8 desafíos comunes de precisión del analizador de procesos

Sistemas de muestreo:8 desafíos comunes de precisión de los analizadores de procesos

Tony Waters, experto en sistemas de muestreo e instructor

Los sistemas de muestreo se encuentran entre los sistemas más complejos de una planta. Cuentan con numerosos componentes y procesos que deben trabajar juntos para producir una lectura analítica de las condiciones del flujo del proceso. Esa lectura debe ser precisa y oportuna, ya que este importante resultado se utilizará para lograr los objetivos de control de una planta. Sin embargo, los ingenieros y técnicos de una planta saben que un sistema de muestreo puede ser quisquilloso. Cada elemento del sistema tiene el potencial de afectar la precisión del analizador de procesos. Para ayudar a su equipo a mejorar la confiabilidad del analizador, los ingenieros de campo de Swagelok han identificado ocho desafíos comunes que afectan la precisión de un sistema.

Impacto en la precisión del analizador

Los errores de diseño en los sistemas de muestreo pueden amenazar la integridad de la muestra al afectar lo siguiente:

• Representatividad: Los defectos de diseño pueden hacer que la muestra no represente con precisión el proceso e incluso distorsionar la composición química del fluido del proceso de forma imprevista o no intencionada. El sistema requiere una muestra representativa para garantizar que la medición cumpla con los objetivos de control.
• Puntualidad: Si se produce un retraso de tiempo excesivo entre la captura de una muestra y la obtención de una lectura del analizador, una planta puede correr el riesgo de perder el producto o realizar un reprocesamiento costoso para corregir un error de producción. El tiempo de respuesta estándar de la industria es de un minuto.
• Compatibilidad: Si la temperatura, la presión, el flujo y/o el estado no coinciden con los requisitos del analizador de procesos, la muestra puede dañar el analizador o comprometer su precisión. Además, los resultados precisos del analizador ayudan a mantener un entorno de planta seguro al señalar condiciones de funcionamiento potencialmente peligrosas.

Identificar y abordar desafíos comunes

Reto 1:Ubicaciones incorrectas de los grifos

Elegir una ubicación de grifo puede ser una decisión matizada. Un objetivo es evitar el retraso de tiempo. Si el grifo está en una sección de flujo bajo de la tubería del proceso, cualquier cambio en los productos químicos del proceso tardará más en aparecer en un resultado analítico. Los volúmenes de mezcla, como el fondo de una torre, un tanque o un tambor, también son una gran fuente de retraso. Además, los diseñadores de sistemas deben elegir una ubicación donde la muestra se mezcle bien, como aguas abajo de la turbulencia inducida desde la descarga de una bomba, un orificio de flujo o un codo de tubería.

Reto 2:Mal uso de la sonda

Cuando utilice una sonda para capturar una muestra, idealmente debería ser lo suficientemente larga para alcanzar el tercio medio de la tubería de proceso, de modo que esté extrayendo una muestra representativa. También obtendrá un resultado más oportuno cerca del centro de la tubería de proceso porque el flujo es más rápido allí. Sin embargo, siempre debe calcular la longitud máxima permitida para asegurarse de que su sonda no sufra vibraciones resonantes. A veces, es suficiente obtener solo un 15 % de inserción en el diámetro de la tubería. La sonda no debe ser más ancha de lo necesario porque los grandes volúmenes provocan un retraso de tiempo. Si usa solo una boquilla, sin una sonda, el sistema probablemente tendrá un volumen mucho mayor, lo que provocará un retraso significativo.

Reto 3:Diseños incorrectos de estaciones de campo

Con una muestra de gas, los diseñadores de sistemas querrán reducir la presión lo antes posible (a 10-15 psig, o incluso 5 psig si el diseño de su sistema lo permite). Los gases a alta presión se mueven más lentamente porque las moléculas están muy apretadas, lo que provoca un retraso en el tiempo. Además, la baja presión reduce el riesgo de condensación, que es algo que desea evitar porque no es compatible con muchos analizadores de procesos de gas y compromete la representatividad de la muestra. Otra razón para mantener la presión baja es la seguridad de los operadores y técnicos.

