispensação de líquidos. Por exemplo, arredondando a extremidade dispensadora do tubo reduzirá a capacidade de formar uma última gota; no entanto, também pode permitir que a absorção ocorra, dependendo do líquido que está sendo dispensado.

Ou, em vez de um corte plano de 90º na extremidade do tubo, tendo uma extremidade mais angulada e pontiaguda com paredes afiadas forneceria menos área de superfície na qual uma última gota pode se formar. No entanto, novamente, dependendo do líquido que está sendo dispensado, essa extremidade “pontuda” pode alterar a forma como o líquido sai do tubo, o que pode afetar a precisão do teste.

No entanto, com tubos de precisão que têm um diâmetro quase tão pequeno quanto um fio de cabelo, pode ser difícil obter um corte final limpo. Além disso, cuidados especiais devem ser tomados para não colapsar o tubo durante o processo de corte.

Mas supondo que o corte adequado possa ser alcançado (uma tarefa que é uma especialidade da Metal Cutting Corporation), quaisquer possíveis problemas associados ao final do tubo podem ser resolvidos por:

• Testar a tubulação com o líquido específico que será dispensado
• Identificando o processo que alcança mais — mas de forma realista, talvez não todos — os resultados desejados

Como a identificação da tubulação afeta os sistemas de distribuição de fluidos?

A regra geral é que quanto menor o diâmetro interno da tubulação, melhor a precisão nos sistemas de distribuição de fluidos . Isso porque um ID pequeno produz velocidades lineares mais rápidas e “zonas de mistura” menores, permitindo que os componentes da amostra permaneçam o mais concentrados possível.

Um dos aspectos mais importantes da identificação da tubulação nesses sistemas de distribuição é o acabamento da superfície . A Sociedade Americana de Metais define o acabamento superficial como a “condição da superfície como resultado de um tratamento final e das características medidas do perfil da superfície, sendo o termo preferido rugosidade”.

É geralmente aceito que quanto mais áspera for a superfície de ID, maior será o arraste e, acreditamos, mais difícil será atingir 4 ppb. Isso ocorre porque uma superfície de identificação de tubulação mais áspera possui pequenos “cantos e fendas” onde os resíduos líquidos podem ser protegidos dos efeitos do processo de lavagem.

Portanto, além de ter a extremidade adequada cortada na tubulação (por exemplo, plana, angulada ou arredondada), ter uma superfície de identificação da tubulação o mais lisa possível pode ajudar a reduzir ainda mais as chances de transferência de uma amostra para outra.

Um valor Ra ou RMS de 6-8 é considerado um bom nível de suavidade. (A média aritmética, ou Ra, é a rugosidade média expressa em unidades de altura, tipicamente mícrons. O RMS, também conhecido como Rq, é o valor da raiz quadrada média correspondente ao Ra.)

Além disso, a identificação da tubulação determinará a fluidez das amostras nos sistemas de distribuição de líquidos. Imperfeições no acabamento da superfície podem resultar em turbilhão, redemoinho ou golpe do líquido à medida que ele se move para fora do tubo, o que pode criar problemas em aplicações onde é fundamental que o líquido seja dispensado suavemente.

Como o diâmetro externo da tubulação afeta os sistemas de distribuição de líquidos?

Um acabamento de superfície suave no diâmetro externo (OD) da tubulação também é importante se um processo de teste exigir aspiração , em que todo o tubo entra no líquido para extrair um vácuo. No entanto, o acabamento da superfície OD é muito menos importante no processo de dispensação.

No processo de micropipetagem , que envolve aspiração e dispensação, mas geralmente apenas um líquido, o arraste na tubulação é um problema menor, desde que:

• A pipeta é calibrada digitalmente para dispensar uma quantidade exata de líquido repetidamente
• A tolerância do instrumento dispensador (por exemplo, ±2-3% ou ±5%) — e, portanto, a quantidade de líquido que pode ser deixada na tubulação — é levada em consideração

Como o acabamento da superfície do ID da tubulação pode ser melhorado?

Uma vez que qualquer variação na parede interna de um canal de distribuição pode ter um impacto no processo usado em sistemas de distribuição de líquidos, ter um ID limpo e sem rebarbas é criticamente importante.

Se você se deu ao trabalho de escolher um tipo específico de tubo em um comprimento especificado e testou-o com a máquina e a bomba escolhidas para determinar se ele dispensa o volume correto de material de amostra, certamente não deseja comprometer a precisão do teste não especificando também o acabamento de superfície desejado para o ID do tubo .

Felizmente, a tecnologia avançou tanto que agora existem vários métodos que podem ser usados ​​para melhorar o acabamento da superfície no diâmetro interno de tubos de precisão muito pequenos usados ​​em sistemas de distribuição de líquidos. Algumas opções incluem:

• Micropolimento e/ou passivação
• Aprimoramento do furo através do uso de um processo de “desenho brilhante”
• Revestimentos como silicone, PTFE ou PSX
• Usinagem de fluxo abrasivo ou brunimento por extrusão

Assim como no corte final da tubulação, quaisquer possíveis problemas associados a um método de acabamento devem ser pesados ​​em relação aos objetivos gerais e ao processo que, de forma realista, produzirá os melhores resultados.

Por exemplo, revestir a tubulação usada em sistemas de distribuição de líquidos pode ajudar a resolver problemas de arraste. No entanto, quando a tubulação é cortada para atender aos requisitos de um determinado sistema e aplicação, partes do revestimento podem ficar expostas, diminuindo sua eficácia.

É aqui que a Metal Cutting tem sido bem-sucedida no corte de tubos revestidos sem afetar adversamente o revestimento, com resultados validados em testes para aplicações específicas.)

Preste muita atenção às especificações do seu tubo!

Com a ampla gama de fatores que podem ter impacto na precisão dos sistemas de distribuição de líquidos, especificar as características da tubulação usada nesses sistemas pode parecer uma tarefa assustadora.

Felizmente, o fornecedor certo de tubos de metal e sua equipe de engenharia podem ajudá-lo a decidir sobre um método de corte, acabamento de superfície ID e outros recursos que atenderão às suas necessidades e serão econômicos para sua aplicação específica.

Na parte 3 desta série de blogs, você pode ler como a alta pressão afeta a tubulação de precisão usada em sistemas de distribuição de líquidos. Ou para explorar diferentes opções de corte de precisão para suas necessidades de tubos de metal ou outras peças de metal, baixe nosso guia gratuito, Escolha com confiança:comparando métodos de corte de 2 eixos.