Un regulador en la estación de campo reduce la presión en la muestra, lo que permite que fluya más rápidamente hacia el analizador.

Desafío 4:saltarse un bucle rápido

Al vaporizar una muestra líquida, su sistema de muestreo puede necesitar un bucle rápido o una derivación aguas arriba del regulador de vaporización. De lo contrario, la muestra líquida puede fluir con demasiada lentitud, lo que provocaría un retraso en el tiempo porque un pequeño volumen de líquido producirá un gran volumen de gas. Sin un circuito rápido, puede haber más de 100 ml de volumen de líquido de movimiento lento aguas arriba del regulador, lo que podría provocar muchas horas de retraso.

Desafío 5:Piernas muertas

Deadlegs compromete la representatividad de una muestra al almacenar moléculas de muestra antiguas y sangrarlas lentamente en la nueva muestra. Cualquier T o cruce en la línea de muestra es un tramo muerto, a menos que todos sus puertos fluyan. Algunos ejemplos incluyen manómetros o interruptores, válvulas de alivio de presión o puntos de muestreo de laboratorio. Es más probable que los tramos muertos comprometan un resultado analítico cuando cambia a un flujo de baja concentración desde un flujo de alta concentración. Los tramos muertos también tienen más probabilidades de ser un problema con flujo bajo. Los tramos muertos en línea directa con el analizador deben moverse o eliminarse.

Desafío 6:Contaminación cruzada

Una sola válvula de tres vías no es una barrera suficiente entre el fluido de calibración y la muestra. Con esta disposición, el fluido de calibración puede filtrarse a través del asiento de la válvula y contaminar la muestra o, más probablemente, la muestra de la corriente del proceso podría filtrarse al fluido de calibración. Cualquiera de los escenarios estropeará el análisis. Una mejor configuración es una configuración de doble bloqueo y purga, que garantiza que cualquier fuga de cualquier puerto bloqueado irá a una línea de purga o ventilación y no a la muestra.

Reto 7:temperatura y presión inadecuadas

Tenga cuidado con los cambios de fase en sus muestras, ya que desea evitar un cambio de fase parcial. Las muestras de fases mixtas no son representativas y probablemente no sean compatibles con su analizador. No es difícil determinar si su muestra está cambiando de fase. Un programa de software puede producir un diagrama de fase para la composición química de su sistema. Como regla general, desea mantener las muestras de gas por encima del punto de rocío (para que no se condensen) y las muestras líquidas por debajo de su punto de burbuja (para que los componentes más livianos no se evaporen). Si está calentando su línea, debe calentarla toda porque incluso unas pocas pulgadas de línea sin calentar son suficientes para bajar la temperatura y causar condensación. Trate de mantener los gases a unos 20°C por encima del punto de rocío.

Desafío 8:Acondicionamiento inadecuado de la muestra

En un sistema de condiciones de muestreo, desea eliminar líquidos de una muestra de gas porque pueden dañar su analizador de procesos y comprometer su resultado analítico. Puede eliminar gotas grandes en una muestra de gas con gravedad (mediante un recipiente ciego o un tubo de respaldo) o por inercia (mediante un separador cinético o un ciclón). Pero las gotas muy finas suspendidas en forma de aerosol requieren un coalescedor. Sin embargo, es importante comprender que los coalescedores no filtrarán las gotas grandes. Además, si la tasa de flujo es demasiado alta, las gotas más pequeñas serán empujadas a través de los elementos del coalescedor y no gotearán como deberían. Finalmente, a medida que su muestra sale del coalescedor, se saturará, cerca del punto de rocío y cerca de condensarse nuevamente. Es útil alejarse del punto de rocío elevando la temperatura o bajando la presión. Puede crear una caída de presión con una válvula de aguja.

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